丘陵區玉米聯合收割機割臺裝置的設計及試驗

張四欣

摘要：濟源市的地形呈現北部高，南部低的狀態，地形海拔相對較高，東南部為黃土丘陵，地形起伏，因而在丘陵區域使用玉米聯合收割機要解決帶穗玉米植株立姿傳送問題，分析其中的原理，依據收獲性能對割臺裝置進行研究。研究表明，割臺裝置對于丘陵地區玉米的收獲有著重要的使用價值。

關鍵詞：玉米；收割；聯合收割機；割臺裝置

玉米作為中國的主要糧食產物之一，在種植區域上分布較為廣泛，根據氣候條件，主要集中分布在高原、平原、丘陵地區，不同的地理地形條件造成了不同的種植模式，因而對于玉米的收割時的難易程度也有著不同的等級劃分。根據實際情況采取不同的收獲方式，各自對應的收獲難度也是不同的。利用玉米收割機可以實現摘穗、秸稈粉碎，但是秸稈粉碎還田需要消耗大量的動力才能完成，在丘陵地區很難滿足玉米聯合收割機小型化的要求。所以要對聯合收割機進行進一步的研究，設計一種特殊的割臺部件，實現對玉米的機械化的高效收獲。

1 試驗裝置工作原理

割刀傳動裝置、割臺支架、植株輸送裝置、驅動電機等基本器件構成了玉米收獲機割臺試驗臺。其具體的工作流程是：通過變頻機的驅動，植株傳送裝置將帶穗植株運至割臺喂入的地方，然后割刀對其進行切割，再由位于割臺前面的撥禾裝置將植株橫向抓取，傳送至割臺的中間，然后通過禾鏈、分禾器、分禾器地板形成三點扶持傳送，從而完成植株傳送的橫縱交接，最后由割臺后面的傾斜夾持張緊裝置實現植株的縱向傳送和向上提升。

2 割臺關鍵部件設計及參數確定

2.1 下撥禾齒齒端與尖刀的相對位置

所謂的下撥禾齒齒端與尖刀的相對位置就是指下撥禾鏈撥齒轉動最前端時，撥齒齒端與尖刀相對于機具前進方向的間距。下撥禾齒齒端與尖刀的相對位置對于植株的橫線傳送有著直接的影響，當機具的前進速度一定時，下撥禾齒齒端與尖刀的相對位置越是靠前，橫向傳送的能力越低，反之，下撥禾齒齒端與尖刀的相對位置靠后，帶穗植株會借著慣性發生傾斜，輸送質量也會降低。因此，下撥禾齒齒端與尖刀的相對位置要適中，一般選為下撥禾齒齒端處于尖刀前3 cm。

2.2 下撥禾鏈撥齒間距

根據理論分析可知撥齒間距要適宜，一般是要大于一株玉米植株直徑與果穗最大直徑之和。植株桿直徑一般取平均值，大約是4cm左右，果穗的最大直徑一般為8 cm左右，但是撥齒間距是鏈節距的偶數倍，因此一般取15.2 cm作為撥齒間距。

2.3 下撥禾鏈線速度

對于順行收割，要想使得單株玉米可以連續喂入，就要使得撥禾裝置滿足一定的條件，使得下撥禾鏈在每經過一個撥齒間距時正好撥送一株玉米，經過理論計算，下撥禾鏈線速度一般為0.36 m/s。

2.4 下撥禾鏈水平投影與刀桿的夾角

下撥禾鏈水平投影與刀桿的夾角直接影響著玉米的橫縱交接，夾角越大，收割起來難度越小，從而橫縱交接越是順利。為了完整順利地完成橫縱交接的過程，其夾角必須比0°大，試驗分析計算得到，最適夾角為12°。

2.5 上撥禾帶狀態

上撥禾帶過程雖然并不直接影響植株的抓取和橫向運輸，但是也起著重要的輔助功能，齒端線速度的大小隨著上撥禾帶撥齒長度的大小而變化，撥齒長度越長，線速度越大，因而植株在橫縱交接過程中更容易向后傾斜。如果沒有撥齒輔助抓取植株，很容易造成植株傾斜，因此一般來講還是選擇短齒作為上撥禾帶的撥齒，一般選取的齒長為3.6 cm。

2.6 前分禾扶持攪龍

一般割臺裝置在對向前倒伏的作物進行收獲工作時對帶穗植株有一定的要求，要求帶穗植株在攪龍葉片的抓取下實現直立或者向后傾斜，所以這就要求機進速度小于攪龍葉片的后移速度，經過試驗數據分析可以測得攪龍轉速為每分鐘450轉。

3 性能指標的確定

本研究過程中保證了植株在橫縱傳送過程中在機進方向上的直立狀態，試驗性能指標為輸送質量，用攝像頭記錄在試驗過程中的全部狀態。

4 試驗結果與分析

4.1 雙行玉米收獲試驗

將上述的參數都配置在試驗臺上，按照以下步驟進行試驗：固定帶穗植株，按順序打開割刀驅動電機、割臺裝置驅動電機、分禾扶持前攪龍驅動電機；等到工作趨于穩定，將植株輸送裝置驅動電機打開；使用高速攝像裝置記錄植株在整個過程中的狀態，通過拍攝的圖片測定植株的傾斜角度，并進行記錄。相關數據表明，在此參數的設置下，可以達到半小時以上的連續喂入，并且玉米也不會出現被推倒或者折斷的現象。

4.2 倒伏玉米收獲試驗

玉米生長在田間由于環境的影響難免會出現傾斜現象，對于立姿輸送割臺來說，玉米一旦傾斜就會加大收獲難度，本割臺的設計使得玉米植株在被割刀割斷之前，分禾扶持裝置會將傾斜的植株扶持直立，這樣就降低了收獲難度。試驗結果表明后傾角度小于15°或者前傾角度小于7.5°，通過本割臺可以完成玉米植株的立姿輸送。

參考文獻

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