4CL—320型水稻割曬放鋪揀拾機(jī)的研制

趙文才++曹海峰++胡科全

摘要：介紹了4CL-320型水稻割曬放鋪揀拾機(jī)總體結(jié)構(gòu)及技術(shù)參數(shù)、性能特點(diǎn)、工作原理和主要工作部件的設(shè)計(jì)，簡述了其安裝與調(diào)整。試驗(yàn)結(jié)果表明，該機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，工藝流程通暢，使用方便可靠，作業(yè)效率和收凈率高，割茬高度，放鋪率滿足水稻割曬放鋪揀拾作業(yè)的農(nóng)藝。

關(guān)鍵詞：4CL-320；水稻；割曬放鋪揀拾機(jī)

中圖分類號：S225文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2017.05.001

基金項(xiàng)目：黑龍江省農(nóng)業(yè)機(jī)械運(yùn)用研究所自擬項(xiàng)目“4CL—320型水稻割曬放鋪揀拾機(jī)的研究”（2010-15）。

作者簡介：趙文才（1963.9-），男，黑龍江海倫人，研究員級高級工程師，主要從事農(nóng)機(jī)化研究工作，E-mail：hlnjyys@163.com。

0引言

水稻是我國三大糧食作物之一，隨著我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展，我省水稻種植面積以每年近5萬hm2的速度增長，而且總產(chǎn)量和單產(chǎn)也逐年增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我省水稻的種植面積約350萬hm2。稻米直接食用達(dá)到93%，稻米易消化吸收的能量為96.3%，為6種谷類籽粒之首，所以水稻生產(chǎn)在我國糧食生產(chǎn)中具有十分重要的、特殊的地位。

我省農(nóng)墾地區(qū)位于高寒地帶，為了保證在降雪前完成收獲，主要用大型聯(lián)合收割機(jī)收割水稻，損失率和糙米率較高；水稻以大地塊連片單季種植為主，收獲面積大，水稻適時(shí)收獲時(shí)間短，現(xiàn)有的收獲機(jī)數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求，影響了秋收作業(yè)的進(jìn)程。針對水稻收獲季節(jié)性強(qiáng)以及現(xiàn)有的收獲機(jī)存在的問題，水稻割曬放鋪、揀拾是在水稻成熟期前割倒晾曬，可以有效緩解水稻適時(shí)收獲帶來的壓力，延長作業(yè)期，大大提高機(jī)車的使用率和作業(yè)量；同時(shí)，水稻在晾曬時(shí)可降低水分含量，減輕水稻后期烘干時(shí)帶來的壓力。為此，黑龍江省農(nóng)業(yè)機(jī)械運(yùn)用研究所開展了4CL-320型水稻割曬放鋪揀拾機(jī)的研究。

1總體結(jié)構(gòu)及技術(shù)參數(shù)

針對課題任務(wù)書中提出的主要研究內(nèi)容、技術(shù)關(guān)鍵等，通過對國內(nèi)外水稻分段收獲機(jī)械的深入分析研究，確定項(xiàng)目的總體方案。水稻割曬放鋪揀拾機(jī)研制主要由機(jī)架、分禾器、撥禾輪、切割器、放鋪臺、懸掛架、揀拾機(jī)架、絞龍、揀拾臺、揀拾地輪、傳動機(jī)構(gòu)和液壓系統(tǒng)等組成；通過對揀拾部件和運(yùn)動參數(shù)的研究，開發(fā)出一種揀拾機(jī)，結(jié)構(gòu)簡便、工作效率高，能與自走式水稻收獲機(jī)和拖拉機(jī)掛接，掛接時(shí)方便快捷，可有效提高機(jī)車使用效率；研制揀拾水稻變向機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單有效，揀拾機(jī)整機(jī)不足400 kg，降低機(jī)車牽引動力，提高作業(yè)效率。

1.1結(jié)構(gòu)組成

水稻割曬放鋪揀拾機(jī)主要由機(jī)架、分禾器、撥禾輪、切割器、放鋪臺、懸掛架、揀拾機(jī)架、絞龍、揀拾臺、揀拾地輪、傳動機(jī)構(gòu)和液壓系統(tǒng)等組成（見圖1和圖2）。

