水稻秸稈聯(lián)合收獲一體機(jī)的研究

劉英楠+衣淑娟+李衣菲+陶桂香

摘 要：針對(duì)水稻收獲環(huán)節(jié)存在的問題以及目前水稻收獲的要求，提出水稻撿拾、脫粒、打捆一體機(jī)的總體思路：通過對(duì)現(xiàn)有水稻撿拾、脫粒裝置的改造，得出最佳結(jié)構(gòu)形式和參數(shù)組合，完善目前現(xiàn)有的撿拾、脫粒裝置；通過對(duì)水稻秸桿打捆機(jī)結(jié)構(gòu)的研究，實(shí)現(xiàn)邊收割邊打捆，收割完成，打捆結(jié)束一體作業(yè)。

關(guān)鍵詞：水稻秸稈收獲一體機(jī)；工作原理、打捆

引言

作為人們?nèi)粘Ｉ钪械闹饕Z食水稻來說，它的副產(chǎn)品水稻秸稈的用途非常廣泛，不但可以粉碎后作為有機(jī)肥料使用而且還可以二次加工為工業(yè)所利用。水稻秸稈作為木材代替品，有很多的用途，比如制造建材、造紙?jiān)系龋煌瑫r(shí)，作為牛、羊、馬的飼料又具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。除此之外，還可以作為菌類的培養(yǎng)基以及生物的發(fā)電原料。可見，水稻秸稈的用途深入到人們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€(gè)環(huán)節(jié)。但是水稻秸稈的浪費(fèi)以及焚燒對(duì)環(huán)境的影響一直沒有解決，為了完善水稻收獲機(jī)械化技術(shù)發(fā)展，亟待解決的問題就是成功研制與水稻收獲機(jī)械掛接的水稻打捆機(jī)，實(shí)現(xiàn)水稻收割打捆一體化。

1 打捆機(jī)結(jié)構(gòu)

1.1 打捆機(jī)機(jī)結(jié)構(gòu)方案

為了實(shí)現(xiàn)秸稈收集與收割同時(shí)進(jìn)行，在全喂入水稻聯(lián)合收割機(jī)的基礎(chǔ)上增加秸桿收集打捆裝置。水稻秸稈打捆裝置主要有一下幾部分組成：接收機(jī)構(gòu)、輸送機(jī)構(gòu)、壓縮機(jī)構(gòu)、打捆機(jī)構(gòu)以及卸料等。

1.2 工作原理過程

稻谷秸稈聯(lián)合收割一體機(jī)的工作過程：撥禾輪首先將水稻放逐撥向割刀，讓割刀將谷物割倒，撥禾輪隨機(jī)將谷物推倒到割臺(tái)上，割臺(tái)輸送攪龍將割倒的水稻送到伸縮撥指機(jī)構(gòu)，撥指機(jī)構(gòu)把攪龍輸送的水稻拋至輸送槽，輸送槽的耙齒將送來的水稻從槽底源源不斷地輸送給脫粒結(jié)構(gòu)，水稻進(jìn)入脫粒機(jī)構(gòu)后，由于受到滾筒高速釘齒的打擊以及水稻在作螺旋運(yùn)動(dòng)的過程中不斷地與凹板篩碰撞，大部分谷粒脫下，并通過凹板篩、清糧篩后落入集谷攪龍，經(jīng)揚(yáng)谷器拋送到糧箱包裝。被脫粒機(jī)脫干凈谷粒的秸桿由于被凹板篩阻留無法通過篩孔，從出草口被滾筒釘齒拋出。拋出的水稻秸稈被分批送入壓縮室，壓縮成草片，再被送到聚桿臺(tái)，當(dāng)草片達(dá)到一定量，通過打捆機(jī)構(gòu)將草片打捆，最后被卸下，如圖1所示：

1.3 水稻秸桿收集打捆裝置的主要參數(shù)：

禾稈捆扎成型尺寸（mm）：280X280X300

壓縮后禾桿片密度（g/cm3）：0.2～0.3（新鮮秸稈）

秸稈壓緊力（MPa）：0.1～0.12

壓縮室尺寸（mm）：300X300X10000

活塞速度（轉(zhuǎn)/分）：240

2 水稻秸稈打捆機(jī)關(guān)鍵技術(shù)的設(shè)計(jì)

