立式集禾式玉米聯(lián)合收獲機(jī)研究設(shè)計(jì)

陳建林

（天津市農(nóng)業(yè)發(fā)展服務(wù)中心，天津 300061）

立式集禾式玉米聯(lián)合收獲機(jī)的研究開(kāi)發(fā)改變傳統(tǒng)的玉米收獲方式，為了改變傳統(tǒng)的摘穗方式，節(jié)約材料，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)玉米收獲機(jī)的模塊化設(shè)計(jì)，對(duì)整體玉米收獲機(jī)的功能部件進(jìn)行拆分，使立式側(cè)輸送集禾玉米收獲機(jī)降低維修成本，不需要專業(yè)的維修人員即可完成對(duì)機(jī)器的維修與保養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)拆卸的方便性與簡(jiǎn)單化，實(shí)現(xiàn)模塊化設(shè)計(jì)可使再加工制造和批量生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)磨具的多次利用，使磨具的成本可以分?jǐn)偨o多個(gè)機(jī)器，實(shí)現(xiàn)流線設(shè)計(jì)制造和模具的多次重復(fù)利用，從而降低加工制造的累積成本。

1 開(kāi)發(fā)目的

立式集禾式玉米聯(lián)合收獲機(jī)是在玉米植株經(jīng)分禾器分禾后，由撥禾器強(qiáng)制撥送，同時(shí)從根部切斷莖稈；經(jīng)過(guò)橫向立式排莖輸送，實(shí)現(xiàn)有序化排莖輸送至立式夾持輸送道提升輸送使植株進(jìn)入摘穗機(jī)構(gòu)摘穗完成莖穗分離；果穗被輸送到集穗箱或直接行走卸糧，莖稈由粉碎滾筒切碎，可拋撒還田或收集處理。

玉米植株在收獲過(guò)程中，在全幅范圍內(nèi)進(jìn)入幅寬，被安裝在前割臺(tái)上的前后2排割刀架上安裝的對(duì)應(yīng)行數(shù)分禾器分禾，分別進(jìn)入前后2組割刀前方以及橫向輸送滑道，被割刀割莖后的玉米植株莖稈由前排撥禾鏈撥禾指實(shí)現(xiàn)有序化排列橫向輸送，在完成橫向輸送任務(wù)后由橫向輸送鏈過(guò)渡交接給立式夾持輸送道，由縱向布置的立式輸送夾持道完成縱向輸送任務(wù)，2組縱向夾持輸送道分別將輸送至摘穗輥的玉米植株喂入至摘穗輥[1]進(jìn)入口，由2組摘穗輥分別完成各自對(duì)應(yīng)夾持輸送道提升輸送的玉米植株的莖穗分離任務(wù)，實(shí)現(xiàn)了玉米果穗與莖稈的分離，玉米果穗與提升道提升輸送至果穗箱，莖稈被縱向布置的疏導(dǎo)裝置輸送至縱向布置的秸稈粉碎裝置，粉碎后的玉米秸稈通過(guò)拋撒口拋撒至一側(cè)。2套割莖裝置、2套立式側(cè)輸送提升裝置、2套摘穗裝置分別獨(dú)立完成割莖、輸送和摘穗任務(wù)。

2 設(shè)計(jì)說(shuō)明

2.1 （立式割臺(tái)）不拘行距橫向立式集禾有序排莖割臺(tái)

小分禾器將植株導(dǎo)禾喂入割臺(tái),由被動(dòng)從動(dòng)撥禾輪將割莖后的玉米植株強(qiáng)制喂入橫向滑道，采用橫向往復(fù)式割刀全幅寬內(nèi)切割，割后植株橫向集中有序排莖,玉米植株進(jìn)入橫向滑道后,由上下?lián)芎替湆⒂衩字仓贻斔拖驃A持提升鏈一側(cè),植株整齊排列為輸送和后續(xù)處理創(chuàng)造必要條件。同時(shí)，割臺(tái)變成立式結(jié)構(gòu)，質(zhì)心后移，減少機(jī)器縱向長(zhǎng)度（力臂）和質(zhì)量，解決了現(xiàn)有產(chǎn)品前懸掛系統(tǒng)質(zhì)量大所造成的機(jī)組不平衡問(wèn)題。

