牧神4LZ-8A 型自走式半履帶谷物聯(lián)合收割機(jī)的研制

徐玉龍，張俊三，李遠(yuǎn)良

（ 新疆新研牧神科技有限公司，新疆 烏魯木齊830013）

0 引言

結(jié)合我國(guó)現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)發(fā)展的基本國(guó)情，綜合考慮了各個(gè)糧食產(chǎn)區(qū)，尤其是新疆、河南、河北、東三省的種植模式和各種農(nóng)作物的收割時(shí)間，適應(yīng)市場(chǎng)需求我公司研制出4LZ-8A 型自走式半履帶谷物聯(lián)合收割機(jī)，該機(jī)作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)、收割效率高、性能優(yōu)良，通過(guò)更換不同的收獲割臺(tái)，可以收割小麥、水稻、高粱、大豆、玉米等多種農(nóng)作物，收割時(shí)間可以從每年夏糧收割開始的五月， 一直延續(xù)至東北地區(qū)玉米收割的十二月。同時(shí)該機(jī)還配置了三角履帶和液壓四驅(qū)系統(tǒng)，能適應(yīng)各種惡劣的地況。

1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理

1.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

牧神4LZ-8A 型自走式半履帶谷物聯(lián)合收割機(jī)在原有谷物聯(lián)合收割機(jī)基礎(chǔ)上增加了半履帶行走、靜液壓驅(qū)動(dòng)和液壓四驅(qū)等先進(jìn)技術(shù)。

其主要由收獲割臺(tái)、駕駛臺(tái)、過(guò)橋、半履帶及液壓前橋、軸流滾筒及凹板、承種盤、風(fēng)扇總成、底部攪龍、后橋連接橫梁、清選系統(tǒng)、液壓四驅(qū)轉(zhuǎn)向后橋、左右側(cè)壁、尾架、尾梯、排草輪、發(fā)動(dòng)機(jī)、糧箱、糧食升運(yùn)器、雜余升運(yùn)器、駕駛室、傳動(dòng)系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)及電器系統(tǒng)等工作部件組成（圖1）。

1.2 工作原理

收割機(jī)工作時(shí)，農(nóng)作物通過(guò)谷物收獲割臺(tái)進(jìn)入過(guò)橋輸送系統(tǒng)，在脫粒滾筒高速轉(zhuǎn)動(dòng)下，滾筒前端的螺旋葉片將收獲的物料強(qiáng)制喂入，推入至滾筒脫粒系統(tǒng)中，經(jīng)過(guò)脫粒和分離的物料下落至滾筒下方的清選系統(tǒng)，在蝸殼風(fēng)機(jī)和兩層往復(fù)式清選篩的作用下完成清選作業(yè)，清選后的谷物籽粒和一部分穎殼、碎草等較小的雜質(zhì)因?yàn)橹亓俊L(fēng)阻和體積不一樣，會(huì)分別掉落至清選系統(tǒng)下方的糧食和雜余底攪龍中， 其余莖稈、雜草等較大的雜質(zhì)會(huì)從滾筒后部排出，在排草輪的作用下排到機(jī)體外。 清選干凈的谷物籽粒在糧食攪龍的作用下，通過(guò)糧食升運(yùn)器進(jìn)入糧箱；沒有清選干凈的物料，在雜余攪龍的作用下通過(guò)雜余升運(yùn)器，進(jìn)入脫粒滾筒進(jìn)行復(fù)脫后再運(yùn)送至糧箱[1]。 機(jī)具的工作流程：

此機(jī)具可以收獲多個(gè)品種農(nóng)作物，所以在設(shè)計(jì)機(jī)具時(shí)，所有的工作部件參數(shù)都可以實(shí)現(xiàn)按需調(diào)節(jié)。 可以根據(jù)農(nóng)作物的品種、產(chǎn)量、含水量的不同按具體情況調(diào)節(jié)清選風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、風(fēng)口風(fēng)向、清選篩篩片的開度大小、脫粒滾筒的轉(zhuǎn)速、脫粒滾筒和凹板的間隙等工作參數(shù)。

2 主要技術(shù)參數(shù)

3 技術(shù)創(chuàng)新及特點(diǎn)

