小型乘坐式履帶聯合收割機關鍵部件的研制

曾祥平,鄧佳,吳 建,林川堯,周彥君

（四川省農業機械研究設計院，四川 成都 610066）

我國已開發的聯合收割機主要用于平原地區，如新疆稻郎DL210（4LZ-2）型全喂入水稻聯合收割機，主要由割臺部分、液壓、輸送槽、下割刀、發動機、操縱部分、電氣部分、底盤部分、脫谷部分組成［1］，機器大型化，結構較復雜，而西南地區廣大丘陵、山區稻田以梯田為主，對大型收獲機械的適應性差。適應深泥腳作業的小型聯合收割機還是空白。為推動丘陵地區農業發展和農業現代化，發展規模種植、丘陵山地谷物收割機械化，解放勞動力，提高生產效率，結合現有小型收割機，研究抗倒伏收割技術及割臺垂直和旋轉升降裝置、可自動張緊的拔禾輪裝置、聯合收割機可調節乘座椅等小型乘坐式履帶聯合收割機的關鍵部件，解決小型乘坐式履帶聯合收割機的關鍵技術瓶頸，對生產中推廣應用該類機械，促進農戶節本增收具有重要意義。

1 研究目標

研制抗倒伏收割技術及割臺垂直和旋轉升降裝置、可自動張緊的拔禾輪裝置、聯合收割機可調節乘座椅等關鍵部件，解決小型乘坐式履帶聯合收割機的關鍵技術瓶頸，為組裝小型聯合收割機提供關鍵部件，批量生產小型化乘坐式聯合收割機，減輕勞動強度，減少收割過程中的糧食損失。

關鍵部件需滿足聯合收割機的主要技術經濟指標：1）標定功率8～10 kW；2）適應泥腳深20～40 cm；3）生產率≥0.06 hm2/h；4）喂入量0.6 kg/s；5）割幅1 050 mm；6）油耗≤22 kg/hm2；7）收割作物高度40～120 cm。

2 小型乘坐式履帶聯合收割機關鍵部件結構設計

2.1 總體技術方案

為適應深泥腳田水稻的收割，減輕機器重量，增加機器與泥地的接觸面積，研制收割機轉向機構，實現機器結構簡單，具備收割、脫粒、篩選、裝袋功能，操作簡單、加工成本低的總體目標，在組成小型乘坐式履帶聯合收割機前需對關鍵部件進行研究。

深泥腳田水稻機收一直是丘區水稻收割的瓶頸問題，傳統的步進式收割機在深泥腳田作業時，由于人行速度跟不上收割機行走速度，容易發生安全事故。履帶式行走裝置具有接地比壓較小、越野能力和松軟泥濘地的通過性較好、轉彎靈活、轉彎半徑小等優點，因此采用履帶底盤作為收割機的行走裝置。通過優化結構設計，在保證履帶接地壓力均勻性的情況下，盡量增大支重輪直徑和減少支重輪數量，增加履帶接觸地面的面積，按照接地壓力要求和整機位置，選擇合適的橡膠履帶，橡膠履帶齒盡量選高齒，提高通過性能；整機重心應盡量保證在接地面積的中心位置上，行走架形成一個整體，行走驅動輪僅承受行走方向的扭矩，而轉向時受到的巨大扭矩則由整體行走架來負擔，提高整機穩定性；提高支重輪的密封性能，在骨架式油封的外面再加一道“O”形密封圈，可有效防止泥、沙和水進入軸承，能大幅降低行走系統的故障率，提高整機的使用可靠性和使用壽命。

2.2 抗倒伏收割技術及割臺垂直和旋轉升降裝置

目前已有機型的割臺脫粒筒總成無法整體升降，僅能通過油缸調整割臺與脫粒筒的角度，在收割過程中無法整體升降，導致在收割高低不同的農作物時只能調節油缸進行升降，改變了割臺脫粒筒總成相對于地平面的角度，造成農作物喂入困難，影響脫粒效果，且對倒伏較大的作物無法收割，機具適應性較差。采用抗倒伏收割技術，設置垂直和旋轉兩套割臺升降機構，使割臺脫粒筒總成能實現整體升降，最低可對40 cm 高度作物，倒伏夾角（作物與地面的夾角）30°以上作物進行收割作業，并能保持割臺脫粒筒與地平面的角度不變，使農作物喂入順暢，適應不同作物品種對收割的要求，減少糧食損失（圖1）。

圖1 割臺升降裝置

如表1 所示，倒伏夾角越大，收割效果越好，當倒伏夾角大于30°以上時收割效果的差異較小，當倒伏夾角小于30°時收割效果變差。

表1 不同倒伏夾角的收割率 %

2.3 可自動張緊的拔禾輪裝置

研制開發撥禾輪位置可調節，無需皮帶輪張緊機構，制造工藝簡化、制造成本低的小型聯合收割機撥禾輪可調節支撐桿。將撥禾輪支撐桿變成分體式（三段：底部支撐管、中部支撐管、調節支撐管），使其可升縮調節，調節撥禾輪位置的同時也使皮帶張緊，中部支撐管插入底部支撐管內，由于底部支撐管上部開有長孔，調節時將支撐桿固定架上的螺栓松開，底部支撐管漲開，即可使中部支撐管能在底部支撐管內伸縮（圖2）。

圖2 撥禾輪及張緊裝置

2.4 聯合收割機可調節乘座椅

對乘座進行優化設計，采用左、右分體式座椅架，左右座椅架之間、座椅架與底板之間均采用螺栓固定，均可拆卸，縮短收割機的發動機安裝、拆卸、維修時間。座椅高度和角度可調節，操作機構設置在合適的位置，滿足乘座式和站立式操作的要求，適應不同操作者操作的習慣，提高操作的舒適性，減少操作疲勞，提高安全性（圖3）。座椅架分為左、右座椅架框部件，左座椅框架部件包括架子、底板固定角鋼、左右架固定鋼板、座椅固定板，右座椅架框部件包括架子、底板固定角鋼、左右固定槽鋼。

圖3 收割機座椅

3 小結

通過對小型乘坐式履帶聯合收割機關鍵部件的研制，獲得多項技術及裝置。

1）小型乘坐式履帶聯合收割機割臺垂直和旋轉升降技術：設置垂直和旋轉兩套割臺升降機構，調節割臺高度，適應不同作物品種對收割的要求，最低可對40 cm 高度、倒伏夾角（作物與地面的夾角）30°以上作物進行收割作業，解決了作業中割臺升降不方便的問題，合理調整割臺的高度和角度，保證割禾質量，減少糧食損失。

2）拔禾輪傳動自動張緊技術：拔禾輪的支撐桿采用分體式設計，調節拔禾輪支撐桿的同時，自動張緊皮帶輪，減少皮帶輪張緊機構，提高傳動可靠性。

3）可調節乘座椅技術：左、右分體式座椅架，座椅高度和角度可調節，滿足乘座式和站立式操作的要求，適應不同操作者的操作習慣，提高操作的舒適性，減少操作疲勞，提高安全性，均可拆卸，縮短收割機的發動機安裝、拆卸、維修時間。

通過上述技術解決了深泥腳田水稻機械化收割的關鍵問題，為開發出適合丘陵地區特點的冬水田用乘坐式履帶聯合收割機提供了關鍵技術及關鍵部件。