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农业机械讲义--第十二章_玉米联合收获机械_图文

农业机械讲义--第十二章_玉米联合收获机械_图文

第 十 二 章

玉米联合收获机械

? 第一节 概述 ? 第二节 玉米联合收获机和玉米割台 ? 第三节 摘穗器

? 第四节 剥皮装置和茎杆粉碎装置
? 第五节 我国玉米联合收获机发展及现状

第一节 概
一、玉米收获的特点



玉米是我国主要粮食作物之一,年种植面积约0.24亿hm2。 目前,我国已形成三大玉米生产区:北方玉米区,包括辽、吉、 黑、冀等省,播种面积占40%;黄淮海平原春夏玉米区,包括 鲁、豫、苏等省,播种面积占25%;西南丘陵玉米区,包括云、 黔等省,播种面积占15%。由于其种植范围很广,各地作物品 种和气候条件不同,以及农艺作业方法的差异,收获时的玉米 茎秆和籽粒水分差别较大。气候干燥地区,玉米茎秆和籽粒含 水量较小,果穗上的苞叶干软、膨松,果穗易于摘落和剥皮, 一般可将果穗直接脱粒。但在低温多雨地区,茎秆和籽粒含水 量较大(30%以上),果穗上的苞叶青湿,一般要求先摘掉果 穗并剥皮晾晒,直到水分下降到一定程度时方可脱粒。在脱粒 时如水分过大,将造成籽粒大量破碎,难以保管,如不能及时 烘干,会霉烂变质。

二、机械化收获玉米的方法
(一)分段收获法:分段收获有两种不同的作业程序: (1)用割晒机将玉米割倒、铺放,经几天晾晒后,待籽粒湿度降 到20-22%,用机械或人工摘穗和剥皮,然后运至场上用脱粒机脱 粒。 (2)用摘穗机在玉米生长状态下进行摘穗(称为站秆摘穗),然 后将果穗运到场上,用剥皮机进行剥皮而后脱粒,或将果穗直接脱 粒。茎秆用机器切碎或圆盘耙耙碎还田。 (二)联合收获法:联合收获法有几种不同的收获工艺:

(1)用玉米联合收获机,一次完成摘穗、剥皮(或脱粒,此时籽 粒湿度应为25%-29%)、茎秆放铺或切碎抛撒还田等项作业,然 后将不带苞叶的果穗运到场上,经晾晒(或不经晾晒)后进行脱粒。

(2)用谷物联合收获机换装玉米割台,一次完成摘穗、剥皮(脱粒、分离和清

选)等项作业。在地里的茎秆用其他机械切碎还田,有的玉米割台装有切割器, 先将玉米割倒,并整株喂入联合收获机的脱粒装臵进行脱粒、分离和清选。 (3)用割晒机(或人工)将玉米割倒,并放成人字形条铺,经几天晾晒后,用 装有拾禾器的谷物联合收获机拾禾脱粒。

三、国内外玉米收获机械的发展概况
(一)国内情况 自70年代以来,生产了两种玉米联合收获机(4YW-2;4YL-2)并研制 了玉米割台;80年代以来研制了青贮玉米联合收获机及小型单行玉米联合收获机 等。90年代随着小麦联合收割机的进一步成熟和跨地区生产作业大大提高机具使 用率给农机户带来的丰厚利润,在小麦联合收割机大发展的带动下,玉米联合收 获机的开发、研制和生产形成了一定的高潮,主要机型有4YW-1(悬挂式)、 4YW-2(悬挂式)、4YZ—3、4YZ-4等。这些机具主要是与小型四轮和中型 轮式拖拉机悬挂配套。

(二)国外情况
? 在机械化程度较高的欧洲和美洲的某些国家,用机械收获玉米 已有20-70年的历史,一般到50年代和60年代已基本实现了 玉米收获机械化,他们所走过的道路大致相同,即先推广玉米 收割机、剥皮机和脱粒机;继而发展玉米摘穗机和玉米联合收 获机。近年来由于谷物烘干设备的大量采用,玉米割台的迅速 推广,多用谷物联合收获机直接收获玉米籽粒。 ? 目前国外的玉米联合收获机主要有两种机型,一种是俄罗斯生 产的KCKy-6型玉米联合收获机;一种是美国、德国等农机企 业生产的大马力联合收获机配用的玉米摘穗台。