2.2 縱向夾持輸送雙通道（立式夾持側(cè)輸送提升道）

方案采用割莖后立式集禾橫向排莖輸送，向右側(cè)的立式側(cè)輸送夾持鏈輸送有序排列的莖稈，進(jìn)行縱向排序夾持提升輸送。立式夾持提升鏈安裝帶有撥禾指的長(zhǎng)輸送撥禾鏈、U型卡、夾持彈簧、夾持滑道、聯(lián)結(jié)支架、輔助夾持皮帶。經(jīng)過(guò)橫向立式輸送排莖向一側(cè)輸送，通過(guò)橫向撥禾鏈有序排莖，橫向撥禾鏈帶動(dòng)從動(dòng)撥禾輪實(shí)現(xiàn)橫向立式輸送與縱向立式輸送的交接，由立式夾持提升鏈將有序排列的玉米植株立式提升輸送至縱向布置的摘穗輥。

2.3 后置式縱向摘穗輥（摘穗單體）

由立式側(cè)夾持輸送鏈輸送有序排列的玉米植株進(jìn)入縱向布置的摘穗輥[2]后，分別由與2條夾持輸送提升鏈對(duì)應(yīng)的2對(duì)摘穗輥完成2條輸送提升鏈夾持輸送的玉米植株摘穗任務(wù)，實(shí)現(xiàn)莖穗分離。摘穗臺(tái)上布置2對(duì)摘穗輥完成2條立式夾持輸送鏈輸送有序排列的玉米植株的莖穗分離任務(wù)。2對(duì)摘穗輥為輥式，由高低輥組成，完成莖穗分離后的玉米果穗經(jīng)低輥落入果穗輸送提升鏈軌道，由果穗提升鏈將果穗輸送提升至果穗箱滑道，實(shí)現(xiàn)果穗入倉(cāng)。實(shí)現(xiàn)莖穗分離后的玉米莖稈經(jīng)下滑軌道由輔助導(dǎo)向桿導(dǎo)向輸送至秸稈粉碎滾筒，秸稈粉碎裝置采用甩動(dòng)刀軸式，對(duì)秸稈實(shí)現(xiàn)切割粉碎搓揉。

2.4 秸稈粉碎裝置

被往復(fù)式割刀割莖后的玉米植株,經(jīng)過(guò)橫向輸送鏈的集中有序排列并橫向輸送，再由立式側(cè)輸送鏈夾持輸送玉米植株于摘穗輥入口，由縱向布置的2對(duì)摘穗輥分別完成各自輸送軌道輸送來(lái)的玉米植株的摘穗任務(wù)[3]，實(shí)現(xiàn)玉米植株的莖穗分離，玉米果穗經(jīng)過(guò)果穗提升輸送鏈的撥指連續(xù)輸送至玉米果穗箱中，經(jīng)過(guò)莖穗分離的玉米莖稈,經(jīng)過(guò)安裝在介軸上的疏導(dǎo)板輔助完成拉莖任務(wù)，經(jīng)過(guò)高速旋轉(zhuǎn)的粉碎滾筒的動(dòng)刀與定刀的相互作用，并由安裝在動(dòng)刀軸上的動(dòng)刀片完成莖稈切割粉碎。

玉米莖稈進(jìn)入粉碎滾筒，由粉碎滾筒的動(dòng)刀對(duì)玉米莖稈進(jìn)行粉碎搓揉，粉碎搓揉后的玉米莖稈被粉碎滾筒均勻拋撒至田間，實(shí)現(xiàn)秸稈的粉碎還田，或由物料出口拋撒至跟隨的回收車中，實(shí)現(xiàn)玉米秸稈的回收青貯，可使玉米秸稈多樣化、資源化合理利用。

3 解決的技術(shù)難點(diǎn)

