第36卷第24期农业工程学报 V ol.36 No.24
2020年12月Transactions of the Chine Society of Agricultural Engineering Dec. 2020 11 油菜脱粒过程中茎秆碰撞破碎的试验研究
詹广超1，马丽娜1,2，黄小毛1,2，宗望远1,2※，田伟1，林子欣1（1. 华中农业大学工学院，武汉 430070；2. 农业农村部长江中下游农业装备重点实验室，武汉 430070）
摘要：油菜脱粒过程中茎秆过度破碎是导致夹带损失和脱粒功耗升高的主要原因。为明确油菜茎秆被脱粒钉齿碰撞导致破碎的机理，该研究以收获期油菜茎秆为研究对象，在自制的碰撞试验台上进行脱粒钉齿与油菜茎秆的碰撞破碎试验。
在进行油菜茎秆与脱粒钉齿撞后轨迹分析的基础上，利用感压胶片对脱粒钉齿与油菜茎秆的碰撞力进行了测量，并以油菜茎秆破碎率为指标，以油菜茎秆长度、喂入次数、滚筒转速、齿型等为因素分别进行了单因素试验和正交试验。结果表明：单个钉齿与油菜茎秆的碰撞过程为高速瞬时多点碰撞，碰撞过程89%为多次碰撞，发生1次碰撞的仅占11%，碰撞次数与碰撞点在钉齿上的位置有关；瞬时多次碰撞过程中碰撞力随碰撞次数呈减小趋势，试验条件下单次碰撞力平均值为13.25 N，单次碰撞的油菜茎秆不易破碎；单因素试验表明油菜茎秆破碎率与茎秆长度、喂入次数、滚筒转速正相关；
刀面、柱面和平面3种钉齿中刀面钉齿对茎秆破碎率影响最大，平面钉齿对茎秆破碎率影响最小，试验条件下将油菜茎秆重复8次喂入碰撞试验台后油菜主茎秆上、中、下各部分破碎率分别为84.4%、91.1%、97.8%，油菜侧枝破碎率为42.2%，主茎秆破碎率远远大于侧枝；正交试验表明，在所选参数范围内，影响茎秆破碎率大小的因素依次为茎秆长度、滚筒转速、齿型、喂入次数，且茎秆长度100 mm、滚筒转速500 r/min、喂入次数为2次、齿型为平面钉齿时油菜茎秆破碎率最低。研究结果可为油菜脱粒装置的优化设计提供依据。
关键词：试验；破碎率；油菜茎秆；碰撞；感压胶片；脱粒
doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2020.24.002
中图分类号：S23-01 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2020)-24-0011-08
詹广超，马丽娜，黄小毛，等. 油菜脱粒过程中茎秆碰撞破碎的试验研究[J]. 农业工程学报，2020，36(24)：11-18.
doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2020.24.002 sae
Zhan Guangchao, Ma Lina, Huang Xiaomao, et al. Experimental study on impact crushing of rapeed stalks during threshing of oiled rape[J]. Transactions of the Chine Society of Agricultur
al Engineering (Transactions of the CSAE), 2020, 36(24): 11-18. (in Chine with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2020.24.002 sae
0 引 言
脱粒分离装置是油菜联合收获机的关键工作部件之一，其性能直接关系到整机的作业质量。现有的油菜联合收割机脱粒滚筒主要是借鉴稻麦联合收获机的脱粒滚筒改进而来[1-2]。油菜不同于稻麦，其主茎秆粗壮、分支众多且相互交织，油菜果荚细小，上层和下层的成熟度不一致，为了提高脱粒效果，滚筒转速和滚筒长度等工作参数一般取值较大，处于过度脱粒状态。脱粒系统过度脱粒易导致秸秆破碎程度加剧，使得清选工作负荷大、夹带损失率高、整机功耗大等一系列问题[3-4]。