3.1 三角履帶

此機(jī)具采用三角履帶代替?zhèn)鹘y(tǒng)的輪胎，與輪式收割機(jī)相比，三角履帶具有以下特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)：

（1） 結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)。 以三角橡膠履帶代替了傳統(tǒng)的輪式行走， 使用支重輪系和橡膠履帶支撐全車重量，此結(jié)構(gòu)承載力大、抓地力強(qiáng)、重心穩(wěn)定、牽引力大、爬坡性能良好、移動(dòng)靈活[2]。

（2） 適用范圍廣。能適應(yīng)水稻田、泥濘的田間道路和崎嶇的山路等復(fù)雜惡劣的路況，不僅可以收割傳統(tǒng)谷物收獲機(jī)能夠收割的小麥、高粱、玉米等旱地，也可以適用水稻等水田，同時(shí)還能在山區(qū)收割輪式機(jī)具無(wú)法進(jìn)入的地塊。

（3） 轉(zhuǎn)彎半徑小。轉(zhuǎn)彎時(shí)可以使用單邊制動(dòng)，使一邊履帶制動(dòng)，另一邊履帶轉(zhuǎn)動(dòng)，能實(shí)現(xiàn)原地轉(zhuǎn)彎，尤其適應(yīng)狹窄地塊和復(fù)雜的地形， 也節(jié)省了作業(yè)時(shí)的轉(zhuǎn)彎、掉頭時(shí)間。

（4） 保護(hù)農(nóng)田。 橡膠履帶式行走裝置增大了機(jī)具與地面的單位接地面積， 不傷害農(nóng)田和柏油路面，具有良好的行駛及通過(guò)性能， 降低了對(duì)農(nóng)田地面的損傷。 輪式收割機(jī)與地面的單位接地面積小，被碾壓過(guò)的農(nóng)田會(huì)出現(xiàn)板結(jié)狀況，不利于后期的翻地和播種工作， 而橡膠履帶對(duì)地面的接地面積是輪胎的數(shù)十倍，對(duì)農(nóng)田地面幾乎沒有損傷。

（5） 提高經(jīng)濟(jì)效益。 現(xiàn)在國(guó)內(nèi)的水稻收割以2-5 kg 喂入量小型全履帶式水稻收割機(jī)為主，8 kg 喂入量水稻收割機(jī)的收割效率是傳統(tǒng)收割機(jī)的2-3 倍，縮短了收割期的同時(shí)還增加了經(jīng)濟(jì)效益。 能夠錯(cuò)開不同農(nóng)作物的收獲時(shí)間，延長(zhǎng)機(jī)具作業(yè)時(shí)長(zhǎng)，而且能適應(yīng)各種復(fù)雜地況，收割輪式機(jī)具無(wú)法進(jìn)入的地塊，相應(yīng)的收割費(fèi)也更高。

3.2 電液控制

（1） 靜液壓驅(qū)動(dòng)。 行走系統(tǒng)采用靜液壓驅(qū)動(dòng)方式替代傳統(tǒng)的機(jī)械變速箱驅(qū)動(dòng)， 使用進(jìn)口液壓元件，故障率低，提高了機(jī)具工作效率，降低了企業(yè)售后服務(wù)成本，靜液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由設(shè)置在駕駛室控制臺(tái)上的電控手柄控制，能實(shí)現(xiàn)行走無(wú)級(jí)變速功能，這種結(jié)構(gòu)傳動(dòng)簡(jiǎn)單，操縱靈活，更便于農(nóng)機(jī)手操作。

（2） 液壓四驅(qū)轉(zhuǎn)向后橋。后橋采用液壓四驅(qū)系統(tǒng)，相對(duì)于傳統(tǒng)的機(jī)械四驅(qū)后橋而言，液壓四驅(qū)系統(tǒng)取消了機(jī)械四驅(qū)后橋繁瑣的傳動(dòng)裝置，尤其是從前橋變速箱傳動(dòng)動(dòng)力到后橋使用的貫穿機(jī)具底部的傳動(dòng)軸，減少了故障出現(xiàn)點(diǎn)，也方便了機(jī)具底部風(fēng)機(jī)裝置和底攪龍的空間排布。 液壓四驅(qū)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只需要連接相應(yīng)的液壓管路即可，由駕駛室控制臺(tái)上的翹板開關(guān)實(shí)現(xiàn)一鍵式啟動(dòng)。

