牧神4LZ-8A 型自走式半履帶谷物聯(lián)合收割機的研制

徐玉龍，張俊三，李遠(yuǎn)良

（ 新疆新研牧神科技有限公司，新疆 烏魯木齊830013）

0 引言

結(jié)合我國現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)發(fā)展的基本國情，綜合考慮了各個糧食產(chǎn)區(qū)，尤其是新疆、河南、河北、東三省的種植模式和各種農(nóng)作物的收割時間，適應(yīng)市場需求我公司研制出4LZ-8A 型自走式半履帶谷物聯(lián)合收割機，該機作業(yè)時間長、收割效率高、性能優(yōu)良，通過更換不同的收獲割臺，可以收割小麥、水稻、高粱、大豆、玉米等多種農(nóng)作物，收割時間可以從每年夏糧收割開始的五月， 一直延續(xù)至東北地區(qū)玉米收割的十二月。同時該機還配置了三角履帶和液壓四驅(qū)系統(tǒng)，能適應(yīng)各種惡劣的地況。

1 結(jié)構(gòu)特點及工作原理

1.1 結(jié)構(gòu)特點

牧神4LZ-8A 型自走式半履帶谷物聯(lián)合收割機在原有谷物聯(lián)合收割機基礎(chǔ)上增加了半履帶行走、靜液壓驅(qū)動和液壓四驅(qū)等先進(jìn)技術(shù)。

其主要由收獲割臺、駕駛臺、過橋、半履帶及液壓前橋、軸流滾筒及凹板、承種盤、風(fēng)扇總成、底部攪龍、后橋連接橫梁、清選系統(tǒng)、液壓四驅(qū)轉(zhuǎn)向后橋、左右側(cè)壁、尾架、尾梯、排草輪、發(fā)動機、糧箱、糧食升運器、雜余升運器、駕駛室、傳動系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)及電器系統(tǒng)等工作部件組成（圖1）。

1.2 工作原理

收割機工作時，農(nóng)作物通過谷物收獲割臺進(jìn)入過橋輸送系統(tǒng)，在脫粒滾筒高速轉(zhuǎn)動下，滾筒前端的螺旋葉片將收獲的物料強制喂入，推入至滾筒脫粒系統(tǒng)中，經(jīng)過脫粒和分離的物料下落至滾筒下方的清選系統(tǒng)，在蝸殼風(fēng)機和兩層往復(fù)式清選篩的作用下完成清選作業(yè)，清選后的谷物籽粒和一部分穎殼、碎草等較小的雜質(zhì)因為重量、風(fēng)阻和體積不一樣，會分別掉落至清選系統(tǒng)下方的糧食和雜余底攪龍中， 其余莖稈、雜草等較大的雜質(zhì)會從滾筒后部排出，在排草輪的作用下排到機體外。 清選干凈的谷物籽粒在糧食攪龍的作用下，通過糧食升運器進(jìn)入糧箱；沒有清選干凈的物料，在雜余攪龍的作用下通過雜余升運器，進(jìn)入脫粒滾筒進(jìn)行復(fù)脫后再運送至糧箱[1]。 機具的工作流程：

此機具可以收獲多個品種農(nóng)作物，所以在設(shè)計機具時，所有的工作部件參數(shù)都可以實現(xiàn)按需調(diào)節(jié)。 可以根據(jù)農(nóng)作物的品種、產(chǎn)量、含水量的不同按具體情況調(diào)節(jié)清選風(fēng)機的轉(zhuǎn)速、風(fēng)口風(fēng)向、清選篩篩片的開度大小、脫粒滾筒的轉(zhuǎn)速、脫粒滾筒和凹板的間隙等工作參數(shù)。

2 主要技術(shù)參數(shù)

3 技術(shù)創(chuàng)新及特點

3.1 三角履帶

此機具采用三角履帶代替?zhèn)鹘y(tǒng)的輪胎，與輪式收割機相比，三角履帶具有以下特點和優(yōu)勢：

（1） 結(jié)構(gòu)優(yōu)勢。 以三角橡膠履帶代替了傳統(tǒng)的輪式行走， 使用支重輪系和橡膠履帶支撐全車重量，此結(jié)構(gòu)承載力大、抓地力強、重心穩(wěn)定、牽引力大、爬坡性能良好、移動靈活[2]。

（2） 適用范圍廣。能適應(yīng)水稻田、泥濘的田間道路和崎嶇的山路等復(fù)雜惡劣的路況，不僅可以收割傳統(tǒng)谷物收獲機能夠收割的小麥、高粱、玉米等旱地，也可以適用水稻等水田，同時還能在山區(qū)收割輪式機具無法進(jìn)入的地塊。

（3） 轉(zhuǎn)彎半徑小。轉(zhuǎn)彎時可以使用單邊制動，使一邊履帶制動，另一邊履帶轉(zhuǎn)動，能實現(xiàn)原地轉(zhuǎn)彎，尤其適應(yīng)狹窄地塊和復(fù)雜的地形， 也節(jié)省了作業(yè)時的轉(zhuǎn)彎、掉頭時間。

（4） 保護(hù)農(nóng)田。 橡膠履帶式行走裝置增大了機具與地面的單位接地面積， 不傷害農(nóng)田和柏油路面，具有良好的行駛及通過性能， 降低了對農(nóng)田地面的損傷。 輪式收割機與地面的單位接地面積小，被碾壓過的農(nóng)田會出現(xiàn)板結(jié)狀況，不利于后期的翻地和播種工作， 而橡膠履帶對地面的接地面積是輪胎的數(shù)十倍，對農(nóng)田地面幾乎沒有損傷。