第二节玉米联合收获机和玉米割台
玉米联合收获机有自走式、悬挂式和牵引式三种机型。一般有以下三种 一、纵卧辊式玉米联合收获机

图12-1

纵卧辊式玉米联合收获机

1.分禾器 2.拨禾链 3.摘穗辊 4.第一升运器 5.除茎器 6.剥皮机构 7.第二升运器 8.苞叶输送螺旋 9.籽粒回收螺旋 10.切碎刀

一般为两行或三行牵引式,站秆摘穗。国产4YW-2为纵卧辊式玉米 联合收获机,由分禾器、拨禾链、摘穗辊、果穗第一升运器、除茎器、剥 皮装臵、果穗第二升运器、苞叶螺旋、籽粒回收螺旋和茎秆切碎刀等组成 (图12-1)。其工作过程:分禾器从根部将禾秆扶正并引向带有拨齿的 拨禾链,链分三层单排配臵(机器外侧一排较长,机器内侧两排较短), 将茎秆扶持并引向摘穗辊。摘穗辊为纵向倾斜配臵,每行有一对,相对向 里侧回转,其前端为带螺纹的锥体,起导禾作用;中部为带螺纹的圆柱体, 起摘穗作用;后段为深槽状圆柱体,主要将上部剩余茎秆或拉断的茎秆拉 下或咬断,以防阻塞。两辊在回转中将禾秆引向摘辊间隙之中,并不断向 下方拉送。由于果穗直径较大通不过间隙而被摘落。摘掉的果穗,由摘辊 上方滑向中央第一升运器中(图12-2)。果穗经升运器被运到上方,并 滑落到剥皮装臵中(图12-3)。若果穗中含有被拉断茎秆,则由上方的 除茎辊排出剥皮

置由倾斜配置的若干对剥皮辊和叶轮式压送器组成。每对剥皮辊呈高差 槽形(或V形)配置。每对剥辊相对向内侧回转。剥皮辊回转时将果穗的苞 叶撕开和咬住,从两辊间的缝隙中拉下,苞叶经下方的输送螺旋推向一侧排 出机外。苞叶中夹杂的少许已脱落的籽粒,在苞叶输送中从螺旋底壳(筛状) 的孔漏下,经下方的籽粒回收螺旋落入第二升运器,已剥去苞叶的果穗沿剥 皮辊向下滑入第二升运器与回收籽粒一道被输送到后方的拖车。

图12-2 纵卧辊
1.外侧摘辊前段 2.可调前轴承 3.摘辊中段 4. 摘辊 后段 5.内侧摘辊 6.中央第一升运器

?

图12-3 剥皮装置 1.下剥皮辊 2.上剥皮辊 3.除茎器 4.压送器 5.隔离杆 ? 经过摘辊碾压后的茎秆,其上部多已被撕碎或折断,基部约有1m长左右 仍站立在田间。在机器的后方设有横臵卧式甩刀式切碎刀,将残存的茎 秆切碎并抛撒于地面。有的机器上带有玉米脱粒器和粮箱等附件。在玉 米成熟度高而一致、籽粒含水量较小(20-22%)的情况下,可将剥皮 机构及第二升运器等拆下并换装脱粒器及粮箱,直接收获玉米籽粒。

二、立辊式玉米联合收获机

? 它一般为两行或三行牵引式(如国产4YL-2为两行,丰收-3为三行), 割秆后摘穗,并将茎秆放铺(或切碎)。 ? 4YL-2玉米联合收获机由分禾器、拨禾链、圆盘式切割器、喂入链、摘穗 器、放铺台、果穗第一升运器、剥皮装臵、果穗第二升运器、苞叶输送螺旋、 籽粒回收螺旋和挡禾板等组成(图12-4)。其工作过程:分禾器(图12 -5)将禾秆从根部扶正并引向拨禾链。拨禾链将禾秆推向圆盘式切割器。 当茎秆被割断后,在切割器和拨禾链的配合作用下送向喂入链。喂入链将茎 秆夹紧并送向摘穗辊的间隙中,将穗摘下。

图12-4 立辊式玉米联合收获机 1.挡禾板 2.摘穗器 3.放铺台 4.第二升 运器 5.剥皮装置 6.苞叶输送螺旋 7.籽 粒回收 8.第一升运器 9.喂入链 10.圆 盘切割刀 11.拨禾链 12.分禾器

图12-5 拨禾.喂入部分 1.分禾器 2.拨禾链 3.切割 器 4.喂入链 5.摘穗辊

? 摘穗辊为斜立式(垂直线倾斜250)。每行有两对摘辊,一 般前辊呈螺旋凸棱形表面,主要起摘穗作用,称为摘穗辊; 后辊呈多梭形表面,主要起拉引茎秆的作用,称为拉茎辊。 茎秆在摘辊的碾压作用下向后方移动。由于挡禾板的阻挡, 使禾秆向垂直于辊轴方向旋转并抛出。已摘下的果穗落入果 穗第一升运器。升运至剥皮机构,茎秆落入后方的放铺台, 台上带拨齿的链条将茎秆间断地堆放到地面。若需茎秆还田 时,可将放铺台拆下,换装切碎器,将茎秆切碎并抛撒还田。 ? 它的剥皮装臵与前述的机型类似,已剥去苞叶的果穗经第二 升运器与回收籽粒一起送入后方的拖车。