（3） 采用機(jī)電液一體化技術(shù)。 本機(jī)具多處工作部件實(shí)現(xiàn)了機(jī)電液一體化，清選風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、脫離滾筒轉(zhuǎn)速、升運(yùn)器攪龍轉(zhuǎn)速、漏糧損失率等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)會(huì)通過(guò)安裝的傳感器采集， 顯示在駕駛室內(nèi)的車載終端上，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，及時(shí)報(bào)警，并且可以通過(guò)駕駛室控制臺(tái)上的電控手柄和翹板開關(guān)來(lái)調(diào)節(jié)各項(xiàng)參數(shù)，將機(jī)具迅速調(diào)節(jié)至最佳工作狀態(tài)[3]。

4 試驗(yàn)情況

目前，牧神4LZ-8A 型自走式半履帶谷物聯(lián)合收割已經(jīng)完成了兩輪樣機(jī)的試制，具體完成情況如下：

2018 年9 月，由新疆機(jī)械研究院股份有限公司下屬的全資子公司吉林牧神機(jī)械制造有限公司承擔(dān)并完成了第一臺(tái)樣機(jī)的試制工作， 同年10 月在黑龍江遜克縣梅山村完成了約66.7 hm2小麥和33.3 hm2大豆的收割工作，試驗(yàn)效果良好，谷物損失率和破碎率等各項(xiàng)性能指標(biāo)都達(dá)到了產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求。 試驗(yàn)過(guò)程中也發(fā)現(xiàn)了一些問題，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1） 第一輪樣機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力設(shè)計(jì)為128.6 kW（175 hp），但是高速收割時(shí)發(fā)現(xiàn)動(dòng)力略顯不足，在收獲小麥時(shí)，因?yàn)槭侨谷胧斋@，滾筒消耗動(dòng)力較多，再加上梅山村位于小興安嶺深處，常年多雨，道路崎嶇，工作地況泥濘不堪，履帶消耗動(dòng)力過(guò)多，高速收割時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)出現(xiàn)掉轉(zhuǎn)速的情況，使得收割效率較低。

（2） 制動(dòng)系統(tǒng)沒有單邊制動(dòng)功能，在小地塊工作和崎嶇山路上行駛時(shí)轉(zhuǎn)彎和掉頭比較慢。

（3） 個(gè)別國(guó)產(chǎn)電器、液壓元件和插接件在惡劣工作環(huán)境下出現(xiàn)損壞。

針對(duì)以上問題，2019 年1 月至3 月， 技術(shù)中心組織項(xiàng)目組研發(fā)人員認(rèn)真分析， 全面總結(jié)2018 年樣機(jī)試制和實(shí)驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)的問題，將發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力從128.6 kW（175 hp）提升至139.6 kW（190 hp），制動(dòng)系統(tǒng)增加了單邊制動(dòng)功能，全部使用高端進(jìn)口液壓元件，電器元件和插接件都做了防水處理，同時(shí)重新優(yōu)化和改進(jìn)了部分機(jī)械結(jié)構(gòu)。 于2019 年9 月在吉林牧神機(jī)械制造有限公司完成了第二輪樣機(jī)的試制工作， 同年10 月在黑龍江綏濱農(nóng)場(chǎng)完成了約66.7 hm2水稻和133.3 hm2玉米的收割工作，機(jī)具整體表現(xiàn)良好，尤其是三角履帶未出現(xiàn)一次故障，同時(shí)也解決了第一輪樣機(jī)出現(xiàn)的問題，機(jī)具的收割性能也有了進(jìn)一步的提升，得到了當(dāng)?shù)剞r(nóng)民和收割機(jī)用戶的一致好評(píng)。

牧神4LZ-8A 型自走式半履帶谷物聯(lián)合收割一機(jī)多用，結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便，機(jī)電液一體化程度高，能適應(yīng)各種復(fù)雜地況，具有很好的市場(chǎng)推廣前景。