張順生，劉慶庭，楊鵬輝，郭家文

（1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)南方農(nóng)業(yè)機(jī)械與裝備關(guān)鍵技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/工程學(xué)院，廣東 廣州 510642；2.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所，云南 開遠(yuǎn) 661699；3.漯河市農(nóng)機(jī)推廣服務(wù)中心，河南 漯河 462000；4.云南省甘蔗遺傳改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南 開遠(yuǎn) 661699）

0 引言

中國是世界上第三大食糖生產(chǎn)和消費(fèi)國[1,2]。甘蔗作為我國主要的糖料作物，其食糖產(chǎn)量占全國總食糖產(chǎn)量的90%以上[3,4]。我國甘蔗收獲方式以人工砍收為主，存在勞動(dòng)強(qiáng)度大、勞動(dòng)環(huán)境艱苦等突出問題[5,6]。

隨著我國工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷加快，農(nóng)村勞動(dòng)力不斷減少，勞動(dòng)力成本不斷提高，均對甘蔗產(chǎn)業(yè)全程機(jī)械化發(fā)展提出了新的更高要求。目前，我國主推的甘蔗機(jī)械化收獲方式以切段式收獲為主，整桿式為輔，入廠原料蔗含雜率普遍高于7%[7,8]，加工雜質(zhì)含量高的甘蔗會(huì)對設(shè)備的壓榨能力，榨汁效率和成品質(zhì)量產(chǎn)生不利影響，并加速設(shè)備磨損[9]。

我國制糖成本高于世界平均水平，大約是澳大利亞的2 倍、巴西的1.6 倍、美國的1.2 倍、印度的1.1倍[10]，數(shù)據(jù)顯示，糖農(nóng)收入平均約占制糖企業(yè)銷售收入的70%，但根據(jù)一些公司披露的數(shù)據(jù)來看，部分企業(yè)占比更大，其中大部分生產(chǎn)成本在于除雜能耗和對除雜設(shè)備的維修，從而造成我國糖業(yè)國際競爭力弱的局面。林海雄等[11]對廣東湛江華豐糖廠甘蔗預(yù)處理除雜裝備的工藝流程和時(shí)間應(yīng)用效果進(jìn)行了闡述；陳超平等[12]甘蔗預(yù)除雜裝備、試驗(yàn)情況進(jìn)行了闡述、并在此基礎(chǔ)上對設(shè)備進(jìn)行了改進(jìn)；黃建程等[13]對廣西農(nóng)業(yè)機(jī)械研究院有限公司研發(fā)的新型甘蔗預(yù)處理系統(tǒng)的工藝原理和設(shè)備進(jìn)行了介紹；邱振勇等[14]對齒輥式原料蔗除雜裝置進(jìn)行了技術(shù)改進(jìn)探索研究。目前，國內(nèi)缺少針對滾筒除雜特性及規(guī)律的研究。

本文對糖廠原料蔗滾筒除雜裝置進(jìn)行了介紹，并通過離散元軟件EDEM，以滾筒篩傾角、轉(zhuǎn)速、螺旋導(dǎo)板螺距為仿真試驗(yàn)因素，以除雜率和除雜效率為仿真試驗(yàn)指標(biāo)，進(jìn)行了單因素試驗(yàn)和3 因素3水平的正交仿真試驗(yàn)，得出滾筒篩除雜裝置的泥沙分離特性及規(guī)律，以期為切段式收獲原料蔗糖廠泥沙除雜工藝提供數(shù)據(jù)支持和理論參考。

1 結(jié)構(gòu)及工作原理

本糖廠原料蔗滾筒除雜裝置主要由入口導(dǎo)板、支撐滾輪槽、支撐滾輪、側(cè)擋板、滾筒篩網(wǎng)、電機(jī)、傳動(dòng)鏈輪、支架、出口導(dǎo)板、導(dǎo)板、撥齒等組成，如圖1 所示。