为解决油菜脱粒过程物料破碎严重这一问题，张敏等对油菜分段收获以及脱粒损失与功耗进行了研究，通过割晒捡拾脱粒的方式使油菜上下果荚充分成熟易于脱粒[5-7]；刘德军等对不同收获方式下含水率对油菜收获物流损失的影响进行了研究[8]；宗望远等对油菜不同脱粒方式进行了研究并研制了梳脱式油菜割台，通过将油
收稿日期：2020-08-21 修订日期：2020-12-01
基金项目：国家自然科学基金（31671592）
作者简介：詹广超，博士生，主要从事现代农业装备设计与测控研究。Email：*****************
※通信作者：宗望远，教授，博士生导师，主要从事现代农业装备设计与测控研究。Email：*************.edu 菜的果荚和少量茎秆梳刷到割台内，较粗壮的主茎秆则由割刀切断铺倒在田间，避免了粗壮的主茎秆进入收获机割台内，从而减轻联合收获机脱粒分离和清选系统的工作负荷[9-11]；李耀明等对油菜多滚筒脱粒分离装置的性能进行了研究，前段低速滚筒脱下易脱籽粒，后段高速滚筒脱下难脱籽粒，避免了单一转速下为保证脱净率物料破碎严重的问题[12-13]；谢方平等对柔性钉齿以及不同脱粒元件进行了对比试验研究[14-16]；廖庆喜等对油菜联合收获机切抛组合式纵轴流脱离装置进行了设计与试验[17-19]；王刚等对油菜脱粒装置的结构及运行参数进行了优化[20]；李杰等对滚筒脱粒过程进行仿真并对脱粒损伤及物料运动轨迹进行了分析[21-23]。综上所述，众多学者针对油菜脱粒滚筒的研究主要集中在收获方式的选择、脱粒装置的改进及参数优化、脱粒过程的数学建模仿真及运动轨迹分析，而对于油菜茎秆在脱粒过程中的破碎机理少有阐述。
本文在自制的茎秆碰撞破碎试验台上，对适收期油菜茎秆进行碰撞破碎试验，使用感压胶片对油菜茎秆与钉齿碰撞力进行测量；并以油菜茎秆破碎率为指标，以茎秆的长度、茎秆的含水率、茎秆碰撞次数及钉齿类型等为因素进行试验研究，以探索油菜脱粒过程茎秆破碎机理，拟提出脱粒元件作用下油菜茎秆破碎的机制和降低茎秆破碎提高籽粒脱净率的控制策略。
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1 油菜茎秆与钉齿碰撞过程分析
将钉齿与茎秆的碰撞进行简化，以滚筒转动中心O 为原点，水平方向为x 轴，竖直方向为y 轴，建立坐标系。OB 为简化的钉齿，钉齿绕O 点以角速度ω顺时针转动；圆O 2为简化后的油菜茎秆截面，钉齿与茎秆发生碰撞后，茎秆以速度1v 作斜抛运动，而钉齿由于固连在脱粒滚筒上由电机带动，碰撞后运动状态不会发生改变。OB ´为钉齿与茎秆发生2次碰撞时钉齿的位置，得到油菜茎秆与钉齿碰撞分析模型如图1所示。
注：θ为钉齿与水平方向夹角，（°）；ω为钉齿绕O 点转动角速度，rad·s -1；v 1为第一次碰撞后油菜茎秆的速度，m·s -1；α 为速度v 1与水平方向夹角，
（°）；x A 为碰撞点A 距离转动中心的距离，m ；R 为钉齿顶端的转动半径。
Note: θ is the angle between nail teeth and horizontal direction, (°); ω is the rotation angular velocity of the nail teeth around O point, rad·s -1; v 1 is the velocity of the rape stalk after the first collision, m·s -1; α is the angle between velocity v 1 and horizontal direction, (°); x A is the distance between the impact point and the center of rotation, m ； R is the rotation radius of the top of nail teeth, m.
