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我国玉米收获机的研制与开发_图文

我国玉米收获机的研制与开发_图文

? 开发研究 ?

新疆农机化

!""# 年第 $ 期

我国玉米收获机的研制与开发
郝金魁, 刘焕新, 籍俊杰, 吴海岩
(河北省农业机械化研究所, 河北 石家庄 "#"""")

摘 要: 介绍了我国各阶段研制的玉米收获机型, 推广应用及 存 在 问 题 , 对近来技术开发热点及发展前景进行了分 析。 关键词: 玉米收获机; 机具研制; 农机推广 中图分类号: !""#$$$$ 文献标识码: % 文章编号: (,((# ) &’()*))+, (&*((,+*(-

一次作业可以完成玉米的摘穗、 果穗集箱和秸秆粉 , 并且能够充 碎。这类收获机价格适中 (& 万元左右) 分利用现有的拖拉机, 达到一机多用, 为目前保有 量最多的机型。但是我国现有的拖拉机设计时只考 虑了拖拉机的耕、 种功能, 没有考虑配套收获机械 式的特殊需求, 所以都不能倒开, 也没有前动力输 出轴。总起来说, 这类机型有三个弱点: !拖拉机的 动力必须从后动力输出轴传至最前方的割台, 动力 传递路线太长, 设计困难、 作业故障较多; " 总体配 置不合理, 前轴负荷太大, 造成转向操纵费力, 机手 难以观察到摘穗机 容易疲劳; #机 手 距 割 台 较 远 , 构的工作情况。 牵引式玉米收获机以丰收—, 卧型最 为 典 型 , 它是 +( 年代初期专门为大农场设计的机型, 配套 摘穗机构为 动力为 8(34 9 5.67 : 及其以上的拖拉机, 摘穗辊式且具有剥皮的功能, 工作部件配置在拖拉 机的右后方。这种机型的可靠性及作业效率都很 高, 价格也不高, 适合较大地块作业, 只是秸秆粉碎 不适合广大 质量差。它致命弱点是机组较长; &)< :, 农村的小地块作业, 且作业前需人工开道, 个体农 户根本无法使用, 目前已很少见。

我国研制玉米收获机的发展经历了三个阶段, 第一阶段始于 !" 世纪 #" 年代,几乎没有形成定型 共有近 %" 家 产品。 第二次高潮出现在 $" 年代后期, 企业和科研单位参与其中, 研究开发的重点是解决 的收获问题。 高湿玉米 (籽粒含水率高达 &%’ 以上)

!""" 年以后进入第三阶段。在第二阶段针对当时农
村经济发展状况和经营规模, 研制成功了 #" 多种机 型, 归纳起来主要有以下几种机型:

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摘穗辊式单行玉米收获机
代表机型有 ./ 01* & 型、 ./ * &&+ 型等,该类型的

收获机大多为披挂式,配套动力为 &&(&.2 )34 (&5( 的小四轮拖拉机。均采用摘穗辊式摘穗机构, ,(6 7) 置于拖拉机右侧, 一次可以完成玉米的摘穗、 集箱和 秸秆粉碎等作业。该类型的收获机结构简单, 可靠性 比较高, 而且价格低廉。但由于采用摘穗辊式摘穗机 构, 其破碎率较高, 难以满足用户要求; 并且因为拖 拉机的动力不足, 效率低、 重复碾压地表严重, 只是 昙花一现, 现在已经没有厂家生产这种机型。

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多行披挂式或牵引式玉米收获机
代 表 机 型 有 )*+! 型 、 )*,+! 型 、 )*-+& 型 ,

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多行自走式玉米联合收获机
代表机型有 ./0 —- 型 、 —- 型 、 —. 型 , ./1 ./0

这些机型配套动力为 &#.$()/.$0, (%"(#%12) 拖拉 机, 两行机摘穗机构多为摘穗辊式, 三行以上多为 摘穗板式。 披挂式的收获机割台置于拖拉机前方, 秸秆粉 碎机在拖拉机后方,果穗箱在秸秆粉碎机的上方,

这些机型多为拉茎辊与摘穗板组合式摘穗机构, 配 可以实现玉米的摘 套动力为 5+2 +(++34的柴油机, 穗、 集箱和秸秆粉碎等功能, 少数机型还有剥皮功 能。其转向、 割台升降、 秸秆粉碎机升降采用液压控 制, 方便省力; 行走速度可根据作物长势或路面情 况进行无级调节, 提高了机具的适应能力; 部分机 型配置了电子监控系统,大大提高了使用安全性。 但这类收获机结构复杂, 制造难度大, 成本高, 售价