本裝置工作時(shí)，在重力作用下，原料蔗由入口導(dǎo)板進(jìn)入旋轉(zhuǎn)的滾筒內(nèi)部，原料蔗在滾筒內(nèi)部的翻滾將泥沙通過篩網(wǎng)分離出來。焊接在導(dǎo)板上的撥齒可以將成堆的甘蔗層撥散開來，撥齒與甘蔗間有方向相反的相對速度，以實(shí)現(xiàn)原料蔗被充分打散的目的。被分離出來的泥沙落入滾筒下方的輸送裝置上，在導(dǎo)板的推動(dòng)作用下，除雜完畢的甘蔗通過滾筒末端，經(jīng)出口導(dǎo)板輸出后由輸送裝置運(yùn)輸至壓榨系統(tǒng)。撥齒是安裝在導(dǎo)板內(nèi)側(cè)的部件，作用在于提升并拋撒滾筒內(nèi)部的原料蔗，使蔗層被充分打散，利于泥沙的分離。滾筒除雜裝置結(jié)構(gòu)如圖1（a）所示，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1（b）所示，其中篩筒長為9 000 mm，直徑為4 000 mm，傾角為0～30 °可調(diào)，電機(jī)轉(zhuǎn)速由變頻器控制可調(diào)，通過鏈傳動(dòng)與滾筒外齒圈相連，帶動(dòng)滾筒篩網(wǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)。

2 土壤與蔗段離散元仿真模型建立

2.1 土壤顆粒建模

土壤結(jié)構(gòu)復(fù)雜且不均勻，根據(jù)文獻(xiàn)，土壤顆粒結(jié)構(gòu)通常為塊狀、核狀、條狀和片狀[15]。為提高土壤模型準(zhǔn)確性，根據(jù)EDEM 軟件自帶的球形顆粒組合替代不同類型的土壤顆粒形狀，模擬土壤團(tuán)聚體，如圖2 所示，設(shè)置球形顆粒填充單元半徑為8 mm，土壤顆粒密度、土壤泊松比、土壤剪切模量、碰撞恢復(fù)系數(shù)、靜摩擦系數(shù)、滾動(dòng)摩擦系數(shù)通過參考相關(guān)文獻(xiàn)取得。

圖2 不同土壤顆粒形狀及模型Fig.2 Different soil particle shapes and models

2.2 蔗段顆粒建模

為了保證蔗段離散元仿真模型的幾何特征關(guān)系與實(shí)際蔗段保持較高的一致性，需要根據(jù)機(jī)收蔗段的實(shí)際平均長度與平均直徑，利用多球面組合的方法在EDEM 軟件中建立蔗段離散元數(shù)字模型[16]，每段長度為265 mm，直徑為25 mm，如圖3 所示。

圖3 機(jī)收蔗段模型Fig.3 Model of sugarcane harvesting section

2.3 物料本征參數(shù)及接觸參數(shù)

物料本征參數(shù)包括泊松比、剪切模量和密度。該參數(shù)與外界無關(guān)，通常比較固定，可以從文獻(xiàn)、手冊中查閱到，也可以通過成熟的試驗(yàn)方法獲得[17]。材料基本接觸參數(shù)包括碰撞恢復(fù)系數(shù)、靜摩擦系數(shù)和滾動(dòng)摩擦系數(shù)。這是兩個(gè)物體發(fā)生接觸時(shí)才會(huì)起作用的物性參數(shù)，和發(fā)生接觸的兩個(gè)物體都有關(guān)系，通常需要采用試驗(yàn)測定或“虛擬試驗(yàn)”標(biāo)定[18]。物料本征參數(shù)如表1 所示，材料間接觸參數(shù)如表2 所示。

表1 物料本征參數(shù)Tab.1 Material intrinsic parameters

表2 材料間接觸參數(shù)Tab.2 Intermaterial contact parameters

3 仿真試驗(yàn)分析

3.1 模型簡化

運(yùn)用Creo 軟件繪制了本撿拾裝置的仿真模型，并將其保存為*.stl 格式，導(dǎo)入EDEM 軟件。由于計(jì)算機(jī)自身?xiàng)l件限制，為了減少仿真所用的時(shí)間，在不影響仿真效果的前提下，需要對仿真幾何模型進(jìn)行簡化，將部分零件融合為一個(gè)整體。圖4所示為簡化后的仿真模型：將滾筒雜質(zhì)裝置簡化為入口導(dǎo)板、滾筒和出口導(dǎo)板3 部分，并根據(jù)相似性原理，將滾筒尺寸縮小為原尺寸的1/4 進(jìn)行研究。將入口導(dǎo)板和出口導(dǎo)板固定，給滾筒的軸線添加勻速線性旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。其仿真試驗(yàn)?zāi)Ｐ腿鐖D4 所示。

