玉米收獲機械綜合試驗臺的研究

張亮　劉文亮　王瑛彤

摘 要：玉米收獲是一項季節性很強的工作，收獲期短，并且容易受到場地、氣候、機械可靠性等外部因素的影響。在室內進行臺架試驗，具有試驗條件可控、數據可比性強、測試方法多樣、部件的結構和參數易于改變的特點，特別是可以延長試驗時間，縮短研究周期。

關鍵詞：玉米收獲；試驗臺；臺架；試驗時間

中圖分類號：S225.5+1 文獻標識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20171032029

引言

建設完成雙行玉米收獲機械綜合試驗臺，較好地模擬田間作業的實際狀態，為玉米機械化收獲技術的研究、新型收獲裝備與部件的設計開發提供有效的室內試驗條件，并在相關行業人才培養中發揮積極作用。

1 試驗臺的結構

試驗臺主要由基礎、植株固定裝置，行走底盤、工作部件、液壓系統、供電和測控系統等組成。

1.1 試驗臺基礎

基礎由2條水泥臺構成，水泥臺長46m、寬0.5m、高0.2m；2臺外側寬2.4m，內側距離1.4m，2水泥臺中心距南墻軸線4.0m，西端距西墻5.5m，臺上鋪22輕軌，軌道長45m，2條軌道中心距1.8m。軌道用膨脹螺栓固定；水泥臺中段內側上部各預埋8mm 厚80×80鋼板15塊，鋼板間距1.8m。

1.2 植株固定裝置

獨立的部分，由2臺獨立輸送機、輸送鏈、卡槽、植株夾持板、電機及傳動系統等組成。玉米植株事先被固定在植株夾持板上，輸送鏈由驅動電機帶動，可實現玉米植株的連續輸送。

1.3 試驗的臥式摘穗部件

立式摘穗部件籽粒回收部件、剝皮部件、脫粒部件、莖稈粉碎部件、各種輸送機和收集箱均安裝在行走底盤上，由各自的驅動電機提供動力，帶動工作部件工作。

1.4 實驗臺的液壓系統

由液壓站、油箱、控制閥、換向閥、壓力表、液壓缸、管路、接頭等組成，為工作部件的液壓舉升和壓梱裝置提供動力。

1.5 供電系統作用

為試驗臺運行提供電力，在地面和行走底盤上各安裝一個供電箱，分別為植株固定裝置和隨底盤運動的部件供電。

1.6 測控系統

主要由主控計算機（上位機）、控制箱、工控機（下位機）、手持式控制器、網絡攝像頭、高速相機和系統軟件等組成。 通過主控計算機和手持式控制器可對各工作部件的驅動電機啟停和轉速進行無線控制和調整，以實現對不同工作條件和參數的模擬。 試驗區域安裝網絡監控系統，可對實驗過程進行全程的實時監控。試驗臺預留高速相機安裝位置，可對工作部件的工作過程進行高速高清拍照。

在系統軟件的界面上實時顯示當前各驅動電機的速度、扭矩、功率等負載信息，并且可以將數據連同監控畫面進行保存、標記、生成曲線和回放。 如果將上位機連接至公網IP，還能通過遠程計算機實時觀看試驗情況，甚至遠程控制，從而實現遠程農業科研信息平臺互聯互通的目標。

2 試驗臺主要指標

根據現有玉米聯合收獲機行駛速度，設計玉米植株輸送系統速度在0.8～2.5m/s（可調），試驗車速度0～2.5m/s（可調）。

玉米試驗臺的摘穗輥轉速在 800～1200rpm（可調）。

根據現有玉米種植規格，設計試驗臺株距304.8mm，行距550～650mm范轉圍內無極調節。

3 結論

本試驗臺可以分別對玉米收獲機整機和臥式摘穗部件、立式摘穗部件、剝皮部件、脫粒直收部件、莖稈粉碎和秸稈壓梱部件等的結構型式、工作原理、動力消耗、適合作業條件和最佳參數組合等進行模擬試驗與研究，具有用途廣泛、通用性強、一機多用的特點。

本試驗臺采用植株夾持板固定玉米莖稈，夾持方便、穩定，可以真實模擬田間植株站立姿態。

試驗臺的植株固定裝置和試驗車均可以最高2.5m/s的速度進行運動，試驗臺最高可以模擬18km/h條件下的高速機收作業。

試驗臺的植株固定裝置，實現了喂入速度、植株行距以及與摘穗輥相對位置可調和植株連續喂入，可模擬大小行種植和收獲時的對行、不對行情況等多種機收作業條件的實際效果。

試驗臺自帶小型液壓工作站，可對工作部件的液壓舉升系統和秸稈壓梱進行模擬試驗提供動力。

自主開發的測控系統為玉米收獲機械綜合試驗臺配備了專用軟件，并且有實時無線控制、數據采集處理、網絡監控等功能，極大地方便了試驗操控、試驗數據分析等工作。

參考文獻

[1]劉楓，范志華，劉文亮.基于ZigBee的玉米收獲機試驗臺測控系統[J].內燃機與配件，2017（2）：5-6.

[2]閆洪余，陳曉光，吳文福.立輥式玉米收獲機試驗臺的設計[J].農機化研究，2008（12）：75-78.

[3]佟金，賀俊林，陳志，梁曉軍.玉米摘穗輥試驗臺的設計和試驗[J].農業機械學報，2007（11）：48-51.

[4]張銀平.全電四驅多功能玉米收獲試驗臺設計與關鍵部件分析[D].山東理工大學，2014.

[5]范修文，李汝莘.多功能玉米收獲實驗臺的設計[J].山東農業大學學報（自然科學版），2010，41（4）：616-619，623.

[6]范修文.玉米收獲機主要工作部件試驗臺的設計與試驗[D].山東農業大學，2010.endprint