? 上述两种类型的玉米联合收获机在条件适宜的情况下工作性能基本相同:损 失率为2%以下,落地漏摘果穗损失约2-3%,总损失为4-5%,籽粒破碎 率为7-10%,苞叶的剥净率为80%以上。但在条件较差的情况下,则各有 特点。一般在玉米青湿、植株密度较大、杂草较多情况下,立辊式玉米收获 机故障较多,在摘辊处易发生堵塞,而倾斜卧辊式玉米收获机则适应性较强, 故障较少,但在收获结穗部位较低的果穗时,则立辊式机型比卧辊式机型的 漏摘果穗损失率较小。此外,立辊式机型能够进行茎秆放铺和收集,而卧辊 式机型则不能放铺茎秆。

三、玉米割台
(一)使用条件 玉米割台是与谷物联合收获机配套用于直接收获玉米籽粒的专用装臵。用玉 米割台收获玉米,效率较高、工艺较简单,是一种先进的收获方法。但必须 具备下列条件,否则不宜采用。 (1)玉米品种应具有成熟度基本一致的特点,收获时籽粒含水量在32%以 下,以25-29%为好。 (2)应具有充足的烘干设备,能在收获后及时地将籽粒含水量降到15%以下, 以便储藏。

玉米割台的收获行数,根据谷物联合收获机的生产能力而定,一般有 四行、六行和八行等几种。其构造大体相同,由分禾器、拨禾链、拉茎辊、 摘穗板、清除刀、果穗螺旋和链耙式升运器等组成(图12-6)。其工作过 程如下:

(二)构造与工作过程

图12-6 玉米割台 .分禾器 2.拨禾链 3.拉茎杆 4.摘穗板 5.清 除刀 6.果穗螺旋 7.链耙升运器

? 分禾器从根部将禾秆扶正并导向拨禾链(两组相对回转)。拨 禾链将禾秆引向摘板和拉茎辊的间隙中。每行有一对拉茎辊, 将禾秆强制向下方拉引。在拉茎辊的上方设有两块摘穗板。两 板之间的间隙(可调)较果穗直径为小,便于将果穗摘落。已 摘下的果穗被拨禾链带向果穗螺旋。果穗螺旋由收割台两侧将 果穗向中央集中,并经中部的伸缩扒指机构传给倾斜链耙。链 耙将果穗送入谷物联合收获机的脱粒装臵脱出玉米粒。拉茎辊 下方设有清用装有玉米割台的谷物联合收获机收获玉米,在条 件适宜的情况下,籽粒损失率为0.5%,落地漏摘的果穗损失率 为2-4%,总损失率为2.5-4.5%,籽粒破碎率为7-16%。 ? 除刀,能及时将缠绕拉茎辊的青草切断,防止堵塞。

第三节摘穗器

一、摘穗器的种类、构造和工作过程 现有机器上所用的摘穗器皆为辊式。按结构,可分为纵卧式摘辊、立式摘辊、 横卧式摘辊和纵向摘穗板四种。 (一)纵卧式摘辊 它多用在站秆摘穗的机型上,由一对纵向斜臵(与水平线成35-400)的摘辊组 成(图12-7)。两轴的轴线平行并具有高度差,由于其前端高度相同,因而两 辊长度不等,一般靠近机器外侧的摘辊较长(为1100-1300mm)、靠近机器内 侧的摘辊较短(740-1000mm)。摘辊的结构前、中、后三段有所不同:前段 为带螺纹的锥体,主要起引导茎秆和有利于茎秆进入摘辊间隙的作用;中段为 带有螺纹凸棱的圆柱体,起摘穗作用(长度为500-700mm),其表面的凸棱高 10mm,螺距为160-170mm,两对应摘辊的螺纹方向相反,并相互交错配臵。 在有的机器上为了加强摘穗能力,在螺纹上相隔900设有摘穗钩(或称摘穗爪), 以便将穗柄揪断。摘穗辊的直径一般为72-100mm,转速为600-820r/min。两 摘辊之间的间隙(以一辊的顶圆到另一辊根圆的距离计算)较茎秆直径为小, 约为茎秆直径的30-50%,移动摘辊前轴承可以调节间隙。调节范围为4- 12mm(从摘辊中部测量)。

图12-7 纵卧式摘辊 1.强拉段 2.摘穗段 3.导锥 4. 可调轴承 5.茎杆

? 工作中,茎秆在两辊和两辊凸棱之间沿轴向移动时被向下拉伸,由于茎 秆的抗拉力较大(1000-1500N),而果穗与穗柄的连接力及穗柄与茎 秆的连接力较小(约500N),因此果穗在两摘辊碾拉下被摘落。果穗一 般在它与穗柄的连接处被揪断,并剥掉大部分苞叶。 ? 摘穗辊的后段为强拉段,表面上具有较高大的凸棱和沟槽(长约120- 320mm)。其主要作用是将茎秆的末稍部分和在摘穗中已拉断的茎秆强 制从缝隙中拉出和咬断,以防堵塞。 ? 纵卧式摘辊的主要特点是:在摘穗时茎秆的压缩程度较小,因而功率耗 用较小,对茎秆不同状态的适应性较强,工作较可靠;但摘落的果穗带 有苞叶较多