圖4 仿真試驗(yàn)?zāi)Ｐ虵ig.4 Simulation test model

3.2 仿真試驗(yàn)分析

通過仿真試驗(yàn)探索滾筒除雜裝置各因素對除雜效果以及質(zhì)量流率的影響，對1 100 kg 原料蔗進(jìn)行滾筒除雜仿真，以滾筒傾角、滾筒轉(zhuǎn)速、螺旋導(dǎo)板螺距為試驗(yàn)因素進(jìn)行單因素試驗(yàn)與正交試驗(yàn)，分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)得出各試驗(yàn)因素對原料蔗除雜率和質(zhì)量流率兩個(gè)指標(biāo)的影響規(guī)律，確定滾筒除雜裝置設(shè)計(jì)參數(shù)的最佳組合，通過方差分析與極差分析，得出各因素影響滾筒除雜率和除雜效率的顯著程度。

3.2.1 單因素試驗(yàn)仿真

為了進(jìn)一步驗(yàn)證離散元仿真的準(zhǔn)確性，即研究滾筒傾角、滾筒轉(zhuǎn)速、螺旋導(dǎo)板螺距對除雜率的影響，進(jìn)行3 次單因素試驗(yàn)。

1）滾筒除雜裝置轉(zhuǎn)速對除雜率的影響。試驗(yàn)方案：保持滾筒傾角為20 °，導(dǎo)板螺距為1 800 mm，以除雜率為性能指標(biāo)，分別在滾筒除雜裝置轉(zhuǎn)速為6、8、10、12、14 r/min的條件下，進(jìn)行單因素試驗(yàn)，每組試驗(yàn)進(jìn)行3次，試驗(yàn)結(jié)果取平均值如表3所示。

表3 不同轉(zhuǎn)速下的除雜率情況Tab.3 Impurity removal rates at different speeds

可以看出，當(dāng)滾筒傾角為20 °，導(dǎo)板螺距為1 800 mm 時(shí)，隨著滾筒除雜裝置轉(zhuǎn)速增大，除雜率先增大后減小。滾筒除雜裝置轉(zhuǎn)速太小時(shí)，泥沙與蔗段之間摩擦、滑移的次數(shù)就少，泥沙不易從蔗層中透出，僅有部分表層泥沙從滾筒側(cè)壁篩網(wǎng)中分離出來；滾筒除雜裝置轉(zhuǎn)速過大時(shí)，泥沙與蔗段之間碰撞、摩擦嚴(yán)重，在離心力作用下，顆粒緊貼滾筒側(cè)壁，泥沙不能在短時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)到蔗段底層而被分離出來。圖5 為不同轉(zhuǎn)速下滾筒內(nèi)部的顆粒流（以8、10、12 r/min 為例，其中綠色部分為蔗段，紅色部分為泥沙顆粒）。

圖5 不同轉(zhuǎn)速下滾筒內(nèi)部的顆粒流Fig.5 Particle flow inside the drum at different speeds

2）導(dǎo)板螺距對除雜率的影響。試驗(yàn)方案：保持滾筒傾角20 °，滾筒除雜裝置轉(zhuǎn)速10 r/min，以除雜率為性能指標(biāo)，分別在導(dǎo)板螺距為1 400、1 600、1 800、2 000、2 200 mm 的條件下，進(jìn)行單因素試驗(yàn)，每組試驗(yàn)進(jìn)行3 次，試驗(yàn)結(jié)果取平均值，如表4 所示。

表4 不同導(dǎo)板螺距下的除雜率情況Tab.4 Impurity removal under different pitch of guide plate

從表4 可以看出，當(dāng)滾筒傾角為20 °，滾筒除雜裝置轉(zhuǎn)速為10 r/min 時(shí)，除雜率隨著導(dǎo)板螺距增大而增大。當(dāng)螺距為1 400 mm 時(shí)，滾筒內(nèi)部螺旋輸送板的間距為350 mm，甘蔗在螺旋輸送板間堆積嚴(yán)重，蔗段自由活動(dòng)受限嚴(yán)重，除雜率較低；當(dāng)螺距增大時(shí)，螺旋輸送板的間距增大，蔗段自由活動(dòng)空間增大，除雜率明顯升高。圖6 為不同螺距下滾筒內(nèi)部的顆粒流（以1 600、1 800、2 000 mm為例，其中綠色部分為蔗段，紅色部分為泥沙顆粒）。

