【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 果好、動(dòng)力匹配合理、機(jī)動(dòng)靈活等優(yōu)點(diǎn)。適應(yīng)性和可靠性比其他機(jī)型強(qiáng)。該機(jī)可一次完成多行玉米的摘穗、剝皮、果穗集箱、秸稈粉碎處理作業(yè)；機(jī)具的轉(zhuǎn)向、割臺(tái)升降、秸稈粉碎機(jī)升降都采用液壓控制，方便省力；行走速度可根據(jù)作物長(zhǎng)勢(shì)或路面情況進(jìn)行無級(jí)調(diào)節(jié)。提高了機(jī)具的適應(yīng)能力；部分機(jī)型配置了電子監(jiān)控系統(tǒng)，大大提高了使用安全性。 由于機(jī)具采用全液壓轉(zhuǎn)向、行走無級(jí)變速、自動(dòng)對(duì)行、轉(zhuǎn)動(dòng)部件轉(zhuǎn)速顯示、故障檢測(cè)報(bào)警等先進(jìn)技術(shù)，因此其技術(shù)水平已接近國際先進(jìn)水平。但由于機(jī)具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要較多的專用設(shè)備和工藝裝備，加之生產(chǎn)企業(yè)受資金限制前期投入不夠。因此，許多關(guān)鍵部件的精度難以保證，導(dǎo)致機(jī)具可靠性不高。 玉米專用割臺(tái) 玉米專用割臺(tái)是用于替換谷物聯(lián)合收獲機(jī)上的谷物收割臺(tái)，從而將谷物聯(lián)合收獲機(jī)轉(zhuǎn)變成玉米聯(lián)合收獲機(jī)。目前試驗(yàn)應(yīng)用的主要是在自走式小麥聯(lián)合收獲機(jī)上將其割臺(tái)換成玉米摘穗臺(tái)。一次完成摘穗、輸送和集箱等作業(yè)。圖 4 為玉米割臺(tái)工作原理簡(jiǎn)圖。該機(jī)在 工作時(shí)，分合器從玉米莖稈的下部插入行間將植株扶正，并引導(dǎo)莖稈進(jìn)入兩組回轉(zhuǎn)的帶撥齒的撥禾鏈。撥禾鏈將莖稈引入摘穗板和拉莖輥的工作間隙中，由相對(duì)回轉(zhuǎn)的拉莖輥將其向下方強(qiáng)制拉出。果穗到達(dá)拉莖輥上方的摘穗板時(shí)，由于果穗直徑大于摘穗板的間隙，被阻擋在摘穗板上，而莖稈被拉莖輥繼續(xù)向下拉引，果穗從而被摘離。已摘下的果穗再被送入聯(lián)合收獲機(jī)的脫粒裝置，進(jìn)而脫粒和清糧。換裝玉米割臺(tái)時(shí)，需依據(jù)玉米的尺寸、濕度等物理特性對(duì)脫粒、分離和清選裝置作相應(yīng)的調(diào)整。這種割臺(tái)適應(yīng)我國北方一年一作地區(qū)，目前該裝置應(yīng)用的較少。當(dāng)前市場(chǎng)上正在試驗(yàn)示 范的大都是不帶脫粒的玉米割臺(tái)，這種割臺(tái)在一年兩作地區(qū)市場(chǎng)前景看好。 6 本 課題 的主要研究?jī)?nèi)容 根據(jù)國內(nèi)外玉米收獲機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀和為了滿足我國農(nóng)業(yè)對(duì)玉米收獲機(jī)的要求， 本論文對(duì)自走式穗莖兼收型玉米聯(lián)合收獲機(jī)割臺(tái)部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)。該部分將 撥禾輪、摘穗單元、果穗輸送裝置、秸稈切碎器、攪龍輸送裝置和秸稈拋送 裝置進(jìn)行合理布置，整合為一個(gè)整體，一次作業(yè)完成摘穗和秸稈切斷拋送過程。 本課題對(duì)自走式玉米聯(lián)合收獲機(jī)割臺(tái)及升運(yùn)器部分進(jìn)行分析改進(jìn)設(shè)計(jì)。 課題的主要研究?jī)?nèi)容包括： 對(duì)割臺(tái)的主要部件進(jìn)行理論分析，確定主要的結(jié)構(gòu) 和參數(shù)。