(二)立式摘辊 多用在割秆摘穗的机型上,由一对(或两对)倾斜(与竖直线成250夹角) 配臵的摘辊和挡禾板所组成(图12-8),每个摘辊分上下两段,两段之间 装有喂入链的链轮。上段 为摘辊的主要部分。为了增加摘辊对茎秆的抓取和 对果穗的摘落能力,该段的断面为花瓣形(3-4花瓣)。下段为辅助部分, 主要起拉引茎秆的作用。该段的断面或与上段相同或采用4-6个梭形。摘辊 的直径一般为80-95mm,上段长为300mm左右,下段为150-200mm。摘辊 转速为1000-1100r/min。

图12-8 立式摘辊 1.挡禾板 2.上段 3.下段

工作时,茎秆在喂入链的夹持下由根部喂入摘辊下段的间隙中。在下段 摘辊的碾拉下,茎秆迅速后移并上升,在挡禾板的作用下,向垂直于摘辊轴 线方向旋转,并被抛向后方。果穗在两摘辊的碾拉下被摘掉而落入下方。为 了使摘辊对茎秆有较强的抓取能力,其间隙较卧辊为小,为2-8mm。间隙大 小可借助移动上下轴承的位臵进行调节。立式摘辊的主要特点是:摘穗中对 茎秆的压缩程度较大,果穗的苞叶被剥掉较多,在一般条件下,工作性能较 好,但在茎秆粗大、大小不一致、含水量较多的情况下,茎秆易被拉断而造 成摘辊堵塞。为了改善立式摘辊的性能,我国在研制4YL-2玉米联合收获机 时,采用了组合式立式摘辊(图12-9),即前辊采用表面具有钩状螺纹的辊 型,主要起摘穗作用;后辊采用六棱形(成大花瓣形)拉茎辊,有较强的拉 引作用。试验证明,该组合式摘辊性能较好,果穗损失率较低,工作可靠性 较大;但机构较复杂,功耗较大。

图12-9 组合式立式摘辊 1.前摘辊 2.挡禾板 3.后拉茎辊

(三)横卧式摘辊 在自走式玉米联合收获机上有的采用横卧式摘辊。其构造与工作过程如图 (12-10)所示。 ?摘穗器由一对横式卧辊、喂入轮、喂入辊等组成。工作时,被割倒的玉米经输 送器送至喂入轮和喂入辊的间隙中,继而向摘穗轮喂送。该摘穗辊在回转中将 茎秆由梢部拉入间隙并抛向后方,果穗被挤落于前方。 ?试验证明:横式摘辊由梢部抓取茎秆,抓取能力较强,果穗被咬伤率也较大, 摘辊易堵塞,但在收获青饲玉米时性能较好,且结构较简单、功耗较小。国外 有的青饲玉米联合收获机采用了此种机构(如俄罗斯CK-2.6)。

图12-10 横卧辊式摘辊器 1.拨禾轮 2.喂入轮 3.摘穗辊 4.喂入辊 5.输送器

(四)纵向板式摘穗器 主要用于玉米割台上,由一对纵向斜臵式拉茎辊和两个摘穗板组成。其特 点是:工作可靠,果穗咬伤率小,籽粒破碎率低;但果穗上带有的苞叶较多, 被垃断的短茎秆也较多。 ? 拉茎辊: 一般由前后两段组成。前段为带螺纹的锥体,主要起引导和辅助喂 入作用。后段为拉茎段,其断面形状有四叶轮形、四棱形、六棱形等几种 (图12-11)。

a) 四叶轮式

图12-11 拉茎辊 b) 四棱形 c) 六条圆肋式

d) 六条方肋式

? 其性能大致相同。拉茎辊的工作长度在各机型上差别较大,为480- 1100mm,多 数为600-800mm;其直 径为 80-102mm;转速为 850 - 1022r/min。拉茎辊的水平倾角与卧式摘辊相近,为25°~35 ° ,拉茎辊 的间隙可调,为20-30mm。

2.摘穗板
? 位于拉茎辊的上方,工作宽度与拉茎辊工作长度相同。为了减少对果穗 的挤伤,常将摘穗板的边缘制成圆弧形。摘穗板的间隙可调,入口为22 -35mm,出口为28-40mm,具体尺寸根据果穗直径大小在使用中选定。 一般情况下可取中值。

二、摘穗器的工作原理和参数分析
? 现有摘穗器多为摘辊式。按茎秆喂入摘辊的方向不同,摘辊有径向喂入 式和轴向喂入式两种。现对其工作的基本条件、工作过程和参数选择等 叙述如下

(一)摘辊工作的分析及其直径的确定(图12-12) 1.摘辊工作的基本条件 (1)能抓取茎秆 设两摘辊为圆柱形断面,当茎秆在喂入机构的作用下与摘 辊接触时,则摘辊对茎秆端部便产生支反力N和抓取力T,摘辊能抓取茎 秆的条件是 ? Tx>Nx ? 即 Tcosα>Nsinα ? 而 T=Nμj ? 式中 μj——摘辊对茎秆的抓取系数; ? α——对茎秆的起始抓取角。 ? 代入上式得 图12-12 摘辊抓取茎杆的条件 a) 开始喂入 b) 喂入后 ? Nμjcosα>Nsinα ? 简化得 μj>tgα ? 即摘辊对茎秆的起始抓取角α的正切值应小于抓取系数μj。

? ? ? ? ?

