玉米根茬采收機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)務(wù)準(zhǔn)備的六個(gè)技術(shù)要?jiǎng)?wù)

陳海濤+高健

摘要：玉米根茬采收機(jī)的設(shè)計(jì)優(yōu)劣，直接關(guān)系到設(shè)備制造完成后的合理性、實(shí)用性。為此，在設(shè)計(jì)前首先要確立科學(xué)的方法。本文在分析玉米根茬的采收模式、結(jié)合常規(guī)采收過程的功能參數(shù)、完成設(shè)計(jì)理論的優(yōu)化基礎(chǔ)上，提出了玉米根茬采收機(jī)設(shè)計(jì)涉及到的六個(gè)設(shè)計(jì)技術(shù)要?jiǎng)?wù)準(zhǔn)備，對(duì)展開設(shè)計(jì)活動(dòng)具有良好的理論支持。

關(guān)鍵詞：玉米根茬采收機(jī)；設(shè)計(jì)準(zhǔn)備；技術(shù)要?jiǎng)?wù)

中圖分類號(hào)：S2255文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2017.11.007

按照科學(xué)系統(tǒng)理論的指導(dǎo)，為保證其實(shí)務(wù)指導(dǎo)價(jià)值，玉米根茬采收機(jī)的設(shè)計(jì)必須要做好相關(guān)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)備。我們用通俗的語(yǔ)言作如下六個(gè)方面的解讀。

1 基礎(chǔ)調(diào)研，數(shù)據(jù)留存

深入玉米田做土壤地貌基礎(chǔ)調(diào)研。其主要任務(wù)是：（1）對(duì)玉米根茬的行間距和株距進(jìn)行測(cè)量，掌握好基本數(shù)據(jù)。（2）分別對(duì)幾個(gè)不同土質(zhì)的地塊作土質(zhì)密度、形態(tài)結(jié)構(gòu)和水分含量的分析。（3）按不同地貌有選擇地篩選幾處各具特點(diǎn)的田塊，對(duì)玉米根須與土壤接合特性，按含量密度情況進(jìn)行分析。這樣就可以綜合不同土壤特點(diǎn)選擇中間指標(biāo)留存數(shù)據(jù)，為研制刀鏟提供數(shù)據(jù)支持。

2反復(fù)對(duì)比，權(quán)衡調(diào)整

根據(jù)掌握的基礎(chǔ)物理數(shù)據(jù)，初步確定玉米根茬采收機(jī)系統(tǒng)的基本組成及功能框架思路。同時(shí)深入以下實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。其主要任務(wù)包括：（1）對(duì)玉米根須扎根土壤的深度進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)推測(cè)，目的是確立鏟挖刀具的長(zhǎng)度和角度，將幾次實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)匯總留作參考。（2）初步確立玉米根茬的采挖模式。目前多采用的是壓力、重力、振蕩相結(jié)合的采挖脫土模式。實(shí)踐證明，這種機(jī)械結(jié)構(gòu)為有效的結(jié)構(gòu)方式，可以遵循采用。（3）對(duì)采挖插入方式（角度、跨度）、破碎土塊三個(gè)層面問題進(jìn)行分析，其中重點(diǎn)要考慮力學(xué)原理，同時(shí)兼顧支出成本。原則是鏟挖省力，且入土拉出的阻力小，據(jù)此反復(fù)論證計(jì)算，找出最佳的設(shè)計(jì)方式。在以往的設(shè)計(jì)制造中，突出問題是，采收鏟挖的效率不高，土內(nèi)留殘須（土質(zhì)硬，鏟深不夠）或鏟挖深度過深，脫土效果差。因此，多做幾組實(shí)驗(yàn)對(duì)比，再確立系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，更嚴(yán)謹(jǐn)可靠。

3規(guī)范平臺(tái)，獲得流程

將調(diào)研和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)導(dǎo)入玉米根茬采收機(jī)平臺(tái)。專業(yè)設(shè)計(jì)制造單位都具有較完整地實(shí)體模型平臺(tái)，用以生成基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)流程和圖紙，主要特點(diǎn)是設(shè)計(jì)基礎(chǔ)扎實(shí)全面，要倡導(dǎo)規(guī)范設(shè)計(jì)初衷，就必須搭建這一實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。沒有條件的可以找專業(yè)單位合作，保證實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性。