主要部件包括 撥禾輪、摘穗單元、果穗輸送裝置、秸稈切碎器、攪龍輸送裝置和秸稈拋送 裝置等； 通過 UG 對(duì)割臺(tái)部分進(jìn)行三維虛擬設(shè)計(jì)和裝配 ，檢查設(shè)計(jì)的合理性，是否有干涉現(xiàn)象等，并提出進(jìn)一步的設(shè)想。 本章小結(jié) 玉米是我國三大糧食作物之一，其生產(chǎn)對(duì)工農(nóng)業(yè)的發(fā)展起著舉足輕重的作用 。但是其生產(chǎn)的機(jī)械化水平卻一直很低，而且產(chǎn)生的大量莖桿也沒有得到有效的利用。因此，急需研制一種集果穗收集和莖桿切碎回收于一體的新型玉米聯(lián)合收獲機(jī)。 長(zhǎng)期以來，由于各地區(qū)的玉米種植行距不統(tǒng)一，收獲工藝不同，機(jī)收成本高、機(jī)器可靠 性和適應(yīng)性差等諸多因素，嚴(yán)重影響了玉米收獲機(jī)械在我國的推廣使用。本文通過對(duì)國內(nèi)外玉米收獲機(jī)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)的研究分析，研制出適合我國國情的自走式穗莖兼收型玉米聯(lián)合收獲機(jī)具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。 7 第二章 秸稈切碎拋送方案的確定與初步設(shè)計(jì) 割臺(tái)作為玉米收獲機(jī)的核心部件，其結(jié)構(gòu)和參數(shù)合理與否，直接影響著整機(jī)的作業(yè)質(zhì)量、可靠性、功率消耗等。此切碎拋送裝置正是為配置立式摘穗輥實(shí)現(xiàn)穗莖兼收而研制的，本文在接下來的篇幅里重點(diǎn)對(duì)切碎器、攪龍、拋送裝置的選型、設(shè)計(jì)過程進(jìn)行論述。 切碎器的設(shè)計(jì) 玉米秸稈堅(jiān)硬、粗壯而且 長(zhǎng)度大，單位面積產(chǎn)量高 ，它的切碎與拋撒 （送） 是耗能最大的作業(yè)之一，所以對(duì)秸稈切碎刀及切碎裝置的研究始終是熱門話題。 目前，國內(nèi)外的玉米收獲機(jī)械研究人員提出了多種切碎結(jié)構(gòu)和拋送方式。 1 Ｔ型轉(zhuǎn)子式甩刀 蘇聯(lián)生產(chǎn)的 KKX－ 3 型立式輥玉米聯(lián)合收獲機(jī)及我國生產(chǎn)的仿蘇 YS－ 3 型玉米收獲機(jī)使用這種粉碎刀，如圖 21 所示。該刀配置在摘穗輥后方，其軸線與摘穗輥垂直，在轉(zhuǎn)子軸上鉸接有帶三角刀片的刀架，每收割行共六把刀，每排三把呈 180176。對(duì)稱分布。 摘穗輥 定刀 轉(zhuǎn)軸 甩刀 甩刀座 殼 體 圖 21 Ｔ型轉(zhuǎn)子式甩刀 2 盤刀式切碎裝置 這種切碎裝置由徑向裝在轉(zhuǎn)盤上的平面刀組成，如圖 22 所示。轉(zhuǎn)盤直徑較大，秸稈垂直于轉(zhuǎn)盤平面進(jìn)到定刀上，被動(dòng)刀切碎，然后由拋送葉片通過拋送筒拋入到運(yùn)輸車?yán)?，這種裝置由于喂入寬度不能大于轉(zhuǎn)盤半徑，所以不能適應(yīng)寬幅收割，此種切 8 碎機(jī)型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)方便，工作可靠，但地區(qū)適應(yīng)性差，不適于在小壟距地區(qū)作業(yè)。因此，不適于應(yīng)用在適應(yīng)壟距范圍廣的玉米收獲機(jī)具上。 動(dòng)刀 拋送板 刀盤 定刀 圖 22 盤刀式切碎裝置 3 平面盤筒式切碎刀 此種刀型最常見于青飼料切碎機(jī)上，由于這種刀平面與軸線為傾斜配置，有良好的滑切作用，切段質(zhì)量好，用于青飼收獲機(jī)上，刀片有直接拋送作用，可將碎秸稈直接拋入飼料拖車，如圖 23 所示。 