圖6 不同螺距下滾筒內(nèi)部的顆粒流Fig.6 Particle flow inside the drum under different pitches

3）滾筒傾角對除雜率的影響。試驗(yàn)方案：保持導(dǎo)板螺距為1 800 mm，滾筒除雜裝置轉(zhuǎn)速為10 r/min，以除雜率為性能指標(biāo)，分別在滾筒傾角為0、10、20、30、40 °的條件下，進(jìn)行單因素試驗(yàn)，每組試驗(yàn)進(jìn)行3次，試驗(yàn)結(jié)果取平均值如表5所示。

表5 不同滾筒傾角下的除雜率情況Tab.5 Impurity removal rate under different drum inclination Angle

從表5 可以看出，當(dāng)導(dǎo)板螺距為1 800 mm，滾筒除雜裝置轉(zhuǎn)速為10 r/min 時(shí)，除雜率隨著滾筒傾角的增大而先增大后減小。當(dāng)滾筒傾角過小時(shí)，從入口導(dǎo)板進(jìn)入的蔗段容易在滾筒除雜裝置入口處出現(xiàn)堵塞，蔗段輸送不暢，此時(shí)的除雜效果較低；當(dāng)滾筒傾角過大時(shí)，會(huì)出現(xiàn)蔗段緊靠導(dǎo)板并堆積的現(xiàn)象，導(dǎo)致泥沙不能經(jīng)過篩網(wǎng)而被分離出來。圖7 為不同傾角下滾筒內(nèi)部的顆粒流（以0、10、20 °為例，其中綠色部分為蔗段，紅色部分為泥沙顆粒）。

3.2.2 正交試驗(yàn)仿真

圖7 不同傾角下滾筒內(nèi)部的顆粒流Fig.7 Particle flow inside the drum at different inclination angles

正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)簡稱正交設(shè)計(jì)，是借助正交表對多因素試驗(yàn)進(jìn)行科學(xué)安排與分析的方法。正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)：①能在所有試驗(yàn)方案中均勻地挑選出具有很強(qiáng)代表性的少數(shù)試驗(yàn)方案，降低試驗(yàn)量，節(jié)約時(shí)間。②通過對這些少數(shù)試驗(yàn)方案的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，可以推出較優(yōu)的方案。③對試驗(yàn)結(jié)果作極差分析、方差分析，可以得到試驗(yàn)結(jié)果之外的很多信息。例如，各試驗(yàn)因素對試驗(yàn)指標(biāo)影響的重要程度、各試驗(yàn)因素對試驗(yàn)指標(biāo)的影響趨勢等[19,20]。

1）仿真試驗(yàn)水平與因素的選取。蔗段除雜率、質(zhì)量流率指標(biāo)主要由滾筒傾角A、滾筒轉(zhuǎn)速 B、導(dǎo)板螺距C 三個(gè)因素決定。正交試驗(yàn)主要研究上述3個(gè)因素對除雜率和質(zhì)量流率效果的影響規(guī)律。因素水平的選取如表6 所示。

表6 因素水平表Tab.6 Factor level table

2）正交試驗(yàn)方案。滿足3 因素3 水平正交試驗(yàn)的最小表型為L9(34)，故選用正交表L9(34) 安排試驗(yàn)方案，如表7 所示。

表7 試驗(yàn)方案Table.7 Test plan

3）仿真結(jié)果分析。正交試驗(yàn)結(jié)果如表8 所示。

4）極差分析。極差分析法也叫做直觀分析法。通過極差分析值得大小，可以直觀的得出試驗(yàn)的主次因素，某一個(gè)因素下的R 值越大，說明該因素對整個(gè)試驗(yàn)的影響越大，為主要因素，反之則該因素對整個(gè)試驗(yàn)的影響越小，為次要因素[21]。

式中 Rj為因素的極差。

除雜率的極差分析如表9 所示。極差分析結(jié)果表明：影響除雜率的因素主次順序依次為：除雜滾筒傾角A、滾筒轉(zhuǎn)速B、螺旋導(dǎo)板螺距C。除雜率最高的因素水平組合為A3B3C2，即滾筒傾角為20 °，滾筒轉(zhuǎn)速12 r/min，螺旋導(dǎo)板螺距為1 800 mm。圖5為影響除雜率指標(biāo)各因素極差對比圖。

表8 正交試驗(yàn)仿真結(jié)果Tab.8 Simulation results of orthogonal experiment

表9 除雜率極差分析表Tab.9 Impurity removal rate range analysis table

圖5 除雜率各因素極差對比圖Fig.5 Comparison diagram of the range of each factor of impurity removal rate

