立輥式4YZ—3秸稈整留型玉米聯合收獲機的可行性研究

李宏彬

摘要：在4YZ-2自走式秸稈整留型玉米聯合收獲機成功研制的基礎上進行拓展探討，主要是對立輥式4YZ-3秸稈整留型玉米聯合收獲機結構和工作原理的可行性論述和研究。

關鍵詞：立輥；秸稈；整留

中圖分類號：S225文獻標識碼：Adoi：10.14031/j.cnki.njwx.2017.02.008

0引言

近年來在春耕和秋收時節，由于農民肆意焚燒玉米秸稈導致一些地區空氣污染嚴重，霧霾天氣經常出現，目前，國家已經出臺防治空氣污染和環境污染的政策和法規，明令禁止農民不得進行秸稈焚燒。而要想解決農民不再焚燒玉米秸稈，就要從源頭抓起。第一，研究開發出玉米果穗收獲后能將莖稈完整保留的玉米收獲機械；第二，研究開發出能夠將玉米莖稈進行回收的機械化設備；第三，能夠將玉米莖稈資源開發再利用的技術。現在市場上有許多玉米莖稈撿拾和打包的機械化設備，玉米秸稈資源的應用在生物質發電領域、造紙、碳化及作為養殖飼料等應用渠道日益廣拓，可是利用玉米莖稈撿拾和打包的機械化設備所收集的秸稈絕大多數都是粉碎的，其含土量嚴重超標，無法直接應用在發電、造紙、碳化及作為養殖飼料等行業，需要濾掉秸稈中裹挾的泥土后才能使用。所以如果有既能夠完成收獲玉米果穗又能夠將收獲果穗后的秸稈整株保留的玉米聯合收獲機就能解決秸稈含土量過大的問題了。

4YZ-3型玉米聯合收獲機，是在自主成功研制4YZ-2型玉米聯合收獲機積累經驗的基礎上，自行設計的一款新產品。該項目如果研制成功，既能收獲玉米果穗，又能夠回收不含泥土的秸稈，方便農民下一茬耕作，有效緩解了利用秸稈發電、造紙、養殖等企業收集秸稈含土量超標的問題。由于秸稈保留不粉碎，其收獲機動力消耗低，經濟性好，既解決了秸稈再利用的問題，又降低了二氧化碳和煙塵等污染物的排放，節能環保，較好地保護和改善了生態環境，屬于綠色農業生產裝備。

為解決玉米收獲過程中既能收獲玉米果穗又能將收獲果穗后的秸稈整株保留的特點，我們對研制立輥式4YZ-3秸稈整留型玉米聯合收獲機進行了深入的探討和研究。將該機器擬采用62.5 kW拖拉機為動力，一次完成三壟割稈、摘穗、放稈、果穗剝皮、果穗集裝等作業，每小時收獲率6～8畝。相當于市場上中型玉米收獲機的作業效率。

1中試過程及解決的主要關鍵技術

1.1立式摘穗輥的改進

（1） 摘穗輥由1933 mm降至1866 mm，可減輕結構質量，增強摘穗輥剛度，減小變形，提高摘穗效果，降低籽粒損傷率。

割臺整體高度降低，優化結構，降低重量，提高了收獲機的機動性能，增加了適應性。割臺整體結構得到優化，性能進一步提高，外型更美觀。

可使摘穗輥轉速繼續提高，小輥轉速可達到1800 r/min，大輥轉速可達到900 r/min，可提高拉莖效率，提高生產率。

（2） 架體結構所用的方管由50 mm×30 mm×4 mm改為50 mm×30 mm×3 mm，60 mm×60 mm×6 mm改為60 mm×60 mm×3 mm。在不影響架體剛度、強度的情況下，優化設計，減輕了架體重量，降低了成本。

（3） 撥禾鏈強制喂入機構：在立式摘穗輥下側部位處橫向配置強制喂入撥禾鏈。驅動鏈輪固裝在立式摘穗輥下部軸頸部位上，強制喂入撥禾鏈與驅動鏈輪套接配合。本機構使玉米莖稈的輸送喂入連續、均勻、可靠，作業同步性好，提高了機具收獲作業質量和效率，具有結構簡單、作業可靠的特點。

（4）長短撥禾鏈組合式撥禾機構：在上長撥禾鏈上方前側位于上長撥禾鏈玉米莖稈輸出端與立式摘穗輥喂入側之間部位配裝短撥禾鏈，喂入槽板安裝在上長撥禾鏈與下長撥禾鏈之間的下側部位上，且位于上、下撥禾鏈玉米莖稈輸出端與立式摘穗輥之間和短撥禾鏈的下方后側。本機構提高了玉米莖稈的喂入撥禾功能和果穗收獲率，減少了損失率，具有結構簡單、作業可靠、質量好、故障少、適應能力強的特點。