3.1 立式割臺(tái)（不拘行距橫向有序排莖割臺(tái)）

小分禾器將植株導(dǎo)禾喂入割臺(tái)，采用前后兩排橫向往復(fù)式割刀全幅寬內(nèi)切割，切割后植株被安裝在割臺(tái)掛接架上的橫向撥禾鏈橫向集中有序排莖輸送。植株整齊排列為有序排莖立式夾持輸送和后續(xù)處理創(chuàng)造必要條件。同時(shí)，割臺(tái)變成立式平面結(jié)構(gòu)，質(zhì)心后移，減少機(jī)器縱向長(zhǎng)度（力臂）和質(zhì)量，解決了現(xiàn)有產(chǎn)品前懸掛系統(tǒng)質(zhì)量大所造成的機(jī)組不平衡問(wèn)題。①立式割臺(tái)前方安裝有小分禾器，小分禾器側(cè)下沿安裝有帶撥指的攏莖鏈條，左后側(cè)安裝有被動(dòng)撥輪。采用小分禾器在幅寬內(nèi)分禾，帶撥指的攏莖鏈條與被動(dòng)撥輪輔助導(dǎo)入的方式將玉米植株分禾集束。②后兩排往復(fù)式割刀，全幅范圍內(nèi)將玉米植株切斷，植株帶穗進(jìn)入橫向輸送滑道，為立體輸送準(zhǔn)備條件。③與前后兩排往復(fù)式割刀相對(duì)應(yīng)，后側(cè)具有前后兩橫向輸送滑道，輸送滑道后側(cè)安裝有上、中、下3排有序輸送鏈條，對(duì)進(jìn)入橫向滑道的帶穗植株進(jìn)行有序排列。

3.2 縱向夾持輸送雙通道（半封閉立式縱向夾持輸送提升系統(tǒng)）

被割莖后的玉米植株從立式割臺(tái)橫向輸送至縱向夾持輸送雙通道，并由下端安裝的帶撥指的提升鏈條夾持植株下部，上端安裝有輔助夾持皮帶，扶持植株上部，使輸送過(guò)程中植株上下保持同步，即保持立式輸送。果穗是在秸稈和葉子的保護(hù)下輸送、提升，不會(huì)受到?jīng)_擊、剪切、擠壓、摩擦和振動(dòng)等物理因素的影響而造成掉粒損失，也不會(huì)使枯萎果穗掉落。①縱向夾持輸送雙通道在左側(cè)配掛，與橫向輸送滑道相對(duì)應(yīng)，其雙通道分別夾持輸送前后兩橫向輸送滑道有序排列的玉米植株。②下端安裝有U型卡，U型卡帶有彈簧座，可以隨植株莖稈的粗細(xì)而改變夾持預(yù)緊力，帶有撥指的撥莖提升鏈條可實(shí)現(xiàn)有序提升輸送。③雙通道防止過(guò)于密集而使植株輸送過(guò)程中發(fā)生錯(cuò)位在輸送道中堵塞。

3.3 集中摘穗裝置

集中摘穗裝置有2組摘穗道，整機(jī)只有2套摘穗機(jī)構(gòu)，充分利用摘穗輥的摘穗能力，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，減輕質(zhì)量，減少動(dòng)力消耗。并且在摘穗輥上部安裝有彈性保護(hù)板，有效防止果穗啃傷和籽粒損失。①集中摘穗機(jī)構(gòu)，此機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)化現(xiàn)有機(jī)型收獲行數(shù)與摘穗輥組數(shù)一致的設(shè)計(jì)形式，使全幅收獲的植株，通過(guò)橫向與縱向輸送，在后方實(shí)現(xiàn)集中摘穗。②摘穗輥上方安裝有彈性保護(hù)板，此保護(hù)板由塑料、尼龍類塑料或皮革材料制成，有效防止果穗啃傷和籽粒損失。③后方安裝的集中摘穗裝置為莖穗分離后的果穗輸送、莖稈處理減少輸送路徑，避免長(zhǎng)距離輸送的損失。

3.4 多用途秸稈處理裝置

秸稈從摘穗輥出來(lái)立即進(jìn)入秸稈粉碎滾筒，經(jīng)過(guò)高速旋轉(zhuǎn)的粉碎滾筒的粉碎，可以根據(jù)動(dòng)力儲(chǔ)備提高粉碎強(qiáng)度，滿足作為飼料的要求。也可以更簡(jiǎn)便地拋撒，直接還田。①秸稈處理裝置縱向布置，拋撒口呈“一”字狀，實(shí)現(xiàn)秸稈粉碎后向一側(cè)集中拋撒，便于撿拾。②可在秸稈粉碎裝置后端部安裝推送拋出機(jī)構(gòu)，使粉碎搓揉后的秸稈拋撒在回收車中，作為飼草利用。③割莖后的立式輸送，使切割后的莖稈不在與地面接觸，減少粉碎搓揉后的含泥率和含雜率。④莖稈拉棄后通過(guò)導(dǎo)稈溜槽銜接進(jìn)入秸稈粉碎裝置，在導(dǎo)稈溜槽下端部加裝有主動(dòng)喂入裝置，保持輸送暢通。⑤可拆除秸稈粉碎裝置，秸稈通過(guò)導(dǎo)稈溜槽集束整稈放鋪在地面。

