4.5m矮盤式秸稈飼料收獲機(jī)割臺的設(shè)計

陳立東 田可慶 殷順闊

摘要 針對國內(nèi)秸稈飼料收割機(jī)械割幅小、適應(yīng)性較差、收獲效率低、可靠性差等問題，通過三維實(shí)體建模技術(shù)設(shè)計了4.5 m矮盤式秸稈飼料收獲機(jī)可折疊割臺。該割臺由變速器、折疊裝置、分禾器、喂入滾筒和切割器等組成，利用折疊裝置可實(shí)現(xiàn)4.5 m寬幅割臺的折疊運(yùn)輸，同時提高了割臺的收獲效率;割臺專用變速器實(shí)現(xiàn)了同軸不同轉(zhuǎn)速的輸出，提高了割臺傳動系統(tǒng)的可靠性和緊湊性，對國內(nèi)4.5 m以上大割臺的設(shè)計具有重要的參考價值。

關(guān)鍵詞 秸稈飼料;收獲機(jī);割臺;變速器;同軸雙轉(zhuǎn)速

中圖分類號 S220.2文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A

文章編號 0517-6611（2019）10-0182-03

Abstract Aiming at the problems of small amplitude， poor adaptability， low harvesting efficiency， and poor reliability of domestic straw forage harvesting machinery， a 4.5 meter short dish type straw forage harvester collapsible cutting table was designed through 3D solid modeling technology. The header consists of the transmission， the folding device， the branching device， the feed roller and cutters. The folding device can realize the folding and transportation of a 4.5meterwide header and improve the harvesting efficiency of the header. The transmission realizes the output of different coaxial speeds， improves the reliability and compactness of the header transmission system， and it has important reference value for the domestic design of large headers above 4.5 m.

Key words Straw feed;Harvester;Header;Transmission;Coaxial double speed

秸稈飼料收獲機(jī)械作為畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵設(shè)備，其性能至關(guān)重要。近年來，國內(nèi)對秸稈飼料收獲機(jī)械的研究越來越重視。河北農(nóng)業(yè)大學(xué)馮佐龍對2.1 m割幅的4QZ-12型青飼料收獲機(jī)關(guān)鍵部件進(jìn)行了研究，設(shè)計了回轉(zhuǎn)圓盤式切割刀盤和喂入輥壓緊裝置，并對拋送裝置進(jìn)行了受力分析，取得了較好的效果[1]。山東農(nóng)業(yè)大學(xué)的劉曉等[2]于2017年開發(fā)設(shè)計了2.2 m的青飼料收獲機(jī)割臺，該割臺對扶禾器、分禾器、碾壓喂入裝置、物料切碎拋送裝置等進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計，工作效率較高。山東理工大學(xué)的崔萌[3]2015年對玉米收獲機(jī)割臺非對行喂入裝置進(jìn)行了深入研究，提出了玉米植株喂入新方案，較好地解決了不對行高效喂入的問題。

山東農(nóng)業(yè)大學(xué)的叢宏斌等[4]設(shè)計了2行的4YQK-2型莖稈青貯打捆玉米收獲機(jī)，該收獲機(jī)采用莖穗兼收型割臺，工作安全可靠，莖稈切碎、破節(jié)及打捆效果理想。

國內(nèi)學(xué)者對割臺的研究大部分集中在2.0～3.0 m的中小型割臺，對4.5 m以上割臺的研究幾乎是空白。因此，開發(fā)設(shè)計寬幅高效大割臺對提高秸稈飼料收獲機(jī)械效率、提升青飼料收獲機(jī)技術(shù)水平具有重要意義。

1 秸稈飼料收獲機(jī)割臺總體結(jié)構(gòu)及工作原理

1.1 總體結(jié)構(gòu)

割臺是秸稈料收獲機(jī)械的關(guān)鍵部件，決定了收獲機(jī)的工作可靠性和收獲效率。秸稈飼料收獲割臺由機(jī)架、切割器、喂入滾筒、螺旋喂入機(jī)構(gòu)、前撥禾星輪、后撥禾星輪、分禾器、分禾叉、導(dǎo)流板和液壓折疊機(jī)構(gòu)等主要零部件組成，其三維實(shí)體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.2 工作原理

秸稈飼料收獲機(jī)收獲作業(yè)時，玉米等作物秸稈首先被扶禾器扶禾，然后通過分禾器分別導(dǎo)入割臺切割部，割臺切割部由滾筒下方的鋸齒式圓盤割刀組成，作物秸稈被刀盤割斷后在導(dǎo)入滾筒和導(dǎo)流板的作用下推向前撥禾星輪和后撥禾星輪，最后在后撥禾星輪的作用下經(jīng)碾壓喂入裝置進(jìn)入切碎裝置進(jìn)行后續(xù)的切碎和拋送工作。

2 秸稈飼料收獲機(jī)割臺關(guān)鍵部件的設(shè)計

2.1 割臺切割器

2.1.1 切割器類型的選擇。

國內(nèi)使用最為廣泛的切割器類型有圓盤式、甩刀式和往復(fù)式等[5-6]，該設(shè)計采用圓盤回轉(zhuǎn)式切割器，切割刀片采用鋸齒型刀片，刀片數(shù)為4片，呈環(huán)形排列在刀盤周圍，每個刀片的扇形角為 90°，鉚接在圓盤刀座上，其結(jié)構(gòu)如圖2、3所示。

2.1.2 刀片的尺寸計算。

2.1.3 割刀轉(zhuǎn)速的確定。

圓盤切割器刀盤的轉(zhuǎn)速取決于切割需求速度，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，切割器在沒有支撐的情況下切割作物時，刀片的線速度應(yīng)為50～90 m/s，割刀上任何一點(diǎn)速度都是割臺前進(jìn)速度與切割器回轉(zhuǎn)速度的合成速度，因此其速度為：

2.1.4 刀片選材和確定。

切割刀片設(shè)計成鋸齒形，其優(yōu)點(diǎn)是制造工藝簡單，工作平穩(wěn)。內(nèi)圓環(huán)半徑為275 mm，外圓環(huán)半徑為372.5 mm，厚度為3 mm，每個刀片均由4個鉚釘固定在刀盤上。考慮到刀片在高速旋轉(zhuǎn)切割的情況下，受力復(fù)雜，易產(chǎn)生彎曲變形，所以刀片選用65 Mn 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。