图1 钉齿与茎秆碰撞受力分析图
Fig.1 Collision force analysis between nail teeth and stalk
00()x y ，为碰撞点A 处的坐标，碰撞后茎秆以速度v 1
作斜抛运动，此时的茎秆的轨迹方程为
01201sin 1
cos 2
x x v t y y v t g t αα=-⋅⋅⎧⎪
⎨=+⋅⋅-⋅⎪⎩ （1）
式中t 为时间，s 。
油菜茎秆和转动中心的连线与水平x 轴的夹角函数方程为
2
01()011
cos 2arctan sin t y v t g t x v t
αθα+⋅⋅-⋅=-⋅⋅ （2）
钉齿轴向与水平x 轴的夹角方程为
()(=0)t t t θθω'=-⋅
（3）
在0t =时，即()()t t θθ'=，此时为钉齿与茎秆第一次接触的位置，油菜茎秆与钉齿发生碰撞后，茎秆在垂直于钉齿方向的速度略大于钉齿，茎秆与钉齿发生短暂的分离，此时茎秆在重力的作用下做斜抛运动，而钉齿在电机的驱动作用下做匀速转动，钉齿与油菜茎秆发生短暂的的分离后钉齿追上油菜茎秆发生二次碰撞，此时的t 为()()t t θθ'=的第二个解，直到油菜茎秆脱离钉齿的碰撞区域。
通过对钉齿和油菜茎秆碰撞后的运动轨迹进行分析可知，钉齿与油菜茎秆的碰撞过程会出现多次碰撞；滚筒转速及碰撞点的初始位置及速度一定时，碰撞次数与
碰撞点的位置及碰撞角度等因素有关。由于碰撞次数的不确定性且难以控制，本文将试验台架等效成脱粒滚筒的一部分，通过多次喂入的方式模拟油菜茎秆在脱粒过程受钉齿的多次打击过程，从而研究油菜茎秆在钉齿多次碰撞下的破碎情况。
2 试验材料与方法
2.1 试验材料
油菜茎秆样本于2019年5月9日采自华中农业大学生产基地，品种为‘华油杂62号’，该油菜品种于2018年10月上旬播种，2019年5上旬成熟。试验材料选取长势良好无病虫害的油菜茎杆。由于油菜收割机留茬高度一般为350 mm ，割刀剪切部位为第一分支处以下200 mm 左右，故以油菜茎秆第一分支处
为节点，节点以下200 mm 为下部，往上每隔200 mm 分别设为中部和上部，试验时从各部位截取所需长度的材料进行试验。试验测得茎秆材料含水率的平均值为79.30%（油菜主茎秆中部）。 2.2 试验设备
试验装置为自主搭建的茎秆碰撞破碎试验台架，主要包括动力系统、物料喂入平台、茎秆碰撞破碎室和物料输出口4部分。为了确保油菜茎秆以相同的姿态与钉齿发生碰撞，物料喂入平台选用2条宽100 mm 的同步带，由一根驱动轴带动2根皮带同步传动；茎秆碰撞破碎室主要由齿杆、钉齿和透明上盖组成。碰撞钉齿为自制的柱面、平面、刀面3种不同曲面的钉齿，用螺栓固定在齿杆上便于拆装更换。滚筒转速通过变频器调节，试验装置实物图如图2a 所示。
压力测量系统是由感压胶片、记录胶片颜色的扫描仪和安装有FPD-8010E 软件的电脑组成，感压胶片选用LLW 双片型，分为胶片1和胶片2，如图2b 所示。
2种胶片涂层面（发色层和显色层）贴合在一起固定在钉齿上。钉齿与茎秆碰撞时，胶片上的受力区会显色，将显色的面积和浓度特征导入电脑中的FPD-8010E 软件进行分析，得到钉齿与茎秆碰撞时的接触力大小及分布[24-26]
。辅助装置包括硬质薄膜、剪刀、双面胶、游标卡尺、手持式转速仪、OHAUS 烘干式水分测定仪（采用卤素灯加热，最大量程90 g ，精度为0.001 g ）。 2.3 试验方法
2.3.1 油菜茎秆碰撞力测量及压力分布试验
采用感压胶片并结合FPD-8010E 软件对茎秆所受钉齿碰撞力进行分析测量。由于油菜植株主茎秆上、中、下各部位直径相差不大，试验材料截取油菜植株中部长度为150 mm 直径为12 mm 左右的茎秆，电机转速选取脱粒滚筒常用工作转速600 r/min ；用剪刀将胶片1和胶片2裁剪成30 mm×60 mm 大小。试验时，为避免安装过程中手指的按压使感压胶片显色，将薄膜放入剪好的胶片1和胶片2的涂层面中间隔开，胶片固定在钉齿上后再将薄膜抽出，感压胶片的安装如图2c 所示。
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a. 试验台实物图
a. Physical picture of test bench
martinhab. 压力测量系统
b. Pressure measuring system
c. 感压胶片安装图
c. Installation of pressure nsitive film