1.絞龍 2.揀拾機(jī)架 3.揀拾臺4.揀拾地輪

圖1水稻割曬放鋪機(jī)示意圖

1.懸掛架 2.機(jī)架 3.撥禾輪4.分禾器 5.切割器 6.放鋪臺

圖2水稻揀拾機(jī)示意圖示意圖

1.2主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

（1）割曬放鋪機(jī)：

整機(jī)外形尺寸：3512 mm×2180 mm×2150 mm；

配套動力：36.75～55.1 kW；

工作幅寬：3.2 m；

工作行數(shù)：5行；

作業(yè)效率：6～10 畝/h；

總損失率：<1.5%。

（2）揀拾機(jī)：

整機(jī)外形尺寸：2245 mm×1936 mm×765 mm；

配套動力： 36.75～55.1 kW；

工作幅寬：1.8 m ；

作業(yè)效率： 6～10畝/h；

喂入量： 1.8～2.7 kg/s；

收凈率： 99%；

總損失率：<1.5%。

1.3工作流程及特點(diǎn)

作業(yè)流程如下：撥禾→切割→放鋪→ 揀拾。

水稻割曬放鋪揀拾機(jī)設(shè)計(jì)為分體獨(dú)立設(shè)計(jì)，按作業(yè)流程分段設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性好。整機(jī)作業(yè)分為割曬放鋪和揀拾作業(yè)，前者由機(jī)車牽引并提供動力，傳遞到懸掛架上的皮帶輪，皮帶輪帶動同軸上的鏈輪把動力傳到機(jī)架上的小鏈輪，小鏈輪把動力傳到同軸上的兩個皮帶輪，兩個皮帶輪分別連接輸送帶輪和切割器連接軸帶輪，切割器連接軸帶輪帶動同軸上的小帶輪把動力傳遞到大塔輪的大帶槽，大塔輪轉(zhuǎn)動帶動小帶槽經(jīng)兩個張緊輪把動力傳到撥禾帶輪，從而帶動撥禾輪作業(yè)，切割器連接軸帶輪帶動連接軸轉(zhuǎn)動并通過搖臂帶動搖桿傳到滑桿完成切割作業(yè)；后者由機(jī)車牽引并提供動力，帶動揀拾機(jī)架上的帶輪，帶輪把動力傳到同軸上的鏈輪，鏈輪把動力通過張緊輪傳到揀拾絞龍鏈輪，進(jìn)而把動力傳到絞龍軸，絞龍軸帶動絞龍帶輪通過張緊輪和換向機(jī)構(gòu)帶動揀拾臺齒輪，實(shí)現(xiàn)揀拾臺的換向，由揀拾臺后滾筒經(jīng)中間滾筒和前滾筒帶動揀拾平帶完成揀拾作業(yè)。整機(jī)布局緊湊合理，運(yùn)行平穩(wěn)，前后配置重心合理，穩(wěn)定性好。

水稻割曬放鋪機(jī)和揀拾機(jī)懸掛架與機(jī)架通過鏈傳動方式連接，增加了穩(wěn)定性和動力的完整性，保證各作業(yè)的連續(xù)性；切割器和撥禾輪采用以張緊輪的皮帶方式，有效地保證空間的連接傳動，簡化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可靠性高，經(jīng)濟(jì)性合理；放鋪?zhàn)鳂I(yè)通過平皮帶伸縮調(diào)節(jié)方式，以達(dá)到工作的連續(xù)和有效性。

水稻割曬放鋪機(jī)和揀拾機(jī)都是以懸掛式連接，連接簡便，運(yùn)輸時(shí)通過性能好；水稻割曬放鋪機(jī)撥禾輪采用液壓模式，機(jī)車的進(jìn)、出液壓油口通過快速接頭、對絲、液壓油管和雙活塞桿汽缸進(jìn)、出油口連接，撥禾輪作業(yè)快速、有效，調(diào)整方便。

2主要工作裝置的設(shè)計(jì)