摘穗輥 動(dòng)刀 殼體 定刀 圖 23 平面盤筒式切碎刀 9 4 滾筒式平板曲刃切碎裝置 4YLQ－ 2B 玉米收獲機(jī)最早使用此切碎裝置，滾筒刀配置在摘穗輥后方，其軸線與摘穗輥平行，如圖 24 所示。 轉(zhuǎn)軸 上刀架板 切刀 下刀架板 圖 24 滾筒式平板曲刃刀切碎裝置 5 曲面直刃盤筒式切碎刀 如圖 25 所示，此種刀型為平面盤筒式切碎刀的改型。兩者之間最大的差別在于動(dòng)刀片的形狀。 圖 25 曲面直刃盤筒式切碎刀 滾筒式平板曲刃 切碎器 是我國近年首創(chuàng)并獲得普遍推廣的新型切碎器， 主要由切碎滾筒，動(dòng)刀，定刀和殼體組成。 其主刀刃片與定刀片都是直線刃，而且為傾斜安裝， 10 切碎器的刀架一端大，另一端小，但動(dòng)刀片刃線在回轉(zhuǎn)時(shí)所形成的軌跡，并不是圓錐面，而是一個(gè)圓柱面 ， 故刀片的切 割速度穩(wěn)定， 這 可以提高切碎質(zhì)量， 而且 具有安裝方便、易于刃磨和便于調(diào)整切碎段長(zhǎng)度等優(yōu)點(diǎn)。滾筒式玉米青貯切碎器在畜牧業(yè)發(fā)展中得到了廣泛的應(yīng)用。 再根據(jù)本設(shè)計(jì)配合立式摘穗輥到的需要和空間位置的限制，因此選擇 滾筒式平板曲刃切碎器。 考慮到切碎器比較長(zhǎng)，單排刀強(qiáng)度不夠，同時(shí)為了減小沖擊，降低割臺(tái)的震動(dòng)，使切碎效果更好，功耗降得更低，切碎器選擇 安裝 雙排 四把直刃斜裝動(dòng)刀進(jìn)行切碎 工作。這樣可以使切段均勻，切割質(zhì)量好，較高的生產(chǎn)率和較高的功率利用率，具體結(jié)構(gòu)如圖 26 所示。 基板 定刀組件 動(dòng)刀架 動(dòng)刀 切碎器殼體 圖 26 切碎器 拋送裝置的設(shè)計(jì) 秸稈經(jīng)滾筒切碎后，一般由拋送裝置拋出機(jī)外，從而進(jìn)行回收青貯或直接還田。滾筒式切碎器機(jī)常用的拋送裝置有直拋式和帶有專用拋送器兩種類型。 直拋式切碎裝置的切碎滾筒除完成切碎秸稈外同時(shí)還有拋送秸稈的功能，該方式 11 為了保證物料的拋送距離，要求滾筒轉(zhuǎn)速較高，功率消耗大，常用于中小型青飼收獲機(jī)上。 帶有專用拋送裝置的切碎器只需要完成切碎物料，拋送工作由專門的拋送裝置完成。切碎滾筒與拋送器之間又有兩種配置方式。一 種是切碎滾筒與拋送裝置間用橫向螺旋輸送器聯(lián)接。物料經(jīng)切碎滾筒切碎后，有螺旋輸送器送入拋送器，然后被拋入掛車內(nèi)。這種配置可使拋送器偏置在已割地一邊，離掛車較近，可減少拋送損失，大多用于牽引式或自走式寬幅青飼收獲機(jī)上。另一種是拋送器直接對(duì)接在切碎滾筒后方，其結(jié)構(gòu)較緊湊，大多用于自走式機(jī)型。 考慮到本課題所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)的限制，本論文中選用第一種拋送方式，如圖 27 所示。秸稈經(jīng)切碎器切碎后由攪龍輸送至拋送器，然后拋送到掛車?yán)?。攪龍和拋送組件由軸承座 1（左右兩端各一個(gè)）支撐，攪龍由鏈輪 2 提供動(dòng)力，拋送組件由鏈輪 6 提供動(dòng) 力。 在本設(shè)計(jì)中，下拋送筒設(shè)計(jì)成由一個(gè)矩形入口逐漸過渡為圓出口的結(jié)構(gòu)，如圖28 所示。采用這種設(shè)計(jì)有兩個(gè)方面的原因：一是根據(jù)流體力學(xué)的原理，讓出口斷面積與入口斷面積之間有一個(gè)拋送梯度比 TVm （ 1?TVm ），這樣有利于物料的拋送；二是為了方便調(diào)整拋送筒的角度來調(diào)整物料最后的導(dǎo)出方向，此拋送筒方向的可以在? 45176。范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。 