收稿日期: ,((5* (&* ,(

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均在 !" 万元以上, 一般农户购买需要贷款。再者由 于机具结构复杂, 需要的专用设备、 工艺装备较多, 企业受资金限制, 前期投入不够, 许多关键部件制 造精度难以保证, 造成机具可靠性不高。从而影响 这类机型的推广。 在多行自走式机型中,特别引人关注的是 —& 型 和 富 路 牌 #$’ —& 型 玉 米 联 合 收 获 机 。 #$% —& 型玉米联合收获机, 是河北省农业机械化研 #$% 究所承担的农业部 “九五” 科技攻关重点课题。!(() 年年底通过农业部组织的专家鉴定, 包括两位院士 在内的鉴定委员会对该机给予了很高评价, 认为该 机设计新颖、 结构紧凑、 机动灵活, 特别适合现阶段 我国农业小规模经营的国情, 在国内自走式玉米联 合收获机的研究中处于领先地位, 在收获高湿玉米 性能方面达到了国际先进水平。 — & 型玉米联合收获机,是由乌克 富路牌 #$’ 兰赫尔松康拜因制造公司、 河北省农机化所、 藁城 联合收获机厂联合开发的产品。其特点是主要工作 部件包括摘穗、 输送、 和秸秆粉碎机等采用原装进 口部件, 由生产工艺先进、 装备完善、 技术成熟的乌 克兰赫尔松康拜因公司制造, 底盘部分采用新疆—

在两扶禾 ! 通过将拨禾链沿扶禾器向前侧方延伸, 玉米植株进入两扶禾器尖中 器间形成 / 形喂入口, 间后, 收获机前进过程中, 玉米茎秆首先与拨禾链 接触,在拨禾链的拨齿的强制作用下向后运动, 而 不是向前倾倒, 从而完成不对行喂入。 " 采用喂入 拨禾链加拨禾轮组合式喂入机构, 适宜较宽行距玉 米的收获, 拨禾链向侧、 后方拨送, 拨禾轮扶持茎秆 并向后方拨送, 防止向前推倒茎秆, 两者相互协调、 配合实现不对行收获。 # 带螺旋叶片的导入锥式喂 入机构,这种喂入方式适合较窄行距玉米的收获。 这些技术使玉米收获机的作业效率不足纯小时工 提高到 0". 以上,同时使机具的适应 作效率的 -". 性大大增强,为玉米联合收获机实现跨区作业、 增 加机手的经济收益、 促进农机化的发展奠定了良好 的基础。

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降低收获机动力消耗的技术 这一技术首先是对摘穗装置进行了改进, 采用

四棱刀式拉茎辊和大圆弧摘穗板组合式摘穗机构, 代替了原来的摘穗辊或六棱式拉茎辊。!减少拉茎 辊对茎秆的挤压变形,降低了拉茎辊的功率消耗。 提高拉茎辊的 " 减少了茎秆和拉茎辊的相对滑移, 工作效率, 可缩短拉茎辊长度, 以降低割台重量, 降 低制造成本。#在摘穗的同时能实现对玉米秸秆的 有效预切, 降低了秸秆粉碎机的动力消耗。 $ 有效 防止了田间杂草对拉茎辊的缠绕,减少摩擦阻力, 避免了缠辊故障。 不少厂家对秸秆粉碎机进行了改进, 通过改变 动刀的形状, 增加定刀的数量, 调整粉碎刀轴的转 速等, 都在一定程度上降低了收获机的能耗。

* 小麦联合收获机的成熟技术。虽然机具的技术性
能和作业质量一般, 但使用可靠性较高, 得到了用 户的认可, 每年都有几十台的销量。

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近几年技术开发的热点
我国的玉米收获机发展进入第三 *""" 年以后,

个阶段。单从技术开发层面上说, 当时我国的玉米 收获机已经达到或接近国际先进水平。但是对我国 玉米品种多、 种植行 农村小规模经营状况 + 地块小、 距不一等, 针对性不强。再有随着近几年农村经 济结构的调整和畜牧业的发展, 穗茎兼收型玉米 联合收获机的需求量迅速增加。这使我国玉米收获 机技术的开发围绕以下几个热点展开。

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降低收获后果穗含杂率 对于拉茎辊与摘穗板组合式的摘穗机构, 其优

点是收获损失小, 籽粒破碎率极低。但收获后的果 叶, , 农民不太满意。为此, 研 穗含杂率较高 + 碎茎、 究人员采取了诸如: 大圆弧折弯式摘穗板、 弹性拨 禾齿、 四棱刀式拉茎辊、 弹性拉茎辊等一系列改进 措施, 有效降低了果穗中的含杂率。

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不对行收获技术 由于我国农村土地经营规模小、 地块小, 不但

农户之间的玉米种植行距不等, 有时同一地块内行 距也有较大差别。收获机工作时对行、 转弯、 卸粮等 浪费了大量的时间, 所以作业效率很低, 达不到纯 , 影响了机具的推广应用。 小时工作效率的 -". 不对行收获技术就是采取主动喂入方式, 专门 解决种植行距杂乱的玉米收获时植株的喂入问题。

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降低籽粒破碎率技术 对于摘穗辊式的摘穗机构, 其优点是收获后的

果穗含杂率较低; 但收获损失略大, 籽粒破碎率偏 高, 农民不太满意。为此, 通过采取: 加大摘穗辊直 径、 降低摘穗辊转速、 减少摘穗爪棱 (下转第 &! 页)