秸稈打捆結(jié)構(gòu)主要由以下四部分組成：秸稈收集機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、壓縮裝置、打捆機(jī)構(gòu)、卸料裝置等。由于這些機(jī)構(gòu)加在水稻聯(lián)合收割機(jī)上，會(huì)對(duì)水稻聯(lián)合收割機(jī)的重心產(chǎn)生影響。因此，我們?cè)诎凑沾蚶C(jī)構(gòu)的時(shí)候要嚴(yán)格的考慮其組成的零部件尺寸、功率、結(jié)構(gòu)的合理性及實(shí)用性。

2.1 秸稈收集機(jī)構(gòu)

我們?cè)谂挪菔饺谷胨韭?lián)合收割機(jī)上安裝了秸稈收集機(jī)構(gòu)，目的是為了將水稻聯(lián)合收割機(jī)排除的稻草收集并分批送入壓縮室，實(shí)現(xiàn)接到的稻草一一輸送給壓縮室的功能。接草的過程是將聯(lián)合收割機(jī)上排出機(jī)型排除的稻草收集在聚草箱里，然后通過單支承切割將雜亂的稻桿按一定量分離，依次送至壓縮室。

2.2 壓縮機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

為了減小秸稈的體積，便于運(yùn)輸，設(shè)計(jì)了壓縮裝置，在此裝置中，通過聯(lián)合收割機(jī)的傳動(dòng)統(tǒng)，將運(yùn)動(dòng)傳出。根據(jù)小捆鮮草壓縮曲線，新草的壓緊力為：F=1.36A·P=1.36×0.0282×0.12×106=127.9N（1.36為秸稈與壓縮室擠壓系數(shù)）；曲柄的轉(zhuǎn)速n=240（轉(zhuǎn)/分，通過變速機(jī)構(gòu)使送草次數(shù)與壓縮次數(shù)的比為1：1。

2.3 打捆機(jī)構(gòu)及原理

打捆機(jī)構(gòu)由以下幾部分組成：分別為有捆繩制動(dòng)器、防松桿，捆繩導(dǎo)管、打捆針、打結(jié)器、打結(jié)離合器、打結(jié)壓繩板和割刀片等。

如圖 2 所示，秸稈收集機(jī)構(gòu)將禾桿送入壓縮室，經(jīng)壓縮機(jī)構(gòu)壓縮的禾桿片經(jīng)輸送器送到聚桿臺(tái)和捆繩導(dǎo)向板之間，由打結(jié)器離合控制桿支持，當(dāng)聚集的禾桿片達(dá)到一定大小的捆束尺寸，打結(jié)離合器控制桿轉(zhuǎn)動(dòng)，使打結(jié)離合器控制桿脫開，壓緊桿轉(zhuǎn)動(dòng)并壓住草捆，確定草捆的尺寸，離合器開始轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)打捆針回轉(zhuǎn)，將捆繩繞在捆束上，捆繩被打捆針的頂端經(jīng)打結(jié)嘴移動(dòng)打結(jié)器壓繩板上，與開始被夾持的捆繩頭一起扎緊，至打結(jié)器回轉(zhuǎn)一周后，結(jié)束打捆動(dòng)作，分割板推出捆束，并關(guān)閉打結(jié)器控制桿，等待下一次捆草的聚集。

結(jié)束語

通過對(duì)現(xiàn)有水稻撿拾、脫粒裝置的改造，在原有的全喂入水稻聯(lián)合收割機(jī)的稻谷收割基礎(chǔ)上，增加秸稈打捆功能。完善目前現(xiàn)有的撿拾、脫粒裝置，實(shí)現(xiàn)邊收割邊打捆，收割完成，打捆結(jié)束一體作業(yè)。打捆機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，便于操作和維護(hù)，打捆可靠。可大大降低秸稈回收的成本，為開展水稻秸稈資源綜合利用打下良好的基礎(chǔ)。

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作者簡(jiǎn)介：劉英楠，講師，主要從事水稻收獲機(jī)械化研究。

通訊作者：衣淑娟，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事水稻收獲機(jī)械化研究。