軸承座 攪龍鏈輪 攪 龍焊合 殼體 拋送組件 拋送鏈輪 圖 27 攪龍拋送結(jié)構(gòu)示意圖 12 圖 28 拋送筒結(jié)構(gòu)示意圖 本章小結(jié) 對(duì)現(xiàn)有的切碎 器、攪龍 拋送裝置設(shè)計(jì)方案和工作原理進(jìn)行分析，選擇適合本課題設(shè)計(jì)要求的方案。完成了對(duì)秸稈切碎器、拋送裝置的方案選擇 和初步設(shè)計(jì) 。 13 第三章 秸稈切碎拋送裝置的詳細(xì)設(shè)計(jì) 切碎器的參數(shù)設(shè)計(jì) 影響秸稈切碎器性能的因素很多，如動(dòng)刀與定刀的配置關(guān)系、動(dòng)刀片的滑切角、切碎滾筒的轉(zhuǎn)速（切割速度）、定刀的性狀、動(dòng)定刀之間的切割間隙、刀片的刃角、物料的 機(jī)械特性及喂入量等。采用平板刀，力求實(shí)現(xiàn)切碎性能穩(wěn)定、功率消耗小、拋送性能好的特點(diǎn)。在制造方面，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、成本低廉。在能耗方面，相同效率下節(jié)能顯著。 切碎裝置主要參數(shù)的確定 1．切碎長(zhǎng)度 為了滿足貯存和喂養(yǎng)的要求，應(yīng)能獲得不同長(zhǎng)度的切段。 莖稈通過摘穗拉莖輥擠壓，莖節(jié)被擠碎，切碎長(zhǎng)度在 6～ 40 mm 即符合青貯要求。 莖稈理論切碎長(zhǎng)度，是指相鄰刀片切斷動(dòng)作之間物料的進(jìn)給量。切割長(zhǎng)度可通過改變秸稈喂入速度、切碎器轉(zhuǎn)速或刀片數(shù)目進(jìn)行調(diào)整。 結(jié)合切碎器頂圓的線速度，根據(jù)相關(guān)公式可計(jì)算出秸稈切碎的理論長(zhǎng)度： 式中： ? 為喂入速度， 4m/s； n 為切碎器的轉(zhuǎn)速， 1500r/min； z 為滾筒單排安裝的動(dòng)刀片數(shù)量， 4 片。 由此計(jì)算可得秸稈切碎長(zhǎng)度理論值為 L =30mm。 2．動(dòng)刀與定刀夾角 ? 試驗(yàn)表明，滑切比砍切省力。主要有兩方面 原因：一是微觀狀態(tài)下刀刃為鋸齒狀，砍切時(shí)飼草僅受壓應(yīng)力，滑切同時(shí)受壓應(yīng)力與張應(yīng)力，而飼草的破碎張應(yīng)力小于壓碎應(yīng)力；二是滑切時(shí)刀刃斜置，故單位長(zhǎng)度刃口的切割阻力減小了。 平板刀刀刃 AB 的運(yùn)動(dòng)軌跡為圓柱面。刃口曲線是圓柱被平面所切的橢圓曲線的一段，其結(jié)構(gòu)參數(shù)如圖 31 所示。從圖中可得到所切橢圓曲線的方程為： nzL ?610 4?1)sin/( 220220 ?? ?R ZRX 14 平板刀結(jié)構(gòu)參數(shù)間的關(guān)系可用下式表示： ?? sintan RZ ? 。 式中： Z 為刀刃上 A 點(diǎn)的坐標(biāo)值； ? 為傾斜角，平板刀刀 面所在平面與滾筒中心線的夾角； R 為切碎滾筒刀刃軌跡半徑； ? 為平板刀刀刃上 A點(diǎn)的安裝前傾角。 圖 31 平板形動(dòng)刀在滾筒體上的結(jié)構(gòu)參數(shù) 從理論分析中我們可知：平板刀的安裝前傾角是個(gè)變值，從 A 點(diǎn)到 B點(diǎn)， ? 值逐漸變大。當(dāng)用沿滾筒縱長(zhǎng)方向移動(dòng)的磨石磨銳刀刃時(shí)，可獲得弧形刃口，這樣的刀刃線回轉(zhuǎn)起來是一個(gè)圓柱面。因此，平板刀式滾筒切碎器在動(dòng)刀是平板刀，定刀是平板直刃刀的情況下，定刀安裝 位置正常而不傾斜，這樣可獲得一定的滑切角（此處也即擠推角），切割回轉(zhuǎn)角也較大，故切碎器的性能較好。 實(shí)驗(yàn)表明， ? 角越大，其切碎性能越好，但拋送性能越差。因此在設(shè)計(jì)中， ? 角的選取應(yīng)在保證可靠拋送切碎物的前提下，盡量大一些。試驗(yàn)表明，對(duì)于含水率為 74%的玉米秸，保證拋送應(yīng)滿足條件 ? ≤ 5717