質(zhì)量流率的極差分析如表10 所示。極差分析結(jié)果表明：影響質(zhì)量流率的因素主次順序依次為除雜滾筒傾角A、滾筒轉(zhuǎn)速B、螺旋導(dǎo)板螺距C。質(zhì)量流率最大的因素水平組合為A3B3C1，即滾筒傾角為20 °，滾筒轉(zhuǎn)速為12 r/min，螺旋導(dǎo)板螺距為1 600 mm，圖6 所示為影響質(zhì)量流率指標(biāo)各因素極差對比圖。

表10 質(zhì)量流率極差分析表Tab.10 Mass flow rate range analysis table

圖6 質(zhì)量流率各因素極差對比圖Fig.6 Contrast diagram of mass flow rate among various factors

由綜合平衡分析法可得：滾筒設(shè)計(jì)的最優(yōu)因素水平組合為A3B3C2，即滾筒傾角為20 °，滾筒轉(zhuǎn)速為12 r/min，螺旋導(dǎo)板螺距為1 800 mm。

3.2.3 方差分析

通過方差分析（也稱為檢驗(yàn)）值的大小比較，可以得出因素的主次程度，看各因素對試驗(yàn)指標(biāo)的影響是否顯著，彌補(bǔ)極差分析的不足之處，使試驗(yàn)更可靠。

將試驗(yàn)數(shù)據(jù)導(dǎo)入到SPSS 數(shù)據(jù)分析軟件中進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，分析輸出結(jié)果如表11 所示。

從表11 可以看出：滾筒傾角A 的顯著性值小于0.05，即滾筒傾角A 因素對除雜率的影響極顯著；滾筒轉(zhuǎn)速B 的顯著性值小于0.05，即滾筒轉(zhuǎn)速B 因素對除雜率的影響極顯著；導(dǎo)板螺距C 的顯著性值大于0.1，即導(dǎo)板螺距C因素對除雜率的影響不顯著。因此，滾筒傾角A 因素和滾筒轉(zhuǎn)速B 因素為主要因素，導(dǎo)板螺距C 因素為次要因素。

將試驗(yàn)數(shù)據(jù)導(dǎo)入到SPSS 數(shù)據(jù)分析軟件中進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，輸出結(jié)果如表12 所示。

從表12 可以看出：滾筒傾角A 的顯著性值小于0.05，即滾筒傾角A 因素對質(zhì)量流率的影響極顯著；滾筒轉(zhuǎn)速B 的顯著性值小于0.05，即滾筒轉(zhuǎn)速B 因素對除雜率的影響極顯著；導(dǎo)板螺距C 的顯著性值小于0.1，即導(dǎo)板螺距C 因素對除雜率的影響顯著。因此，滾筒傾角A 因素和滾筒轉(zhuǎn)速B 因素為主要因素，導(dǎo)板螺距C 因素為次要因素。

表11 除雜率SPSS輸出表Tab.11 SPSS output table for impurity removal rate

表12 質(zhì)量流率SPSS輸出表Tab.12 Output table for mass flow rate SPSS

3.3 滾筒除雜系統(tǒng)的優(yōu)化與分析

本文研究的影響滾筒性能的因素有滾筒傾角、滾筒轉(zhuǎn)速和導(dǎo)板螺距，這3 個(gè)因素每一個(gè)因素都會(huì)對研究的兩個(gè)指標(biāo)造成影響，究竟相對于某個(gè)指標(biāo)，哪一個(gè)因素影響更大，以及對于同一個(gè)因素的不同取值，對不同指標(biāo)的影響情況暫時(shí)未知。而在實(shí)際設(shè)計(jì)中往往需要確定出一組最優(yōu)的各個(gè)因素的組合，因此需要進(jìn)行多因素試驗(yàn)研究并最終取得一個(gè)最優(yōu)參數(shù)組合。

然而受實(shí)際條件制約，難以進(jìn)行各因素組合的全面試驗(yàn)，因此，在遍歷了各種試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法和數(shù)據(jù)處理手段后，選取了正交試驗(yàn)法來對本文研究的滾筒性能進(jìn)行多因素試驗(yàn)和參數(shù)優(yōu)化，在使工作量大大減小的同時(shí)保證了優(yōu)化試驗(yàn)的有效性。