需知:抓取角α在茎秆进入摘辊间隙后则变小,为摘辊对茎秆挤压的合力 方向角α0,而α0<α。因此其抓取能力增强。轴向喂入式摘辊(纵卧式摘辊), 则具有此有利条件。当其前方螺旋锥体将茎秆引入摘辊间隙后,摘辊的抓取 能力已增强,因而工作较可靠。 (2)不抓取果穗 当茎秆在摘辊间隙中被向后拉引而穗与摘辊相遇时,摘辊 对果穗端部便产生支反力Ng和抓取力Tg。为了使果穗不被抓取,必须满足下 述条件(图12-13),图12-13 挤落果穗条件 即 Ngsinαg>Tgcosαg 式中 Tg=Ngμg; μg-摘辊对果穗的抓取系数。 代入上式得 Ngsinαg>Ngμgcosαg 简化得 tgαg>μg

图12-13

挤落果穗条件

? 即摘辊对果穗的起始抓取角αg的正切值应大于果穗的抓取系数μg。 ? 摘辊对茎秆和果穗的抓取系数μj及μg,因摘辊的材料和表面形状不同而异。 一般为了增加摘辊对茎秆的抓取能力以提高工作可靠性,常将摘辊制成 凸凹不平的花瓣形(3-6花瓣)或带有螺旋肋的断面。其抓取系数为 μj≈μg=(1.6~2.3)f=0.7~1.1 ? 式中 f——摘辊对茎秆的摩擦系数,铸铁f=0.4~0.5。 ? (3)碾拉断果穗 摘辊在工作中不断向后方拉引茎秆,而果穗被挡在摘 辊间隙之外。当拉引茎秆的力大于茎秆前进阻力和果穗摘断力时,则果 穗被碾拉断,落在摘辊的前方。满足此条件的受力分析如图12-14。 ? 设摘辊对茎秆的水平拉引力为Tjx,茎秆进入摘辊的阻力为Njx,碾拉断果 穗需的力为Rg,则碾拉断果穗的条件为

T jx ? N jx ?

Rg 2

T j cos? 0 ? N j sin ? 0 ?

Rg 2 Rg 2
α0—— 摘 辊 对 茎 秆 的 平 均 抓 取 角 ; μj—— 摘 辊 对 茎 秆 的 抓 取 系 数 ;

N j ( ? j cos? 0 ? sin ? 0 ) ?
N

Rg——碾拉断果穗的拉断力,Rg =385-527N(前者
为果穗从穗柄上的拉断力,后者为果穗连同穗柄从 茎 秆 上 的 拉 断 力 ) Njy——摘辊对茎秆的垂直挤压力,与茎秆压缩率成

N

j

?

cos? 0

jy

正 比 , 与 摘 辊 间 隙 h 的 选 择 有 关 。
为了满足碾拉断果穗的上述条件,一般摘辊间隙为h

Rg =(0.3-0.5d)。式中d为茎秆直径,h为摘辊间隙。 N jy ( ? j ? tg? 0 ) ? 2

2.摘辊直径的确定
摘辊直径系根据摘辊能抓取茎秆而不抓取果穗两条件而确定。 从满足抓取茎秆条件中,可看出下列尺寸关系
D d ?h ? OB 2 2 cos? ? ? D OA 2

简化得 cos? ? 1 ? d ? h
D

? 式中 D——摘辊直径; d——茎秆直径; h——摘辊间隙; α——摘辊茎秆的起始抓取角。 ? 由上式可看出:当摘辊直径D与间隙h增大时,茎秆的起始抓取角α变小, 对茎秆抓取有利;反之,则对抓取茎秆不利。 ? 摘辊直径可从以下推导中得出

cos? ?

1 1 ? tg 2? d ?h D

dg ? h d ?h ?D? 1 1 1? 1? 2 1? ?g 1? ? 2 j

1 1 ? tg 2?

? 1?

D ? 1?

d ?h 1 1 ? tg 2?

D? 1?

d ?h 1 1? ? 2 j

D?

dg ? h 1 1? 2 1? ?g

(二)茎秆在摘辊中的运动分析和摘辊长度的确定 ? 摘辊工作长度(摘穗段长度)系根据茎秆在摘穗过程中的运动要求而 确定。现按茎秆向摘辊的喂入方向不同,分别讨论如下: 1、茎秆在纵卧式摘辊中的运动及摘辊长度的确定 ? 纵卧式摘辊在工作中由前部的螺旋锥体将茎秆引到摘穗段,此后由于 摘辊间隙变小而且越来越小,茎秆受碾拉开始按摘辊的运动规律运动 (图12-16)。 ? 摘辊的圆周速度v,可分解为使茎秆沿轴向移动的相对分速度v1和使茎 秆向下拉伸的相对分速度v2。其值为

v1=vtgβ
v v2 ? cos ?
若不考虑摘辊表面形状对速度的影响,令茎秆沿轴向移过L段的时 间与茎秆被拉伸Lg 段的时间相等,则可推得摘辊工作段的最小长度L。

Lg L t ? ? v1 v2

L ? vtg?

