立輥式4YZ—3秸稈整留型玉米聯(lián)合收獲機(jī)的可行性研究

李宏彬

摘要：在4YZ-2自走式秸稈整留型玉米聯(lián)合收獲機(jī)成功研制的基礎(chǔ)上進(jìn)行拓展探討，主要是對(duì)立輥式4YZ-3秸稈整留型玉米聯(lián)合收獲機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理的可行性論述和研究。

關(guān)鍵詞：立輥；秸稈；整留

中圖分類號(hào)：S225文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Adoi：10.14031/j.cnki.njwx.2017.02.008

0引言

近年來(lái)在春耕和秋收時(shí)節(jié)，由于農(nóng)民肆意焚燒玉米秸稈導(dǎo)致一些地區(qū)空氣污染嚴(yán)重，霧霾天氣經(jīng)常出現(xiàn)，目前，國(guó)家已經(jīng)出臺(tái)防治空氣污染和環(huán)境污染的政策和法規(guī)，明令禁止農(nóng)民不得進(jìn)行秸稈焚燒。而要想解決農(nóng)民不再焚燒玉米秸稈，就要從源頭抓起。第一，研究開(kāi)發(fā)出玉米果穗收獲后能將莖稈完整保留的玉米收獲機(jī)械；第二，研究開(kāi)發(fā)出能夠?qū)⒂衩浊o稈進(jìn)行回收的機(jī)械化設(shè)備；第三，能夠?qū)⒂衩浊o稈資源開(kāi)發(fā)再利用的技術(shù)?，F(xiàn)在市場(chǎng)上有許多玉米莖稈撿拾和打包的機(jī)械化設(shè)備，玉米秸稈資源的應(yīng)用在生物質(zhì)發(fā)電領(lǐng)域、造紙、碳化及作為養(yǎng)殖飼料等應(yīng)用渠道日益廣拓，可是利用玉米莖稈撿拾和打包的機(jī)械化設(shè)備所收集的秸稈絕大多數(shù)都是粉碎的，其含土量嚴(yán)重超標(biāo)，無(wú)法直接應(yīng)用在發(fā)電、造紙、碳化及作為養(yǎng)殖飼料等行業(yè)，需要濾掉秸稈中裹挾的泥土后才能使用。所以如果有既能夠完成收獲玉米果穗又能夠?qū)⑹斋@果穗后的秸稈整株保留的玉米聯(lián)合收獲機(jī)就能解決秸稈含土量過(guò)大的問(wèn)題了。

4YZ-3型玉米聯(lián)合收獲機(jī)，是在自主成功研制4YZ-2型玉米聯(lián)合收獲機(jī)積累經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，自行設(shè)計(jì)的一款新產(chǎn)品。該項(xiàng)目如果研制成功，既能收獲玉米果穗，又能夠回收不含泥土的秸稈，方便農(nóng)民下一茬耕作，有效緩解了利用秸稈發(fā)電、造紙、養(yǎng)殖等企業(yè)收集秸稈含土量超標(biāo)的問(wèn)題。由于秸稈保留不粉碎，其收獲機(jī)動(dòng)力消耗低，經(jīng)濟(jì)性好，既解決了秸稈再利用的問(wèn)題，又降低了二氧化碳和煙塵等污染物的排放，節(jié)能環(huán)保，較好地保護(hù)和改善了生態(tài)環(huán)境，屬于綠色農(nóng)業(yè)生產(chǎn)裝備。

為解決玉米收獲過(guò)程中既能收獲玉米果穗又能將收獲果穗后的秸稈整株保留的特點(diǎn)，我們對(duì)研制立輥式4YZ-3秸稈整留型玉米聯(lián)合收獲機(jī)進(jìn)行了深入的探討和研究。將該機(jī)器擬采用62.5 kW拖拉機(jī)為動(dòng)力，一次完成三壟割稈、摘穗、放稈、果穗剝皮、果穗集裝等作業(yè)，每小時(shí)收獲率6～8畝。相當(dāng)于市場(chǎng)上中型玉米收獲機(jī)的作業(yè)效率。

1中試過(guò)程及解決的主要關(guān)鍵技術(shù)

1.1立式摘穗輥的改進(jìn)

（1） 摘穗輥由1933 mm降至1866 mm，可減輕結(jié)構(gòu)質(zhì)量，增強(qiáng)摘穗輥剛度，減小變形，提高摘穗效果，降低籽粒損傷率。