图2 油菜茎秆碰撞破碎试验装置及压力测量系统图
Fig.2 Test device of rape stalk impact crushing and pressure measurement system diagram
将准备好的油菜茎秆平铺在同步带上，接通电源并喂入油菜茎秆。油菜茎秆与钉齿发生碰撞后在感压胶片上留下印记，随即茎秆从碰撞试验台排出口排出。1根茎秆碰撞完成后取下感压胶片并做好编号，重复上述操作，试验共3组，每组试验重复10次。试验完成后挑选出印记清晰无干扰的感压胶片，通过扫描仪采集感压胶片图像并导入FPD-8010E 软件进行分析，最后得出油菜茎秆所受钉齿碰撞力的大小及分布情况。 2.3.2 钉齿对油菜茎秆的碰撞破碎试验
油菜茎秆在脱粒滚筒中所受脱粒元件的冲击力没有超过茎秆的屈服极限情况下，由木材的疲劳损伤和裂纹扩散理论[27]可知，油菜茎秆在经过脱粒元件的多次击打会产生局部疲劳损伤并形成裂纹，茎秆上的裂纹在钉齿冲击力的作用下逐渐扩散，最终导致茎秆破碎。
试验中以油菜茎秆破碎率为评价指标采用多次喂入方式实现脱粒钉齿对于茎秆试样的多次击打碰撞。并对油菜茎秆取样长度、油菜茎秆含水率、油菜茎秆喂入次数、滚筒转速和钉齿齿型进行试验研究。由于油菜茎秆破碎时在表皮的牵引下部分开裂的茎秆不会完全分离，但裂口较大的油菜茎秆依然会造成脱粒时油菜籽的夹带损失，故将油菜茎秆折断及不受力状态下茎秆裂口大于油菜籽粒直径（约 2 mm ）皆视为破碎。茎秆的破碎率β为
1
21
%=
100n
n
N
N N N β++⨯+∑
（4）
其中N i 为喂入i （i =1, 2, n ）次破碎的油菜茎秆数量；N 0为喂入油菜茎秆总数量。
3 结果与分析ms dos
3.1 茎秆所受钉齿碰撞力及压力分布情况
油菜茎秆与钉齿的碰撞力测量试验表明，高速运动的钉齿与自由状态的茎秆碰撞时，各样本的碰撞接触面都呈月牙状，如图3所示。由1次喂入出现多个印记可知，油菜茎秆与钉齿的碰撞呈现高速瞬时多点碰撞，与钉齿和茎秆碰撞的理论分析一致。
图3 钉齿与茎秆碰撞力印记分布图
Fig.3 Imprint distribution of impact force between nail
teeth and stalk
headache对多个印记的感压胶片分析发现，钉齿与油菜茎秆的碰撞次数最多为3次，未发现4次碰撞及以上的情况。分别记录下不同碰撞次数感压胶片的个数，得出1、2、3次碰撞感压胶片所占比例分别为11%、22%和67%。钉齿与油菜茎秆的碰撞过程89%为多次碰撞，发生1次碰撞的仅占11%。
对不同碰撞次数的感压胶片对比分析发现，钉齿与茎秆瞬时碰撞次数与碰撞位置有关，碰撞点靠近钉齿底部时，碰撞次数较多。
框选各个印记并测量印记的受压面积、平均压强和碰撞力。接触面所受平均压强为0.375 MPa ，第一次平均碰撞力为13.25 N ，第二次平均碰撞力为10.00 N ，第三次平均碰撞力为6.75 N ；瞬时多次碰撞过程中碰撞力随碰撞次数呈减小趋势。油菜茎秆在自由碰撞条件下单次所受钉齿碰撞并不会导致茎秆立即破碎。 3.2 茎秆破碎率的影响因素分析 3.2.1 油菜茎秆喂入次数
试验材料选取适收期油菜茎秆，茎秆含水率为79.30%，齿型和滚筒转速分别为整机正常收获时常用的柱面钉齿和600 r/min ，由于油菜植株在经过螺旋绞龙、链耙式输送器、滚筒螺旋喂入头等输送装置作
用下进入脱粒滚筒时茎秆长度一般不超过200 mm ，该试验截取油菜茎秆各部位长度为150 mm 的茎秆进行研究。将截取的油菜茎秆样品重复喂入碰撞破碎试验台，每组喂入15个样品，记录每次喂入后样品的破碎数，将未破碎的茎秆重复喂入碰撞破碎试验台，每组试验重复3次取平均值。图4为油菜植株不同部位茎秆重复喂入8次后茎秆破碎图。对破碎的油菜茎秆进行观察发现，主枝破碎
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方式表现为折断、开裂；侧枝破碎方式主要为开裂，折断的较少。
a. 侧枝
b. 主枝上部 a. Lateral branch
电影的英文b. Upper part of main branch
c. 主枝中部
d. 主枝下部 c. Middle part of main branch
d. Lower part of main branch
图4 茎秆不同部位碰撞破碎实物图