（5） 提高經(jīng)濟效益。 現(xiàn)在國內(nèi)的水稻收割以2-5 kg 喂入量小型全履帶式水稻收割機為主，8 kg 喂入量水稻收割機的收割效率是傳統(tǒng)收割機的2-3 倍，縮短了收割期的同時還增加了經(jīng)濟效益。 能夠錯開不同農(nóng)作物的收獲時間，延長機具作業(yè)時長，而且能適應(yīng)各種復(fù)雜地況，收割輪式機具無法進(jìn)入的地塊，相應(yīng)的收割費也更高。

3.2 電液控制

（1） 靜液壓驅(qū)動。 行走系統(tǒng)采用靜液壓驅(qū)動方式替代傳統(tǒng)的機械變速箱驅(qū)動， 使用進(jìn)口液壓元件，故障率低，提高了機具工作效率，降低了企業(yè)售后服務(wù)成本，靜液壓驅(qū)動系統(tǒng)由設(shè)置在駕駛室控制臺上的電控手柄控制，能實現(xiàn)行走無級變速功能，這種結(jié)構(gòu)傳動簡單，操縱靈活，更便于農(nóng)機手操作。

（2） 液壓四驅(qū)轉(zhuǎn)向后橋。后橋采用液壓四驅(qū)系統(tǒng)，相對于傳統(tǒng)的機械四驅(qū)后橋而言，液壓四驅(qū)系統(tǒng)取消了機械四驅(qū)后橋繁瑣的傳動裝置，尤其是從前橋變速箱傳動動力到后橋使用的貫穿機具底部的傳動軸，減少了故障出現(xiàn)點，也方便了機具底部風(fēng)機裝置和底攪龍的空間排布。 液壓四驅(qū)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，只需要連接相應(yīng)的液壓管路即可，由駕駛室控制臺上的翹板開關(guān)實現(xiàn)一鍵式啟動。

（3） 采用機電液一體化技術(shù)。 本機具多處工作部件實現(xiàn)了機電液一體化，清選風(fēng)機轉(zhuǎn)速、脫離滾筒轉(zhuǎn)速、升運器攪龍轉(zhuǎn)速、漏糧損失率等實時數(shù)據(jù)會通過安裝的傳感器采集， 顯示在駕駛室內(nèi)的車載終端上，實現(xiàn)實時監(jiān)測，及時報警，并且可以通過駕駛室控制臺上的電控手柄和翹板開關(guān)來調(diào)節(jié)各項參數(shù)，將機具迅速調(diào)節(jié)至最佳工作狀態(tài)[3]。

4 試驗情況

目前，牧神4LZ-8A 型自走式半履帶谷物聯(lián)合收割已經(jīng)完成了兩輪樣機的試制，具體完成情況如下：

2018 年9 月，由新疆機械研究院股份有限公司下屬的全資子公司吉林牧神機械制造有限公司承擔(dān)并完成了第一臺樣機的試制工作， 同年10 月在黑龍江遜克縣梅山村完成了約66.7 hm2小麥和33.3 hm2大豆的收割工作，試驗效果良好，谷物損失率和破碎率等各項性能指標(biāo)都達(dá)到了產(chǎn)品設(shè)計要求。 試驗過程中也發(fā)現(xiàn)了一些問題，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

（1） 第一輪樣機發(fā)動機動力設(shè)計為128.6 kW（175 hp），但是高速收割時發(fā)現(xiàn)動力略顯不足，在收獲小麥時，因為是全喂入收獲，滾筒消耗動力較多，再加上梅山村位于小興安嶺深處，常年多雨，道路崎嶇，工作地況泥濘不堪，履帶消耗動力過多，高速收割時發(fā)動機會出現(xiàn)掉轉(zhuǎn)速的情況，使得收割效率較低。

（2） 制動系統(tǒng)沒有單邊制動功能，在小地塊工作和崎嶇山路上行駛時轉(zhuǎn)彎和掉頭比較慢。

（3） 個別國產(chǎn)電器、液壓元件和插接件在惡劣工作環(huán)境下出現(xiàn)損壞。

針對以上問題，2019 年1 月至3 月， 技術(shù)中心組織項目組研發(fā)人員認(rèn)真分析， 全面總結(jié)2018 年樣機試制和實驗時出現(xiàn)的問題，將發(fā)動機動力從128.6 kW（175 hp）提升至139.6 kW（190 hp），制動系統(tǒng)增加了單邊制動功能，全部使用高端進(jìn)口液壓元件，電器元件和插接件都做了防水處理，同時重新優(yōu)化和改進(jìn)了部分機械結(jié)構(gòu)。 于2019 年9 月在吉林牧神機械制造有限公司完成了第二輪樣機的試制工作， 同年10 月在黑龍江綏濱農(nóng)場完成了約66.7 hm2水稻和133.3 hm2玉米的收割工作，機具整體表現(xiàn)良好，尤其是三角履帶未出現(xiàn)一次故障，同時也解決了第一輪樣機出現(xiàn)的問題，機具的收割性能也有了進(jìn)一步的提升，得到了當(dāng)?shù)剞r(nóng)民和收割機用戶的一致好評。

牧神4LZ-8A 型自走式半履帶谷物聯(lián)合收割一機多用，結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便，機電液一體化程度高，能適應(yīng)各種復(fù)雜地況，具有很好的市場推廣前景。