割臺(tái)整體高度降低，優(yōu)化結(jié)構(gòu)，降低重量，提高了收獲機(jī)的機(jī)動(dòng)性能，增加了適應(yīng)性。割臺(tái)整體結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化，性能進(jìn)一步提高，外型更美觀。

可使摘穗輥轉(zhuǎn)速繼續(xù)提高，小輥轉(zhuǎn)速可達(dá)到1800 r/min，大輥轉(zhuǎn)速可達(dá)到900 r/min，可提高拉莖效率，提高生產(chǎn)率。

（2） 架體結(jié)構(gòu)所用的方管由50 mm×30 mm×4 mm改為50 mm×30 mm×3 mm，60 mm×60 mm×6 mm改為60 mm×60 mm×3 mm。在不影響架體剛度、強(qiáng)度的情況下，優(yōu)化設(shè)計(jì)，減輕了架體重量，降低了成本。

（3） 撥禾鏈強(qiáng)制喂入機(jī)構(gòu)：在立式摘穗輥下側(cè)部位處橫向配置強(qiáng)制喂入撥禾鏈。驅(qū)動(dòng)鏈輪固裝在立式摘穗輥下部軸頸部位上，強(qiáng)制喂入撥禾鏈與驅(qū)動(dòng)鏈輪套接配合。本機(jī)構(gòu)使玉米莖稈的輸送喂入連續(xù)、均勻、可靠，作業(yè)同步性好，提高了機(jī)具收獲作業(yè)質(zhì)量和效率，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、作業(yè)可靠的特點(diǎn)。

（4）長(zhǎng)短撥禾鏈組合式撥禾機(jī)構(gòu)：在上長(zhǎng)撥禾鏈上方前側(cè)位于上長(zhǎng)撥禾鏈玉米莖稈輸出端與立式摘穗輥喂入側(cè)之間部位配裝短撥禾鏈，喂入槽板安裝在上長(zhǎng)撥禾鏈與下長(zhǎng)撥禾鏈之間的下側(cè)部位上，且位于上、下?lián)芎替溣衩浊o稈輸出端與立式摘穗輥之間和短撥禾鏈的下方后側(cè)。本機(jī)構(gòu)提高了玉米莖稈的喂入撥禾功能和果穗收獲率，減少了損失率，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、作業(yè)可靠、質(zhì)量好、故障少、適應(yīng)能力強(qiáng)的特點(diǎn)。

（5）摘穗輥軸座改為了一體式軸座。優(yōu)點(diǎn)：降底高度、減輕重量、提高強(qiáng)度。

（6）摘穗輥螺旋筋采用專用40Cr滾壓帶凸棱螺旋筋，表面淬火，硬度可達(dá)到HRC50～55，收獲效果好，拉莖能力強(qiáng)，而且較之前的耐用，可靠性大大提高。

1.2分禾器的改進(jìn)

（1）采用加大矩形管支承60 mm×40 mm×6 mm改為80 mm×60 mm×4 mm，剛性更好。分禾器工作過(guò)程中震動(dòng)變形小，分禾、撥禾更加可靠。

（2）中間與左分禾器采用齒輪與三角帶傳動(dòng)相結(jié)合的方式，使傳動(dòng)更可靠，安全性更高。

（3）分禾器罩采用優(yōu)質(zhì)冷軋板整體式結(jié)構(gòu)，美觀、強(qiáng)度高。

1.3升運(yùn)器的改進(jìn)

（1）割臺(tái)與升運(yùn)器聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)：銷軸插配在割臺(tái)總成和升運(yùn)器總成上，將割臺(tái)總成與升運(yùn)器總成鉸連接，在升動(dòng)器總成的后側(cè)下方配裝帶有滾套的托架，滑軌安裝在升動(dòng)器總成后側(cè)下部上，滑軌搭接在滾套上。本機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了割臺(tái)總成與升運(yùn)器總成及喂入槽的高度同步調(diào)節(jié)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)節(jié)方便可靠、玉米收獲效率高、作業(yè)質(zhì)量好、適應(yīng)不同玉米品種能力強(qiáng)的特點(diǎn)。

（2）升運(yùn)鏈采用專門訂制鏈條，強(qiáng)度好，抗拉伸，結(jié)構(gòu)合理，重量輕，適宜背負(fù)式玉米收獲機(jī)。

1.4剝皮機(jī)的改進(jìn)