（5）摘穗輥軸座改為了一體式軸座。優點：降底高度、減輕重量、提高強度。

（6）摘穗輥螺旋筋采用專用40Cr滾壓帶凸棱螺旋筋，表面淬火，硬度可達到HRC50～55，收獲效果好，拉莖能力強，而且較之前的耐用，可靠性大大提高。

1.2分禾器的改進

（1）采用加大矩形管支承60 mm×40 mm×6 mm改為80 mm×60 mm×4 mm，剛性更好。分禾器工作過程中震動變形小，分禾、撥禾更加可靠。

（2）中間與左分禾器采用齒輪與三角帶傳動相結合的方式，使傳動更可靠，安全性更高。

（3）分禾器罩采用優質冷軋板整體式結構，美觀、強度高。

1.3升運器的改進

（1）割臺與升運器聯動機構：銷軸插配在割臺總成和升運器總成上，將割臺總成與升運器總成鉸連接，在升動器總成的后側下方配裝帶有滾套的托架，滑軌安裝在升動器總成后側下部上，滑軌搭接在滾套上。本機構實現了割臺總成與升運器總成及喂入槽的高度同步調節，具有結構簡單、調節方便可靠、玉米收獲效率高、作業質量好、適應不同玉米品種能力強的特點。

（2）升運鏈采用專門訂制鏈條，強度好，抗拉伸，結構合理，重量輕，適宜背負式玉米收獲機。

1.4剝皮機的改進

（1）整體式剝皮輥支承軸座：在整體式主動輥軸承座體上同時裝有軸心線相互平行的兩個主動輥軸承座孔，兩個從動輥軸承座對稱地鉸連配裝在整體式主動輥軸承座體上，且分別位于主動輥軸承座孔外側部，其從動輥軸承座上的從動輥軸承座孔軸心線與主動輥軸承座孔軸心線平行。本軸座結構緊湊，整體強度好，裝配精度高，在機具上安裝方便快捷，作業質量好，故障少，使用壽命長。

（2）玉米剝皮機風機往復篩皮粒分離機構：在往復篩里側端部側下方配裝鼓風機，該鼓風機的出風口朝向往復篩下底部。本機構采用風力與機械往復振動相結合的方式將玉米穗葉與其夾帶的玉米粒分離，提高了玉米回收率，減少了作物損失，具有結構簡單、作業穩定可靠、作業質量好的特點。

1.5機架設計

前機架利用拖拉機原有的備用安裝螺紋孔聯接，后機架利用U型卡絲夾在拖拉機的半軸上，并在后機架上設計了上加強梁來加強機架的剛度，同時作為水平傳動軸的安裝座梁使用。

1.6傳動設計

主動力來自拖拉機正后方的動力輸出軸，利用拖拉機的低轉速（540 r/min）輸出，經設計的主傳動箱增速（610 r/min）后通過鏈傳動給中間水平傳動軸，再由中間水平傳動軸通過萬向節向前傳給割臺向后傳給剝皮機。由于割臺工作條件惡劣，所以在萬向節軸端設計了安全離合器，在割臺過載時會打滑起到安全保護作用。動力到割臺后經傳動箱轉換，將動力分別傳遞給割刀、撥禾鏈、摘穗輥和升運器。動力到剝皮機傳動箱后，經轉換分別傳遞給風機、剝皮機。

2主要技術參數

配套動力：62.5 kW（85馬力）拖拉機；

外形尺寸（長×寬×高）：7000 mm×2200 mm×3200 mm；

收獲機重量：4300 kg；

工作行數：3行；

適應行距：60～70 cm；

離地間隙：36.5 cm；

果穗含雜率：≤1.5%；

籽粒破碎率：≤1%；

作業速度：3～5 km/h。

3結論

我們對立輥式4YZ-3秸稈整留型玉米聯合收獲機進行了充分的探討和研究。并且是在4YZ-2自走式玉米聯合收獲機在實際作業中所發現的問題進行剖析之后，進行了必要的改進和完善，并形成了完整的技術圖紙及文件，我們對試制的樣機進行了各項性能檢測，經過嚴格的測試，結果顯示立輥式4YZ-3秸稈整留型玉米聯合收獲機樣機的各項技術指標均已達到或超過國家標準要求，客觀地講，具備了產業化的條件。

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