what are words什么意思Fig.4 Collision fragmentation diagram of different parts of stalk
随着喂入次数的增加，油菜茎秆破碎率呈增长趋势。主枝茎秆上、中、下部分在重复喂入8次后破碎率破碎率分别为84.4%、91.1%、97.8%，而次枝茎秆破碎率仅有40%，如图5a 所示。主枝破碎率远大于侧枝主要是由于油菜主茎秆的纤维化程度比侧枝高，且主茎秆质量较大，碰撞过程中主茎秆相比
侧枝所受钉齿的碰撞力更大。收获时减少主茎秆的喂入、缩短茎秆在脱粒滚筒中的停留时间（即减小碰撞次数）可有效减少茎秆破碎严重的问题。 3.2.2 油菜茎秆取样长度
试验材料选取适收期油菜茎秆，齿型为柱面钉齿，滚筒转速为600 r/min ，将不同部位的油菜茎秆剪切成长度分别为100、150、200 mm 三个长度，每组茎秆重复喂入8次后记录茎秆破碎率。茎秆各部位不同长度的破碎率如图5b 所示。结果表明：茎秆多次喂入碰撞破碎试验台后，茎秆长度越短破碎率越低，除了侧枝部分，长度为200 mm 的主茎秆全部破碎。由此可知，在油菜茎秆喂入脱粒滚筒前对油菜茎秆进行切碎处理，可降低油菜脱粒过程中茎秆破碎率。
a.喂入次数
b. 茎秆长度 a. Feeding times
b. Length of stalks
c.含水率
c. Moisture content
d.滚筒转速 d. Drum speeds
e. 齿型
e. Tooth profile
图5 各影响因素对油菜茎秆破碎率的影响 Fig.5 Effects of various factors on broken rate of rape stalk
3.2.3 油菜茎秆含水率
试验选取齿型和滚筒转速分别为整机正常收获时常用的柱面钉齿和600 r/min ；由于油菜主茎秆相对于侧枝破碎率较大，且主茎秆各部位与钉齿的碰撞破碎率相近，故试验材料选取主茎秆中部长度为150 mm 的茎秆。由于油菜收获周期较短，在适收期油菜植株的含水率变化较大，为了研究不同含水率对油菜脱粒过程中茎秆破碎率的影响，油菜茎秆采样后通过晾干的方式来调节含水率，每间
隔1 d 测量茎秆含水率并进行碰撞破碎试验。图5c 为150 mm 长度油菜茎秆在不同含水率下油菜茎秆破碎率对比图。由图5c 可知，随着钉齿对油菜茎秆的打击次数的增加，油菜茎秆破碎率持续增高，含水率低的油菜茎秆破碎更快，茎秆含水率越低茎秆破碎率越高。因此，选择合适的适收期对于降低脱粒过程茎秆破碎率具有重要意义。 3.2.4 滚筒转速
截取油菜植株中部、长度为150 mm 的茎秆，齿型选
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取常用的柱面钉齿。对滚筒转速分别为500、600 、700
和800 r/min的油菜茎秆破碎率进行研究。由图5d可知，
只喂入1次时，各转速条件下的茎秆破碎率相近；喂入
次数为2到6次时，滚筒转速越高茎秆破碎越严重。在
保证脱净率的情况下降低滚筒转速，不仅可以降低整机
功耗也可达到降低茎秆破碎率的目的。
3.2.5 齿型
图5e为柱面、刀面、平面3种不同钉齿的对比试验。
试验材料选取油菜植株中部、长度为150 mm的茎秆，滚
筒转速为600 r/min。由图5e可知，3种齿型对油菜茎秆
破碎率的影响程度大小顺序为刀面钉齿、柱面钉齿、平
面钉齿。选择合适的钉齿可有效降低油菜脱粒过程中茎
秆的破碎率。
3.3 正交试验
3.3.1 正交试验设计
为了明确各因素对油菜茎秆破碎率的影响程度的大
小，以茎秆破碎率为评价指标设计正交试验。由单因素
试验可知，钉齿类型、茎秆长度、喂入次数、滚筒转速
和茎秆含水率都会影响油菜茎秆破碎率。由于钉齿类型、
茎秆长度、喂入次数和滚筒转速都可通过装置的结构改
进和参数优化进行改进，而含水率对于装置的改进和参
数的优化并无指导意义，故以脱粒钉齿类型、茎秆长度、
喂入次数、滚筒转速为试验因素，设计四因素三水平响
应曲面正交试验，确定各因素对茎秆破碎率的影响重要
性。试验设计采用Minitab软件自动生成设计表，设计试
验类型为中心复合，Alpha值设置为表面中心，共设置7
个中心点。
由于实际脱粒过程中钉齿与茎秆碰撞姿态呈多样性
性和不确定性，碰撞试验时为了避免不同碰撞姿态对各
因素试验的影响，统一碰撞姿态为水平碰撞，将油菜茎
秆平铺在喂入平台上，依次将茎秆喂入茎秆碰撞破碎室，
