小型乘坐式履帶聯(lián)合收割機關(guān)鍵部件的研制

曾祥平,鄧佳,吳 建,林川堯,周彥君

（四川省農(nóng)業(yè)機械研究設計院，四川 成都 610066）

我國已開發(fā)的聯(lián)合收割機主要用于平原地區(qū)，如新疆稻郎DL210（4LZ-2）型全喂入水稻聯(lián)合收割機，主要由割臺部分、液壓、輸送槽、下割刀、發(fā)動機、操縱部分、電氣部分、底盤部分、脫谷部分組成［1］，機器大型化，結(jié)構(gòu)較復雜，而西南地區(qū)廣大丘陵、山區(qū)稻田以梯田為主，對大型收獲機械的適應性差。適應深泥腳作業(yè)的小型聯(lián)合收割機還是空白。為推動丘陵地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，發(fā)展規(guī)模種植、丘陵山地谷物收割機械化，解放勞動力，提高生產(chǎn)效率，結(jié)合現(xiàn)有小型收割機，研究抗倒伏收割技術(shù)及割臺垂直和旋轉(zhuǎn)升降裝置、可自動張緊的拔禾輪裝置、聯(lián)合收割機可調(diào)節(jié)乘座椅等小型乘坐式履帶聯(lián)合收割機的關(guān)鍵部件，解決小型乘坐式履帶聯(lián)合收割機的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，對生產(chǎn)中推廣應用該類機械，促進農(nóng)戶節(jié)本增收具有重要意義。

1 研究目標

研制抗倒伏收割技術(shù)及割臺垂直和旋轉(zhuǎn)升降裝置、可自動張緊的拔禾輪裝置、聯(lián)合收割機可調(diào)節(jié)乘座椅等關(guān)鍵部件，解決小型乘坐式履帶聯(lián)合收割機的關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，為組裝小型聯(lián)合收割機提供關(guān)鍵部件，批量生產(chǎn)小型化乘坐式聯(lián)合收割機，減輕勞動強度，減少收割過程中的糧食損失。

關(guān)鍵部件需滿足聯(lián)合收割機的主要技術(shù)經(jīng)濟指標：1）標定功率8～10 kW；2）適應泥腳深20～40 cm；3）生產(chǎn)率≥0.06 hm2/h；4）喂入量0.6 kg/s；5）割幅1 050 mm；6）油耗≤22 kg/hm2；7）收割作物高度40～120 cm。

2 小型乘坐式履帶聯(lián)合收割機關(guān)鍵部件結(jié)構(gòu)設計

2.1 總體技術(shù)方案

為適應深泥腳田水稻的收割，減輕機器重量，增加機器與泥地的接觸面積，研制收割機轉(zhuǎn)向機構(gòu)，實現(xiàn)機器結(jié)構(gòu)簡單，具備收割、脫粒、篩選、裝袋功能，操作簡單、加工成本低的總體目標，在組成小型乘坐式履帶聯(lián)合收割機前需對關(guān)鍵部件進行研究。

深泥腳田水稻機收一直是丘區(qū)水稻收割的瓶頸問題，傳統(tǒng)的步進式收割機在深泥腳田作業(yè)時，由于人行速度跟不上收割機行走速度，容易發(fā)生安全事故。履帶式行走裝置具有接地比壓較小、越野能力和松軟泥濘地的通過性較好、轉(zhuǎn)彎靈活、轉(zhuǎn)彎半徑小等優(yōu)點，因此采用履帶底盤作為收割機的行走裝置。通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)設計，在保證履帶接地壓力均勻性的情況下，盡量增大支重輪直徑和減少支重輪數(shù)量，增加履帶接觸地面的面積，按照接地壓力要求和整機位置，選擇合適的橡膠履帶，橡膠履帶齒盡量選高齒，提高通過性能；整機重心應盡量保證在接地面積的中心位置上，行走架形成一個整體，行走驅(qū)動輪僅承受行走方向的扭矩，而轉(zhuǎn)向時受到的巨大扭矩則由整體行走架來負擔，提高整機穩(wěn)定性；提高支重輪的密封性能，在骨架式油封的外面再加一道“O”形密封圈，可有效防止泥、沙和水進入軸承，能大幅降低行走系統(tǒng)的故障率，提高整機的使用可靠性和使用壽命。