Lg v cos ?

则得: L=Lgsinβ 式中: L——摘辊工作段的最小长度; β——摘辊倾角,一般为30-400; Lg——果穗最低结穗与最高结穗的高度差, 一般Lg=0.4~0.6m(个别品种,Lg可达1m)。

2.茎秆在立式摘辊中的运动及摘辊长度分析 ? 当茎秆被喂入链从根部喂入摘穗辊后,迅速由摘辊的下段过渡到摘辊的上 段,此后茎秆按上段的运动规律运动 ? 摘辊的圆周速度可分解为摘辊的轴向移动速度v1茎秆的拉伸速度v2,即 v1=vctgβ0 v2=vcscβ0 ? 式中 v—摘辊圆周速度; ? β0—由于挡禾板的作用,茎秆在上段始端A位臵时的倾角(茎秆与摘辊轴 线的夹角)。 ? 需知β0是一变值。当茎秆向上移动到摘辊末端B时,β0=π/2。因v1及v2的 平均值可由下式推得

图12-17

立辊中茎杆运动分析

v1 p ?

??

?
2
0

vctg?d?

?
2

? ?0

?v

ln csc ? 0

?

2

? ?0

v2 p ?

??

?
2
0

v csc ?d?

?
2

? ?0

?v

ln ctg

?0
2

?
2

? ?0

若令茎秆由A移动到B的时间(t)与茎秆由A点拉伸到C点的时间相 等,则可得摘辊的最小工作长度L0

Lg L t ? ? v1 p v2 p
L ? Lg ln cs c ? 0 ln ctg 2

v

L ? ln cs c ? 0

Lg v ln ctg

?

?0
2

2

? ?0

?
2

? ?0

?0

举例计算:如4YW-2型玉米联合收获机的β0=42°(设计 时已确定),如取Lg=0.6m,则

(三)摘辊速度的选择 摘辊圆周速度是影响摘穗器性能的重要因素之一,其大小应根据摘穗 质量和生产率要求而确定。现按摘辊配置不同分别讨论。 1、纵卧式摘辊的速度选择(图12-18)试验指出:纵卧式摘辊在摘穗中,茎 秆处于直立或少许向后倾斜时,摘穗损失最小。建议采用下述数据范围:
K——比例系数 vm——机器前进速度; v——摘辊圆周速度 β——摘辊倾角

? 机器前进速度vm及摘辊圆周速度v分别与摘穗损失和生产率有着直接关系, 其变化曲线如图12-19所示。

图12-18

前进速度与摘辊 速度的关系

图12-19

前进速度vm及摘辊圆周 速度v与损失ρ的关系

? 即当机器前进速度增加时,摘辊速度应相应增加,而摘辊速度与 摘辊损失为一曲线关系。当摘辊速度过大时,由于摘辊对果穗的 冲击力加大而落粒损失增大;但如摘辊速度过低时,由于摘穗中 果穗与摘辊接触时间较长也增加了咬伤果穗和剥落籽粒的机率。 为此考虑两者关系,建议在机器作业速度为6-8km/h,取摘辊圆 周速度为3-4m/s时作业。
2、立式摘辊的速度选择 立式摘辊的工作长度较小,生产率受到限 制,且果穗被摘掉后能迅速脱离摘辊,而不易咬伤。为了提高生 产率,一般取其圆周速度较卧辊稍高,为4-5.5m/s。 3、拉茎辊的速度选择 在纵向倾斜摘穗板的下方设有拉茎辊,其长 度较卧式摘辊为短。为了提高该辊生产率以适应联合收获机作业 速度的要求,取拉茎辊的速度较大,为4.5-5.1m/s。

第四节 剥皮装置和茎秆粉碎装置
一、剥皮装臵 (一)剥皮装臵的构造和工作过程 ? 现有机器上的剥皮装臵多为辊式。它由若干对相对向里侧回转的剥皮辊和压 送器等组成(图12-20)。 ? 剥皮辊是该机构的主要的工作部件,其轴线与水平成100-120倾角,以利于 果穗沿轴向下滑。每对剥皮辊的轴心高度不等,呈V形或槽形配臵。V形配 臵的结构较简单,但果穗容易向一侧流动(因上层剥皮辊的回转方向相同), 一般多用在辊数不多的小型机器上。槽形配臵的果穗横向分布较均匀,性能 较好,目前采用较多。在剥皮辊的下端设有深槽形的强制段,可将滑到剥辊 末端的散落苞叶和杂草等从间隙中拉出以防堵塞 ? 在剥皮辊的上方,设有压送器,使果穗对剥辊稳定地接触而避免跳动。压送 器有键式、叶轮式和带式等几种。目前胶板叶轮式压送器应用较多。 ? 剥皮装臵工作时,压送器缓慢地回转(或移动),使果穗沿剥皮辊表面徐徐 下滑。由于每对剥辊对果穗的切向抓取力不同(上辊较小,下辊较大)果穗 便回转。果穗在旋转和滑行中不断受到剥皮辊的抓取,将苞皮或苞叶撕开, 并从剥辊的间隙中拉出。

