玉米根茬采收機設計實務準備的六個技術要務

陳海濤+高健

摘要：玉米根茬采收機的設計優劣，直接關系到設備制造完成后的合理性、實用性。為此，在設計前首先要確立科學的方法。本文在分析玉米根茬的采收模式、結合常規采收過程的功能參數、完成設計理論的優化基礎上，提出了玉米根茬采收機設計涉及到的六個設計技術要務準備，對展開設計活動具有良好的理論支持。

關鍵詞：玉米根茬采收機；設計準備；技術要務

中圖分類號：S2255文獻標識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2017.11.007

按照科學系統理論的指導，為保證其實務指導價值，玉米根茬采收機的設計必須要做好相關的設計準備。我們用通俗的語言作如下六個方面的解讀。

1 基礎調研，數據留存

深入玉米田做土壤地貌基礎調研。其主要任務是：（1）對玉米根茬的行間距和株距進行測量，掌握好基本數據。（2）分別對幾個不同土質的地塊作土質密度、形態結構和水分含量的分析。（3）按不同地貌有選擇地篩選幾處各具特點的田塊，對玉米根須與土壤接合特性，按含量密度情況進行分析。這樣就可以綜合不同土壤特點選擇中間指標留存數據，為研制刀鏟提供數據支持。

2反復對比，權衡調整

根據掌握的基礎物理數據，初步確定玉米根茬采收機系統的基本組成及功能框架思路。同時深入以下實驗活動。其主要任務包括：（1）對玉米根須扎根土壤的深度進一步實驗推測，目的是確立鏟挖刀具的長度和角度，將幾次實驗的數據匯總留作參考。（2）初步確立玉米根茬的采挖模式。目前多采用的是壓力、重力、振蕩相結合的采挖脫土模式。實踐證明，這種機械結構為有效的結構方式，可以遵循采用。（3）對采挖插入方式（角度、跨度）、破碎土塊三個層面問題進行分析，其中重點要考慮力學原理，同時兼顧支出成本。原則是鏟挖省力，且入土拉出的阻力小，據此反復論證計算，找出最佳的設計方式。在以往的設計制造中，突出問題是，采收鏟挖的效率不高，土內留殘須（土質硬，鏟深不夠）或鏟挖深度過深，脫土效果差。因此，多做幾組實驗對比，再確立系統結構，更嚴謹可靠。

3規范平臺，獲得流程

將調研和現場試驗檢測數據導入玉米根茬采收機平臺。專業設計制造單位都具有較完整地實體模型平臺，用以生成基礎的設計流程和圖紙，主要特點是設計基礎扎實全面，要倡導規范設計初衷，就必須搭建這一實驗平臺。沒有條件的可以找專業單位合作，保證實驗的科學性。

4動作機理，優化驗證

結合設計框架中的關鍵部件的功能假定，對機械采挖的動作機理進行必要的研究。主要任務是：（1）根據設計前對鏟挖切入角度、深度、力度的數據進一步優化，確定鏟刀的大小、形態、重量、寬度、厚薄和安裝角度，使刀鏟的刃口、質量、鏟挖方式達到最佳設計。（2）進一步優化脫土的應用模式。玉米根茬脫土并非一個步驟完成，鏟挖整塊出土和碾壓碎土是必不可少的步驟。因此，必須對脫土過程機械運用方式做反復優化驗證。

5全面分析，整改優化

（1）脫土系統的方式優化結束后，要進一步確定動力機械傳遞機構的轉速，初步確定鏈輪安裝位置、鏈條長度、碾土壓輥的間隙（根據土質情況確定）。（2）反復試驗脫土率和脫土時間差效果。最終通過對幾組脫土根茬重量檢測驗證來判斷脫土優化方案，整合運用選擇結論。（3）用攝像設備記錄設備試驗中的脫土畫面，仔細揣摩分析對比，從中找到不斷優化的整改點，重點是分析幾組對比數據的差異。（4）根據差異性調整的設計參數，脫土率理應在90%以上，單個玉米根茬整個脫土過程在4～5 s左右完成，為相對理想的狀態。

6補強功能，強化效果

依然圍繞深入脫土做研究。目前，設計上除了鏟挖后土塊少量自然脫落和碾壓碎土脫落，另設計了抖動脫土功能，可以進一步增強脫土效果。主要原理是通過升運系統改善傳動頻率來實現抖動脫土。但值得說明的是，并非抖動越強烈越好，金屬機械部件相互鏈接運動是受疲勞程度影響的。抖動過于劇烈很容易造成部件變形、彎曲或斷裂。專家們運用設計理論與實踐模態結合的方法，對系統結構力學特點的研究成果表明，在不同抖動頻段，機械所承受的振動程度是完全不同的。所以，對抖動力量相對集中的點，如鏟挖刀頭連接點等，設計上要盡可能增加固定力，延長作業壽命。

總之，在設計理念上，要強調“科學性、創新性”的六字原則。其中，科學性原則永遠是設計的基礎。要講求“調研先行，數據說話”的設計作風，還要善于結合實際驗證結果，不斷改進實驗方法和設計思路；要勇于創新，在設計上敢于向專家成型的研究理論提出質疑，大膽嘗試新的設計模式，完善結構和功能性設計，這是玉米采收機設計的靈魂。

隨著時代發展與科學進步，玉米根茬采收機設計理念和設計風格都會有新的突破。因此，設計人員要廣泛關注設計出的新成果，善于在啟發和探索中贏得更合理的設計思路，推陳出新，更好地為農業生產服務。

參考文獻：

＼[1＼]陳學森，馬旭，吳濤，等.玉米根茬挖掘機根土分離裝置設計＼[J＼].廣東農業科學，2011.

＼[2＼]邵東偉.玉米根茬收獲機的仿真研究＼[D＼].佳木斯：佳木斯大學，2011.

＼[3＼]權龍哲.玉米根茬收獲模式及采收機理＼[D＼].長春：吉林大學，2012.

（06）endprint