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各种经验性的宽、 窄齿模型有十多种之多, 性能更 为优良的弯曲型深松部件设计的则非常少。这主要 是由于实际耕作过程中各种影响因素的复杂性造 成的,若再考虑高速耕作过程中动态效应的影响, 使理论模型对实际耕作过程做出精确预测更难。

面宽度均为 #&// , 铲尖楔角均为 %&&, 铲尖宽度均为 。不同之处仅在于仿生深松部件其触土面准线 (&// 为图 0 中的爪趾内轮廓线依照一定的比例放大得 到, 母线为椭圆抛物线形状, 而传统深松部件的触 土面准线为铅垂线, 母线为楔型。通过在室内大型 土槽试验室实验证明这种变曲率的表面能够使耕 作阻力降低。经过对比实验得出了两种深松部件的 水平阻力、 垂直阻力的测试结果。数据表明仿生弯 曲型深松部件的耕作阻力比传统直线型深松部件 的耕作阻力大大降低。其中,水平阻力相对降低 , 垂直阻力相对降低 -&(2 。 这些结果表明合理优 "12 化深松部件的几何形状, 将会大大降低深松部件的 耕作阻力, 利用具有优良挖掘功能的某些动物爪趾 所提供的几何信息来合理优化深松部件的几何形 状, 从而达到高效节能的目的是切实可行的。

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仿生减阻技术
近年发展的仿生减阻技术为深松部件的减阻

技术研究提出了一个新思路。 田鼠爪趾经过长期进化, 逐步形成了具有特定 曲率的弯曲形状, 表现出优良的减阻功能, 这为改 进深松部件触土面几何形状, 乃至优化其在切削过 程中的力学性能提供了仿生研究的基础。研究人员 借助田鼠爪趾弯曲轮廓形状的测定结果,设计、 制 作了一种仿生深松部件, 通过室内大型土槽试验测 定了其耕作阻力, 并与触土面为直纹面的深松部件 阻力试验结果作了对比,对高效节能性能仿生深 松部件的研究与开发作了初步的探索。研究人员选 择了具有优良挖掘减阻功能的达乌尔黄鼠 ) 一种田 对其爪趾形态特征, 特别是爪趾纵 鼠 * 为研究对象, 剖面轮廓线几何特征进行观察分析, 研究了其曲率 变化的基本规律, 结果表明这种动物挖掘足爪趾内 轮廓线 + 爪趾触土面准线 , 多为变曲率曲线, 变化规 律可近似看作两条抛物线的耦合。图 - 是具有代表 性 的 达 乌 尔 黄 鼠 左 前 爪 中 趾 体 视 放 大 .& 倍 照 片 , 需要说 图 % 是该爪趾内轮廓线的曲率变化趋势图, 而负方 明的是图 % 中横坐标正方向指向爪趾尖端, 向则指向爪趾体。图 % 中曲线表明该爪趾内轮廓线 的曲率变化趋势线由爪趾尖端至爪趾体呈现两次 明显的波动特征。仿照该种田鼠爪趾轮廓形状, 设 计、 制造了一种仿生弯曲型深松部件。为了作对比 分 析 实 验 , 还 按 照 -: - 比例制造了传统的深松部 , 铲柄触土 件。 这两种深松部件设计耕深均为 #$&//

参考文献: 高行方, 余登苑 $ 农业土壤力学 !%# , 农业出版社, 北京 $ !"# 孙一源, 郭志军, 任露泉, 等 $ 高效节能仿生深松部件的试验 !’# , 河 !&# 周志立, 南科技大学学报 (自然科学版) , &(()$&*+), 佟金, 等 $ 深 松 技 术 研 究 现 状 与 展 望 !-# , 农业工程学报, !)# 郭 志 军 , (/ ) &((" , ". 佟金 $ 土壤深松技术及高效节能仿生研究的发展 !-# , 吉林 !*# 朱凤武, 大学学报 (工学版) , (& ) &(() , )) $

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
(上接第 !" 页) 高、 提高摘穗辊表面光洁度、 摘穗辊表 面喷塑等一系列改进措施, 有效降低了籽粒破碎率。

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玉米机械化收获的发展前景
目前, 还田型玉米收获机已发展到了完善、 成熟

的阶段, 机具近期将得到大面积的推广应用。 穗茎兼 收型玉米联合收获机,可以实现茎秆资源的综合利 用, 适合农区畜牧业发展初期的需求, 将是玉米联合 收获机近期研究开发的重点。在畜牧业发展较快的 农区这种机型有较好的发展前景。穗、 茎一起切碎用 作青贮饲料的青饲料收获机研究开发也已经起步, 畜牧业发达地区青饲料收获机的推广、应用量会更 大。预计近 # 到 $ 年将会出现几种较为实用的畅销 机型。但近期玉米收获机械可能以价格较低的背负

内轮廓线

外轮廓线 距爪尖距离, 00

曲率, " 1 00

式机型为主, 技术成熟、 可不对行收获的玉米收获机 具将会迅速占领市场。
(转摘自 《农机质量与监督》 %&&’ 年第 ( 期)

图 " 达乌尔黄鼠左前爪中趾

图 & 达乌尔黄鼠左前爪 中 趾内轮廓线曲率变化趋势

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