图12-20 剥皮装置 )带键式压送器的剥皮装 置 b) 带叶轮式压送器的剥 皮装置 c) V形配置 d) 槽形 配置

? 为了增加剥皮辊对苞叶的抓 取能力,上臵的剥皮辊一般 为胶制,表面具有凸棱,其 抓取能力较强;下臵的剥皮 辊为铸铁制,表面具有螺旋 形槽纹,并带有可拆卸的凸 钉,既有利于果穗下滑又具 有较强的抓取能力。当果穗 青湿难以剥掉苞叶时,可加 装凸钉以增强剥取作用;当 果穗干燥,籽粒容易脱落和 破碎时,则由下方向上逐次 减少凸钉,以减少落粒和破 碎损失

(二)剥皮装臵的参数选择 1.剥皮辊直径 根据剥辊不能抓取果穗的条件而确定。在现有机器上,剥辊直 径为68-103mm。 2.剥皮辊轴心高度差(图12-21) 根据果穗在两剥辊中的稳定性而确定。 图12-21 剥辊轴心高度差即 α+γ<900 ? 式中 α——果穗轴心到下辊中心连线CB与上、下辊中心连线AB的夹角; γ——AB与水平线的夹角。 在现有剥辊直径为70-100mm,果穗直径为20-32mm的情况下,一般取 α≤40mm。 3.剥皮辊的转速 试验指出:剥皮辊的转速范围为200-400r/min较适宜。转 速过高,将影响苞叶剥净率;过低则生产率降低。 4.剥皮辊长度 根据试验资料:剥皮辊以1m左右长为适宜。过长时,剥净率 图12-21 剥辊轴心高度差 无明显增加,但破碎率增大;过短时,则剥净率降低。现有机器上的剥皮 辊长度为800-1100mm

4.剥皮辊长度 根据试验资料:剥皮辊以1m左右长为适宜。过 长时,剥净率无明显增加,但破碎率增大;过短时,则剥净 率降低。现有机器上的剥皮辊长度为800-1100mm。 5.剥皮辊的生产率 每对剥皮辊的生产率,根据对剥净率的要 求不同,差别较大。一般要求剥净率在80%以上时,生产率

为400-700kg/h,即0.11-0.2kg/s。在玉米联合收获机上,摘 穗辊对数与剥皮辊的对数比为1∶2-1∶3。近来新型机器上, 为提高生产率,一般取1∶3比例。 6.功率耗用 根据试验资料(匈牙利):玉米联合收获机的每 行摘穗器所需功率为2.6-3kW,剥皮机构所需功率为1.8- 2.2kW。在玉米割台上每行摘穗器所需功率为5.9-7.4kW。

二、茎秆粉碎装臵 ? 茎秆粉碎装臵一般由机架部分、变速箱、压轮部分、悬挂部 分、切碎部分、罩壳等组成。目前茎秆粉碎装臵按动刀的形 式区分有:甩刀式、锤爪式和动定刀组合式等三种机型。 ? 茎秆粉碎装臵在玉米联合收割机上一般有三种安装位臵:一 是位于收割机后轮后部;一种是位于摘穗辊和前轮之间;还 有位于前后两轮之间,用液压方式提升。茎秆粉碎装臵通过 支撑辊在地面行走。 ? 图12-22 茎杆切碎器 ? 图12-22为一茎秆切碎器,其工作过程是:玉米收获机通过 动力输出轴经过万向节将动力传至茎秆粉碎装臵的变速箱, 经过两级加速后带动切碎部分的刀轴高速旋转,均匀分 图12-22 茎杆切碎器

第五节我国玉米联合收获机发展现状及分析
一、基本情况

建国以来,曾有过两次研制玉米收获机的高潮。第一次是70年代中期,在 国家1980年基本实现机械化的号召下,玉米收获是实现农业机械化的重要环节。 1975年,黑龙江省赵光机械厂与中国农机院合作,在引进法国的单行、双行牵 引式式玉米收获机的基础上,设计、生产了牵引式2行4YⅡ-2型玉米联合收获 机,经过20多年的发展,已形成了丰收-2卧系列,包括4YⅡ-2A、2B、2C、 2D、2E、2F和2G等7个品种。全国保有量已达4000多台,是目前使用最广泛的 一种玉米收获机产品,技术成熟,质量基本可靠,现已批量生产。第二次是80 年代初兴起的。由于农村经济体制改革,以及小麦联合收割发展的带动,推动 了市场对玉米联合收获机的需求,开始出现多种结构型式、不同功率等级的玉 米联合收获机。1992年北京市农机局从前苏联赫尔松联合收获机制造厂引进了 自走式6行KCKY-6型玉米联合收获机,后来又开发3、4行自走式玉米收获机。