2.2 抗倒伏收割技術(shù)及割臺垂直和旋轉(zhuǎn)升降裝置

目前已有機型的割臺脫粒筒總成無法整體升降，僅能通過油缸調(diào)整割臺與脫粒筒的角度，在收割過程中無法整體升降，導致在收割高低不同的農(nóng)作物時只能調(diào)節(jié)油缸進行升降，改變了割臺脫粒筒總成相對于地平面的角度，造成農(nóng)作物喂入困難，影響脫粒效果，且對倒伏較大的作物無法收割，機具適應性較差。采用抗倒伏收割技術(shù)，設置垂直和旋轉(zhuǎn)兩套割臺升降機構(gòu)，使割臺脫粒筒總成能實現(xiàn)整體升降，最低可對40 cm 高度作物，倒伏夾角（作物與地面的夾角）30°以上作物進行收割作業(yè)，并能保持割臺脫粒筒與地平面的角度不變，使農(nóng)作物喂入順暢，適應不同作物品種對收割的要求，減少糧食損失（圖1）。

圖1 割臺升降裝置

如表1 所示，倒伏夾角越大，收割效果越好，當?shù)狗鼕A角大于30°以上時收割效果的差異較小，當?shù)狗鼕A角小于30°時收割效果變差。

表1 不同倒伏夾角的收割率 %

2.3 可自動張緊的拔禾輪裝置

研制開發(fā)撥禾輪位置可調(diào)節(jié)，無需皮帶輪張緊機構(gòu)，制造工藝簡化、制造成本低的小型聯(lián)合收割機撥禾輪可調(diào)節(jié)支撐桿。將撥禾輪支撐桿變成分體式（三段：底部支撐管、中部支撐管、調(diào)節(jié)支撐管），使其可升縮調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)撥禾輪位置的同時也使皮帶張緊，中部支撐管插入底部支撐管內(nèi)，由于底部支撐管上部開有長孔，調(diào)節(jié)時將支撐桿固定架上的螺栓松開，底部支撐管漲開，即可使中部支撐管能在底部支撐管內(nèi)伸縮（圖2）。

圖2 撥禾輪及張緊裝置

2.4 聯(lián)合收割機可調(diào)節(jié)乘座椅

對乘座進行優(yōu)化設計，采用左、右分體式座椅架，左右座椅架之間、座椅架與底板之間均采用螺栓固定，均可拆卸，縮短收割機的發(fā)動機安裝、拆卸、維修時間。座椅高度和角度可調(diào)節(jié)，操作機構(gòu)設置在合適的位置，滿足乘座式和站立式操作的要求，適應不同操作者操作的習慣，提高操作的舒適性，減少操作疲勞，提高安全性（圖3）。座椅架分為左、右座椅架框部件，左座椅框架部件包括架子、底板固定角鋼、左右架固定鋼板、座椅固定板，右座椅架框部件包括架子、底板固定角鋼、左右固定槽鋼。

圖3 收割機座椅

3 小結(jié)

通過對小型乘坐式履帶聯(lián)合收割機關(guān)鍵部件的研制，獲得多項技術(shù)及裝置。

1）小型乘坐式履帶聯(lián)合收割機割臺垂直和旋轉(zhuǎn)升降技術(shù)：設置垂直和旋轉(zhuǎn)兩套割臺升降機構(gòu)，調(diào)節(jié)割臺高度，適應不同作物品種對收割的要求，最低可對40 cm 高度、倒伏夾角（作物與地面的夾角）30°以上作物進行收割作業(yè)，解決了作業(yè)中割臺升降不方便的問題，合理調(diào)整割臺的高度和角度，保證割禾質(zhì)量，減少糧食損失。

2）拔禾輪傳動自動張緊技術(shù)：拔禾輪的支撐桿采用分體式設計，調(diào)節(jié)拔禾輪支撐桿的同時，自動張緊皮帶輪，減少皮帶輪張緊機構(gòu)，提高傳動可靠性。

3）可調(diào)節(jié)乘座椅技術(shù)：左、右分體式座椅架，座椅高度和角度可調(diào)節(jié)，滿足乘座式和站立式操作的要求，適應不同操作者的操作習慣，提高操作的舒適性，減少操作疲勞，提高安全性，均可拆卸，縮短收割機的發(fā)動機安裝、拆卸、維修時間。

通過上述技術(shù)解決了深泥腳田水稻機械化收割的關(guān)鍵問題，為開發(fā)出適合丘陵地區(qū)特點的冬水田用乘坐式履帶聯(lián)合收割機提供了關(guān)鍵技術(shù)及關(guān)鍵部件。