4動(dòng)作機(jī)理，優(yōu)化驗(yàn)證

結(jié)合設(shè)計(jì)框架中的關(guān)鍵部件的功能假定，對(duì)機(jī)械采挖的動(dòng)作機(jī)理進(jìn)行必要的研究。主要任務(wù)是：（1）根據(jù)設(shè)計(jì)前對(duì)鏟挖切入角度、深度、力度的數(shù)據(jù)進(jìn)一步優(yōu)化，確定鏟刀的大小、形態(tài)、重量、寬度、厚薄和安裝角度，使刀鏟的刃口、質(zhì)量、鏟挖方式達(dá)到最佳設(shè)計(jì)。（2）進(jìn)一步優(yōu)化脫土的應(yīng)用模式。玉米根茬脫土并非一個(gè)步驟完成，鏟挖整塊出土和碾壓碎土是必不可少的步驟。因此，必須對(duì)脫土過程機(jī)械運(yùn)用方式做反復(fù)優(yōu)化驗(yàn)證。

5全面分析，整改優(yōu)化

（1）脫土系統(tǒng)的方式優(yōu)化結(jié)束后，要進(jìn)一步確定動(dòng)力機(jī)械傳遞機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速，初步確定鏈輪安裝位置、鏈條長(zhǎng)度、碾土壓輥的間隙（根據(jù)土質(zhì)情況確定）。（2）反復(fù)試驗(yàn)脫土率和脫土?xí)r間差效果。最終通過對(duì)幾組脫土根茬重量檢測(cè)驗(yàn)證來(lái)判斷脫土優(yōu)化方案，整合運(yùn)用選擇結(jié)論。（3）用攝像設(shè)備記錄設(shè)備試驗(yàn)中的脫土畫面，仔細(xì)揣摩分析對(duì)比，從中找到不斷優(yōu)化的整改點(diǎn)，重點(diǎn)是分析幾組對(duì)比數(shù)據(jù)的差異。（4）根據(jù)差異性調(diào)整的設(shè)計(jì)參數(shù)，脫土率理應(yīng)在90%以上，單個(gè)玉米根茬整個(gè)脫土過程在4～5 s左右完成，為相對(duì)理想的狀態(tài)。

6補(bǔ)強(qiáng)功能，強(qiáng)化效果

依然圍繞深入脫土做研究。目前，設(shè)計(jì)上除了鏟挖后土塊少量自然脫落和碾壓碎土脫落，另設(shè)計(jì)了抖動(dòng)脫土功能，可以進(jìn)一步增強(qiáng)脫土效果。主要原理是通過升運(yùn)系統(tǒng)改善傳動(dòng)頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)抖動(dòng)脫土。但值得說(shuō)明的是，并非抖動(dòng)越強(qiáng)烈越好，金屬機(jī)械部件相互鏈接運(yùn)動(dòng)是受疲勞程度影響的。抖動(dòng)過于劇烈很容易造成部件變形、彎曲或斷裂。專家們運(yùn)用設(shè)計(jì)理論與實(shí)踐模態(tài)結(jié)合的方法，對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)力學(xué)特點(diǎn)的研究成果表明，在不同抖動(dòng)頻段，機(jī)械所承受的振動(dòng)程度是完全不同的。所以，對(duì)抖動(dòng)力量相對(duì)集中的點(diǎn)，如鏟挖刀頭連接點(diǎn)等，設(shè)計(jì)上要盡可能增加固定力，延長(zhǎng)作業(yè)壽命。

總之，在設(shè)計(jì)理念上，要強(qiáng)調(diào)“科學(xué)性、創(chuàng)新性”的六字原則。其中，科學(xué)性原則永遠(yuǎn)是設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。要講求“調(diào)研先行，數(shù)據(jù)說(shuō)話”的設(shè)計(jì)作風(fēng)，還要善于結(jié)合實(shí)際驗(yàn)證結(jié)果，不斷改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法和設(shè)計(jì)思路；要勇于創(chuàng)新，在設(shè)計(jì)上敢于向?qū)＜页尚偷难芯坷碚撎岢鲑|(zhì)疑，大膽嘗試新的設(shè)計(jì)模式，完善結(jié)構(gòu)和功能性設(shè)計(jì)，這是玉米采收機(jī)設(shè)計(jì)的靈魂。

隨著時(shí)代發(fā)展與科學(xué)進(jìn)步，玉米根茬采收機(jī)設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)風(fēng)格都會(huì)有新的突破。因此，設(shè)計(jì)人員要廣泛關(guān)注設(shè)計(jì)出的新成果，善于在啟發(fā)和探索中贏得更合理的設(shè)計(jì)思路，推陳出新，更好地為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)。

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