碰撞后的茎秆从物料输出口排出，分别记录下破碎的茎
秆数量和未破碎的茎秆数量，并将未破碎的油菜茎秆收
集起来进行二次喂入，重复上述操作，喂入8次后分析
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喂入次数与油菜茎秆破碎率的关系。
由图5d可知，当滚筒转速为800 r/min，喂入次数超
过5次时，茎秆破碎率较高且喂入次数持续增加时茎秆
的破碎率变化不大，故正交试验中滚筒转速选取为500 、
600 和700 r/min，喂入次数选择为2、3、4次。各因素的
取值水平及编码如表1所示。
3.3.2 正交试验结果
以油菜茎秆破碎率为评价指标，试验结果如表2
所示。
messrs
表1 因素水平编码表
Table 1 Coding table of factor level
水平Levels
齿型
Tooth profile a
茎秆长度
Stalk length
b/mm
喂入次数
Feeding
times c
滚筒转速
Drum speed
d(r·min-1)
-1 刀面钉齿100 2 500
0 圆柱钉齿150 3 600
1 平面钉齿200 4 700
表2 试验结果
Table 2 Experimental results
序号
Serial
No.
齿型
Tooth
profile A
茎秆长度
Stem length
B
喂入次数
Feeding
times C
滚筒转速
Drum speed
D
cautious茎秆破碎率
Broken rate of
stalk Y/%
1 -1 -1 -1 -1 0.20
2 1 -1 -1 -1 0.00
3 -1 1 -1 -1 0.67
4 1 1 -1 -1 0.27
5 -1 -1 1 -1 0.13
6 1 -1 1 -1 0.07
7 -1 1 1 -1 1.00
8 1 1 1 -1 0.33
9 -1 -1 -1 1 0.40
10 1 -1 -1 1 0.20
11 -1 1 -1 1 0.87
12 1 1 -1 1 0.67
13 -1 -1 1 1 0.47
14 1 -1 1 1 0.73
onair是什么意思15 -1 1 1 1 1.00
16 1 1 1 1 0.93
17 -1 0 0 0 0.60
18 1 0 0 0 0.33
19 0 -1 0 0 0.07
20 0 1 0 0 0.80
21 0 0 -1 0 0.33
22 0 0 1 0 0.60
23 0 0 0 -1 0.33
24 0 0 0 1 0.53
25 0 0 0 0 0.20
26 0 0 0 0 0.40
27 0 0 0 0 0.33
28 0 0 0 0 0.20
29 0 0 0 0 0.33
30 0 0 0 0 0.33
31 0 0 0 0 0.53 注：A、B、C、D分别为齿型、茎秆长度、喂入次数、滚筒转速的水平值。Note: A、B、C、D are the levels of tooth profile, stem length, feeding times, drum speed, respectively.
试验完成后采用Minitab软件对得到的试验结果展开二次多项式回归分析，取得回归模型，确定各个因素的影响显著性，并分析油菜茎秆的破碎机理。方差分析表见表3所示。
由表3可知，模型中回归项A、B、C、D的P值均小于0.01，对回归模型影响极为显著，A×B、A×D项的P 值均小于0.05，对回归模型影响显著。油菜茎秆破碎率Y 对应的响应面模型中的P值小于0.01，表明该回归模型总体上是有效的，且失拟项中的P值为0.364大于0.05，表明回归方程的拟合度很好，模型不存在失拟现象。去除回归模型中不显著的回归项后得到新的回归模型为Y = 0.447 3 - 0.100 0 A + 0.237 0 B + 0.092 6 C
+ 0.155 6 D- 0.070 8 A×B + 0.070 8 A×D （5）由式（5）可知，喂入次数C与齿型A、茎秆长度B、滚筒转速D并无交互作用，且针对3种齿型，无论选取何种齿型，茎秆长度、滚筒转速取值越小茎秆破碎率越小，故喂入次数为2次、齿型为平面钉齿、茎秆长度100 mm、滚筒转速为500 r/min时茎秆破碎率最低。
通过回归方程各因素回归系数的大小对比可知，各因素在所选范围内对茎秆破碎率影响程度由大到小依次为b、d、a、c。