3.5 機(jī)組行進(jìn)間卸糧裝置

機(jī)組行進(jìn)間卸糧，對(duì)減少機(jī)具輔助作業(yè)時(shí)間，降低人工作業(yè)強(qiáng)度，提高機(jī)具生產(chǎn)效率，起到相當(dāng)重要的作用。本設(shè)計(jì)采用雙向卸糧口設(shè)置，采用旋轉(zhuǎn)軸改變卸糧口的方式，可以直接卸入糧倉(cāng)或卸入跟隨運(yùn)輸車中，隨時(shí)運(yùn)回。這樣徹底解決了收獲與運(yùn)輸能力的組織協(xié)調(diào)問(wèn)題。加裝換向運(yùn)轉(zhuǎn)裝置，使本機(jī)在無(wú)跟隨卸糧車的情況下，動(dòng)力與二次提升裝置嚙合，提升輸送至糧倉(cāng)，有隨機(jī)械輛車的情況下，將動(dòng)力嚙合與提升拋出裝置，直接將果穗卸到運(yùn)輸車中，減少停車卸糧次數(shù)，提高作業(yè)效率。

4 設(shè)計(jì)結(jié)論

我國(guó)玉米收獲機(jī)主要有自帶動(dòng)力的自走式玉米聯(lián)合收獲機(jī)、懸掛式玉米聯(lián)合收獲機(jī)。由于我國(guó)拖拉機(jī)品牌多、型號(hào)雜，導(dǎo)致懸掛式玉米收獲機(jī)在發(fā)展中遇到瓶頸。然而，我國(guó)拖拉機(jī)保有量多，作為收獲動(dòng)力機(jī)械潛力巨大，同時(shí)懸掛式玉米收獲機(jī)與自走式玉米收獲機(jī)相比價(jià)格低廉，但功能一致。因此，研究開(kāi)發(fā)與拖拉機(jī)實(shí)現(xiàn)通用化、快速掛接的通用懸掛架，是快速提高玉米機(jī)械化收獲水平的重要技術(shù)手段。

基于以上現(xiàn)實(shí)需要，開(kāi)展立式集禾式玉米聯(lián)合收獲機(jī)研究設(shè)計(jì)，研究開(kāi)發(fā)與拖拉機(jī)快速掛接和互換通用的標(biāo)準(zhǔn)掛接架，并整合玉米收獲各功能部件，開(kāi)發(fā)摘穗單體組合技術(shù)和行進(jìn)間卸糧技術(shù)。每個(gè)摘穗單體有一個(gè)獨(dú)立的變速箱，變速箱一端是動(dòng)力接口，可以與拖拉機(jī)輸出軸相連，另一端有動(dòng)力輸出頭與萬(wàn)向球頭連接，可以接下一個(gè)摘穗單體，這樣可以根據(jù)收獲機(jī)收獲的幅寬和種植行距，自由地配置摘穗單體，并且摘穗單體之間的間距可以調(diào)整，實(shí)現(xiàn)任意種植行距的玉米收獲作業(yè)。在糧倉(cāng)上方剝皮機(jī)出口處加裝換向卸糧口，換向卸糧口由光果穗輸出輥和果穗回流板組成，在玉米收獲作業(yè)時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)回流板手臂關(guān)閉回流口，果穗通過(guò)輸出輥轉(zhuǎn)動(dòng)直接卸到與收獲機(jī)并行的運(yùn)輸車上，打開(kāi)回流板，光果穗進(jìn)入糧倉(cāng)，通過(guò)回流板的轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)雙向卸糧，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，卸糧快速，不停車直接卸糧，提高作業(yè)收獲效率。