（1）整體式剝皮輥支承軸座：在整體式主動(dòng)輥軸承座體上同時(shí)裝有軸心線相互平行的兩個(gè)主動(dòng)輥軸承座孔，兩個(gè)從動(dòng)輥軸承座對(duì)稱地鉸連配裝在整體式主動(dòng)輥軸承座體上，且分別位于主動(dòng)輥軸承座孔外側(cè)部，其從動(dòng)輥軸承座上的從動(dòng)輥軸承座孔軸心線與主動(dòng)輥軸承座孔軸心線平行。本軸座結(jié)構(gòu)緊湊，整體強(qiáng)度好，裝配精度高，在機(jī)具上安裝方便快捷，作業(yè)質(zhì)量好，故障少，使用壽命長(zhǎng)。

（2）玉米剝皮機(jī)風(fēng)機(jī)往復(fù)篩皮粒分離機(jī)構(gòu)：在往復(fù)篩里側(cè)端部側(cè)下方配裝鼓風(fēng)機(jī)，該鼓風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口朝向往復(fù)篩下底部。本機(jī)構(gòu)采用風(fēng)力與機(jī)械往復(fù)振動(dòng)相結(jié)合的方式將玉米穗葉與其夾帶的玉米粒分離，提高了玉米回收率，減少了作物損失，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、作業(yè)穩(wěn)定可靠、作業(yè)質(zhì)量好的特點(diǎn)。

1.5機(jī)架設(shè)計(jì)

前機(jī)架利用拖拉機(jī)原有的備用安裝螺紋孔聯(lián)接，后機(jī)架利用U型卡絲夾在拖拉機(jī)的半軸上，并在后機(jī)架上設(shè)計(jì)了上加強(qiáng)梁來(lái)加強(qiáng)機(jī)架的剛度，同時(shí)作為水平傳動(dòng)軸的安裝座梁使用。

1.6傳動(dòng)設(shè)計(jì)

主動(dòng)力來(lái)自拖拉機(jī)正后方的動(dòng)力輸出軸，利用拖拉機(jī)的低轉(zhuǎn)速（540 r/min）輸出，經(jīng)設(shè)計(jì)的主傳動(dòng)箱增速（610 r/min）后通過(guò)鏈傳動(dòng)給中間水平傳動(dòng)軸，再由中間水平傳動(dòng)軸通過(guò)萬(wàn)向節(jié)向前傳給割臺(tái)向后傳給剝皮機(jī)。由于割臺(tái)工作條件惡劣，所以在萬(wàn)向節(jié)軸端設(shè)計(jì)了安全離合器，在割臺(tái)過(guò)載時(shí)會(huì)打滑起到安全保護(hù)作用。動(dòng)力到割臺(tái)后經(jīng)傳動(dòng)箱轉(zhuǎn)換，將動(dòng)力分別傳遞給割刀、撥禾鏈、摘穗輥和升運(yùn)器。動(dòng)力到剝皮機(jī)傳動(dòng)箱后，經(jīng)轉(zhuǎn)換分別傳遞給風(fēng)機(jī)、剝皮機(jī)。

2主要技術(shù)參數(shù)

配套動(dòng)力：62.5 kW（85馬力）拖拉機(jī)；

外形尺寸（長(zhǎng)×寬×高）：7000 mm×2200 mm×3200 mm；

收獲機(jī)重量：4300 kg；

工作行數(shù)：3行；

適應(yīng)行距：60～70 cm；

離地間隙：36.5 cm；

果穗含雜率：≤1.5%；

籽粒破碎率：≤1%；

作業(yè)速度：3～5 km/h。

3結(jié)論

我們對(duì)立輥式4YZ-3秸稈整留型玉米聯(lián)合收獲機(jī)進(jìn)行了充分的探討和研究。并且是在4YZ-2自走式玉米聯(lián)合收獲機(jī)在實(shí)際作業(yè)中所發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行剖析之后，進(jìn)行了必要的改進(jìn)和完善，并形成了完整的技術(shù)圖紙及文件，我們對(duì)試制的樣機(jī)進(jìn)行了各項(xiàng)性能檢測(cè)，經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的測(cè)試，結(jié)果顯示立輥式4YZ-3秸稈整留型玉米聯(lián)合收獲機(jī)樣機(jī)的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均已達(dá)到或超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，客觀地講，具備了產(chǎn)業(yè)化的條件。

（04）