蔗段除雜EDEM 的仿真過程及結(jié)果表明，在單一螺旋導(dǎo)板的作用下，盡管滾筒旋轉(zhuǎn)給蔗段的摩擦力會(huì)把蔗段沿著滾筒壁帶上一定距離，但蔗層仍處于堆積狀態(tài)，無法實(shí)現(xiàn)蔗段在滾筒內(nèi)部充分打散的效果。因此，考慮了在螺旋導(dǎo)板上加入撥齒的方法，將蔗段帶到滾筒側(cè)壁頂端，蔗段掉落達(dá)到蔗層分散的效果。

在螺旋導(dǎo)板上無撥齒的情況下，蔗段軌跡始終保持在滾筒底部，蔗層無法充分分散開，泥沙分離效果欠佳；當(dāng)在螺旋導(dǎo)板上安裝撥齒后，蔗段被撥齒沿著滾筒壁提升一定高度并拋送，使蔗段有一個(gè)拋撒的軌跡，蔗層能被分散開。

安裝有撥齒的導(dǎo)板比未安裝撥齒的螺旋導(dǎo)板輸送速度稍慢一些，這是由于螺旋導(dǎo)板的輸送方向與撥齒對蔗段的作用力方向相反，才能使撥齒達(dá)到分散蔗層的目的，撥齒的提升與拋撒效果如圖7所示。

4 結(jié)語

本文針對我國目前糖廠原料蔗除雜系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀與存在的問題，設(shè)計(jì)了糖廠原料蔗滾筒除雜裝置。研究內(nèi)容主要包括糖廠原料蔗滾筒除雜裝置的設(shè)計(jì)、EDEM 正交試驗(yàn)仿真、仿真結(jié)果極差分析和方差分析。主要研究結(jié)論如下。

圖7 撥齒的提升與拋撒效果Fig.7 The lifting and throwing effect of the teeth

1）傳統(tǒng)水洗式泥沙除雜方式生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境較惡劣、蔗糖損失嚴(yán)重，浸泡過的甘蔗容易腐爛變質(zhì)，污水的處理排放也是一個(gè)重大問題。設(shè)計(jì)的滾筒除雜系統(tǒng)避免了上述問題，大大提高了除雜的效率和效果；設(shè)計(jì)的導(dǎo)板上安裝撥齒裝置，實(shí)現(xiàn)了蔗段在滾筒的提升與拋散效果，使蔗層中的泥沙充分分離。

2）通過單因素仿真試驗(yàn)得到各因素對除雜率及質(zhì)量流率的影響規(guī)律，即：隨著滾筒傾角的增大，滾筒的除雜率提高，傾角大于20°后，蔗段堆積在導(dǎo)板上，除雜效果降低；滾筒轉(zhuǎn)速主要影響蔗段的運(yùn)動(dòng)范圍和運(yùn)動(dòng)速度，蔗段的運(yùn)動(dòng)范圍和運(yùn)動(dòng)速度隨滾筒轉(zhuǎn)速的增加而增加，速度超過14 r/min 后，蔗段受離心力的作用緊貼滾筒壁隨滾筒一起轉(zhuǎn)動(dòng)，除雜效果變差；導(dǎo)板的螺距影響蔗段通過滾筒的時(shí)間，隨著螺距的增大，蔗段輸送效率逐漸增大，但除雜率明顯降低。

3）通過正交試驗(yàn)，根據(jù)極差的大小列出3 個(gè)因素分別對兩個(gè)試驗(yàn)指標(biāo)影響的主次順序。影響除雜率指標(biāo)的因素主次順序依次為滾筒傾角、滾筒轉(zhuǎn)速、導(dǎo)板螺距，最優(yōu)因素水平組合為：滾筒傾角20°，滾筒轉(zhuǎn)速12 r/min，導(dǎo)板螺距1 800 mm。影響質(zhì)量流率指標(biāo)的因素主次順序依次為滾筒傾角、滾筒轉(zhuǎn)速、導(dǎo)板螺距，最優(yōu)因素水平組合為：滾筒傾角20°，滾筒轉(zhuǎn)速12 r/min，導(dǎo)板螺距1 600 mm。對除雜率和質(zhì)量流率兩個(gè)指標(biāo)進(jìn)行綜合平衡分析得到的最優(yōu)因素水平組合為：滾筒傾角為20°、滾筒轉(zhuǎn)速為12 r/min、導(dǎo)板螺距為1 800 mm。