2.1配套動力的確定

根據(jù)課題任務(wù)合同書要求，水稻割曬放鋪機(jī)和揀拾機(jī)配套動力均為50～75馬力， 切割器消耗功率約為20 kW，通過類比設(shè)計(jì)法可以初步確定發(fā)動機(jī)功率應(yīng)大于38馬力；揀拾機(jī)絞龍消耗功率約為15 kW，揀拾臺消耗功率約為12 kW。考慮到作業(yè)時(shí)遇到土壤阻力變化和傳動時(shí)功率損耗，應(yīng)留有一定動力儲備，配套動力確定為50～75馬力。

2.2機(jī)架的設(shè)計(jì)

水稻割曬放鋪機(jī)的機(jī)架由主梁、橫傳動軸支架、刀床板、機(jī)架立梁、機(jī)架底梁、左右側(cè)罩板、油缸調(diào)節(jié)座板和機(jī)架拖板等構(gòu)成，機(jī)架為整個機(jī)具的骨架，機(jī)具的其他部件通過機(jī)架連接成一個有機(jī)的整體。

主梁為型材方管焊合，共一道主橫梁，主梁為機(jī)架的主體，其上焊有橫傳動軸支架，裝配橫傳動軸總成，是整個機(jī)器的動力樞紐；刀床板焊在機(jī)架的前側(cè)，其上面可以裝配切割器；機(jī)架底梁焊在機(jī)架的下側(cè)，放鋪臺裝在里面；縱向設(shè)計(jì)兩條立梁用來固定懸掛架懸掛板，提高懸掛板和機(jī)架的強(qiáng)度，保證機(jī)車與懸掛架掛接整機(jī)時(shí)的可靠性和穩(wěn)定性；左、右側(cè)罩板分別固定在機(jī)架的兩側(cè)，右側(cè)罩板固定切割器連接軸總成；油缸調(diào)節(jié)座板固定在左、右側(cè)罩板側(cè)主梁上，油缸連在上面調(diào)節(jié)撥禾輪的作業(yè)角度和方向；機(jī)架拖板焊在底梁下面，可以防止拖堆和下陷。

主機(jī)架設(shè)計(jì)有多個焊接加強(qiáng)板和補(bǔ)強(qiáng)板，加強(qiáng)焊接強(qiáng)度，保證機(jī)架穩(wěn)定性。

2.3放鋪臺的設(shè)計(jì)

水稻割曬放鋪機(jī)放鋪臺是整個機(jī)具主要的傳動裝置，其功能是為水稻切割后提供平臺輸送到地里集成放鋪的作業(yè)。

水稻割曬放鋪機(jī)放鋪臺主要由輸送帶主動軸、輸送帶輪、輸送帶從動軸和輸送帶等組成。輸送帶主動軸與輸送帶靠摩擦力傳遞動力，必須提高輸送帶主動軸的摩擦系數(shù)，本機(jī)通過給輸送帶主動軸滾筒掛膠以加大摩擦面積。為保證輸送帶主、從動軸的強(qiáng)度并減小負(fù)荷，輸送帶主動軸采用60×4無縫鋼管與28圓鋼焊和，圓滾掛膠960 mm長、3 mm厚。

2.4切割器的設(shè)計(jì)

水稻割曬放鋪機(jī)切割器通過切割器連接軸皮帶輪和切割器連接軸將動力傳給切割器，切割器才能完成切割運(yùn)動。

水稻割曬放鋪機(jī)切割器主要由連接軸皮帶輪、切割器連接軸、小帶輪、搖臂、搖桿、滑桿部裝和切割刀組成。切割器連接軸是該部裝的主體，承載主要的動力和負(fù)荷。本機(jī)切割器連接軸采用36調(diào)質(zhì)鋼，支撐軸承座用外球面球軸承UC207，從而大大提高了連接軸的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

2.5揀拾機(jī)絞龍的設(shè)計(jì)

揀拾機(jī)絞龍通過UBPF206軸承和調(diào)節(jié)桿的連接固定在揀拾機(jī)架上，絞龍是把揀拾臺上揀拾的水稻有序地送到機(jī)架出口。絞龍裝置主要利用絞龍轉(zhuǎn)動時(shí)葉片的旋向來輸送水稻，絞龍筒直徑必須較大，本著滿足技術(shù)要求和降低動力消耗的原則，絞龍筒采用300×2圓筒；防止積堆和堵塞出口，本機(jī)還設(shè)置了偏心機(jī)構(gòu)，偏心板中心距70 mm，絞龍轉(zhuǎn)動時(shí)偏心機(jī)構(gòu)上的伸縮撥齒伸長和縮短把水稻送到機(jī)架出口，完成水稻的輸送作業(yè)。