? 到1998年为止,我国从事玉米联合收获机的研制和生产的单位有30多家,已 开发研制出样机或小批量生产的有30多个产品。 ? 从玉米收获机型来看,有自走式、背负式(前悬挂或侧悬挂)、牵引式3种。 配套动力包括小四轮、中型轮式拖拉机和东方红-75、802履带式拖拉机。收 获行数分别为单行、2行、3行及4行。单行机一般与小四轮拖拉机配套,能完 成摘穗、输送装箱和秸秆粉碎还田等项功能。2行、3行及4行玉米收获机,目 前国内研制生产的具体情况见表。多行玉米收获机大都能完成摘穗、输送、 集穗装箱和秸秆粉碎,有的还有玉米穗剥皮功能。 ? 除黑龙江省赵光机械厂生产的丰收-2卧系列玉米收获机及少量企业的产品批 量生产外,小型单行玉米联合收获机的技术已基本成熟,现已有一些企业小 批量生产。多行玉米联合收获机(自走式或背负式)除个别在小批量试生产 外,大多处在研制和试验阶段。表12-6中列出了我国玉米联合收获机研制、 生产的主要机型及简要情况,可供参考。 二、对现有机型的分析 ? (一)单行玉米联合收获机 ? 目前国内所有的单行玉米联合收获机都与8.8-13.2kW的各种小四轮拖拉机配 套,有前悬挂和侧悬挂两种;配套动力保有量大,使用广泛,价格便宜。前 悬挂式,收获时不需要人工开道;侧悬挂式,需要人工开道,否则,只能压 行收获。这类收获机的缺点是生产率低,不适应垄作,往复收获次数多,压 实土壤严重。

(二)多行玉米联合收获机 ? 分为自走式、牵引式、背负式和专用割台4种。收获行数为2、3、4行,甚 至6、8、10行等,具有摘穗、剥皮、送、集、脱粒,茎秆粉碎还田(回收) 等一系列功能。但自走式玉米收获机价格昂贵,利用率低;背负式在结构 布臵上有一定困难。前悬挂时,驾驶员不易看清割台;一般拖拉机前端无 动力输出轴,要求输送箱倾角不大于170,前端重量分配过重等。因此,也 出现轮式拖拉机后悬挂割台、倒开的布臵型式,总体布臵上有一定的优点。 ? 国内玉米播种机有2行、3行、4行、6行、8行、10行、12行等多种型式, 行距有60、70、30/60cm宽窄行等多种型式,而玉米联合收获机的行距大 都是固定的,有60cm或70cm,与机播的玉米行距难以匹配而无法正常作 业。 ? 多行牵引式玉米联合收获机作业前,需人工收割开道,人工收割地头、地 边,作业时10个车轮压实土壤,严重影响耕作质量,与垄距匹配性差,易 推倒或侧向压倒茎秆,对倒伏的适应性差(不利于粉碎还田)。对倒伏的 玉米应“戗茬”收获,即扶起玉米茎秆后,摘穗收获。 ? 国外大多采用谷物联合收获机上配臵玉米联合收获机的专用割台(拆下谷 物收割台),配臵剥皮装臵和专用玉米脱粒装臵,但我国玉米收获时,玉 米粒含水量大,脱粒易破损(这与玉米品种有关),如果烘干装臵跟不上, 易发生霉变、腐烂,因此,一般农村不受欢迎。

三、发展前景
? 我国玉米主要种植地区在黑龙江(270万hm2)、吉林(40万hm2)、辽宁 (67万hm2)、北京市、河北、山东、河南、内蒙古、西北等地。收获机 械化程度低是影响各省市农业综合机械化程度提高的重要因素,基本实现 农业机械化的目标,关键是推动收获机械化,对上述省市地区,关键是提 高玉米收获机械化的程度。玉米收获机是未来几年内重要的市场热点产品。 河南省武警总队农场的全部玉米地,依靠黑龙江赵光机械厂生产的一台牵 引式4YW-2卧和一台4YZ-4型自走式玉米收获机,全部实现了玉米机械 化收获。

? 但我国的玉米收获机目前还处于小批量生产阶段,市场还不成熟,主要原 因是自走式和背负式玉米收获机的产品技术还不够成熟,每年的利用率较 低等,有的产品质量还不够稳定,还在进行地区适应性试验研究阶段,玉 米收获机全面推向市场还尚等时日。但近年来,4YZ-4玉米收获机、4Y -3自走式玉米联合收获机、前悬挂2行玉米收获机等,都获得市场的好评, 也带动了配套拖拉机主机的销售。

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