2.6揀拾臺的設(shè)計(jì)

揀拾臺的作用是通過揀拾帶上的揀拾彈齒將晾曬過的水稻揀拾起來。揀拾臺主要包括換向機(jī)構(gòu)、前滾筒、中間滾筒、加強(qiáng)滾筒、后滾筒、皮帶調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、揀拾帶總成和側(cè)板焊合。換向機(jī)構(gòu)是連接絞龍和揀拾臺的中轉(zhuǎn)站，通過固定在機(jī)架上的換向軸，換向軸帶輪把動力傳到捆綁在一起的換向齒輪，換向齒輪與前滾筒上的揀拾臺齒輪嚙合，把動力傳遞過來，方向也隨之改變。前滾筒與機(jī)架鉸鏈連接承載主要的動力和負(fù)荷，連接軸采用UC206軸承。揀拾帶總成掛接在前滾筒、中間滾筒、加強(qiáng)滾筒和后滾筒外側(cè)，帶滑塊座外球面球軸承205通過滑道連接在后滾筒上，防止皮帶的打滑，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)和自如。本著優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，減輕工作負(fù)荷，前滾筒、中間滾筒和后滾筒都是采用圓管和軸頭焊接的方式。

3安裝與調(diào)整

3.1揀拾臺的安裝

將揀拾臺的后滾筒左側(cè)軸頭與連接板、帶方型座外球面球軸承UCFU206用M12×40螺栓連接；揀拾臺的后滾筒右側(cè)軸頭與機(jī)架右側(cè)板、帶方型座外球面球軸承UCFU206用M12×30螺栓連接；連接板左側(cè)與機(jī)架左側(cè)板用M12×30螺栓連接；調(diào)整后滾筒左、右側(cè)軸頭與UCFU206位置，使右側(cè)軸頭25軸徑左端面與機(jī)架右側(cè)板外端面垂直距離為10 mm時(shí)緊住左右連接UCFU206頂絲。

3.2換向裝置的安裝

揀拾臺齒輪與平鍵8×30裝配到揀拾臺的后滾筒右側(cè)軸頭，外端用擋片緊??；換向機(jī)構(gòu)總成用M12×30螺栓與機(jī)架側(cè)板連接；絞龍帶輪與換向皮帶輪用V型帶連接，絞龍帶輪位置按換向皮帶輪調(diào)節(jié)，調(diào)整張緊輪，皮帶松緊合適時(shí)固定張緊輪和絞龍帶輪。

3.3地輪的安裝

機(jī)器出廠時(shí)地輪為部裝件，安裝時(shí)把地輪的左右側(cè)分別與機(jī)架的左右側(cè)連接，并用M12×90螺栓連接在側(cè)板上，其中前面有五個連接孔可以調(diào)整地輪角度，地輪掛接板與固定梁連接，并在固定管上安裝順禾桿。

3.4機(jī)具水平調(diào)整

機(jī)車與機(jī)具連接好后，調(diào)節(jié)懸掛架位置使機(jī)器趨于水平作業(yè)，揀拾臺調(diào)整角度達(dá)到工作狀態(tài)，固定好揀拾臺。

3.5撥禾輪調(diào)節(jié)

機(jī)器工作時(shí)水稻撥取位置通過油缸的調(diào)節(jié)來驅(qū)動撥禾輪工作角度切割水稻。

3.6揀拾臺的調(diào)節(jié)

揀拾臺與揀拾機(jī)架通過鉸鏈連接，揀拾水稻時(shí)調(diào)節(jié)揀拾臺角度并予以固定。

4結(jié)束語

通過試驗(yàn)考核結(jié)果看，該機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，工藝流程通暢，使用方便可靠，作業(yè)效率和收凈率高，割茬高度、放鋪率滿足水稻割曬放鋪揀拾作業(yè)要求，作業(yè)質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求。為我國提供了水稻分段收獲機(jī)械的適用機(jī)型，具有較強(qiáng)的市場競爭能力。

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