雙行玉米收獲機關鍵部件試驗臺的設計

劉文亮 王新陽 胡浩 姜彩宇 李健 張亮

摘 要：結合市場上主流玉米收獲機的結構，借鑒已有試驗臺的性能與特點，設計了雙行玉米收獲機關鍵部件試驗臺。并通過對供電系統、控制系統、數據處理系統的研究，開發了玉米收獲試驗臺無線測控系統，實現了玉米收獲試驗臺的無線控制、數據處理、網絡監控等功能。經運行檢測試驗，該試驗臺工作性能良好。

關鍵詞：玉米收獲機；試驗臺；設計

中圖分類號：S225.51 文獻標識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.10.001

基金項目：吉林省農機院項目-玉米收獲試驗臺無線測控系統的研究（CZ201705267）；吉林省財政基本科研經費項目-玉米收獲機械綜合試驗臺建設（CZ201705268-2）

作者簡介：劉文亮（1983-），男，吉林長春人，副研究員，大學本科學歷，主要從事農業機械自動化技術，E-mail：48850546@qq.com。

0 引言

雙行玉米收獲機關鍵部件試驗臺，模擬玉米收獲機在田間工作時的實際狀態，能夠為玉米收獲機關鍵部件的技術研究、整機工作的協調性、長時間不間斷的試驗研究提供條件支撐。

1 整體結構

雙行玉米收獲機關鍵部件試驗臺長69 m、寬7 m、高3.2 m，主要由試驗臺基礎、玉米植株輸送系統、試驗車、工作部件、控制系統、顯示系統等組成（如圖1所示）。其中，工作部件包含臥式摘穗部件、剝皮部件、脫粒部件和莖稈粉碎部件幾部分。

2 試驗臺基礎

基礎由兩條長46 m、寬0.5 m、高0.2 m、間距1.4 m的混凝土水泥臺構成，水泥臺刷灰色漆面，并在一側水泥臺側方布置電纜線槽（如圖2）。水泥臺上用膨脹螺栓固定22﹟鋼軌，軌道中心距1.8 m。水泥臺中間段內側上部預埋80×80 mm鋼板15塊，鋼板厚度8 mm，間距1.8 m，用來固定玉米植株輸送系統支架。

3 玉米植株輸送系統

玉米植株輸送系統是獨立的部分，布置在兩條水泥臺之間靠中的位置，由電機驅動（如圖3）。通過改變輸送鏈上卡槽的左右位置和植株在夾持板上的狀態，模擬田間不對行收獲和植株倒伏狀況。根據現有玉米種植規格，設計試驗臺株距304.8 mm，行距550～650 mm范圍內無極調節。玉米秸稈被固定在夾持板（如圖4）上，與試驗小車做相對運動，由變頻器調節速度，模擬玉米收獲機在田間的作業，速度可在0.8～2.5 m/s間調節。

4 主要工作部件

4.1 試驗車

試驗車用于安裝動力裝置及工作部件，主要材料是槽鋼，長4 m、寬2.4 m、高1.54 m、離地間隙06 m。安裝有四鋼輪，采用前輪驅動；通過變頻器調節速度，實現從0～3 m/s無級控制；倒車由電機反轉實現（如圖5）。

4.2 臥式摘穗部件

摘穗割臺為摘穗板拉莖輥摘穗，可收獲兩行玉米，行距600 mm，摘下果穗通過螺旋攪龍、刮板輸送機送至剝皮或脫粒裝置。拉莖輥轉速800～1200 r/min可調，由變頻器調節。液壓油缸調節摘穗部件與地面傾角。

4.3 剝皮裝置

剝皮裝置由6對聚氨脂橡膠輥組成3通道的剝皮輥組合，設4組指式壓制器和1組指式布料器。剝皮后果穗送入果穗箱中，苞葉由螺旋攪龍送入料倉，落粒通過板孔落入籽粒回收箱。剝皮輥轉速300～400 r/min，由變頻器調節（如圖6）。

4.4 脫粒裝置

脫粒裝置為單軸流紋桿、釘齒滾筒組合式，滾筒直徑400 mm、長1300 mm，轉速400～1200 r/min，喂入量5～7 kg/s，總功率15 kW（如圖7）。脫出籽粒經振動篩清選裝置（如圖8）過篩后送入糧倉，雜余輸入料箱。脫粒裝置安裝在試驗車中部，與剝皮裝置互換。

4.5 莖稈粉碎裝置

為雙甩刀、螺旋排列刀輥，刀輥直徑400 mm，幅寬1050 mm，轉速1800～2400 r/min。粉碎莖稈拋入螺旋輸送器輸送至莖稈箱。螺旋輸送攪龍直徑260 mm、轉速200 r/min，總功率15 kW。 留茬高度由液壓油缸調節（如圖9）。

4.6 輔助部件

為了實現脫粒裝置與剝皮裝置互換，豐富試驗臺的功能，我們還專門設計制造了剝皮落粒振動篩清選裝置和果穗升運裝置，配合完成剝皮機的性能試驗。

5 供電系統

有固定電源和移動電源兩部分，固定電源容量5.5 kW，移動電源容量54 kW，分別為植株固定裝置和試驗車工作部件供電。電源箱總開關200 A，設12個三相回路和一組單相回路。箱面配電流表、電壓表、指示燈和開關。電力由架空滑觸線供給，滑觸線為銅制，容量180 A，架空高度3.5～4 m，長度45 m。電源由滑觸線進入電源箱，從電源箱出來在試驗車底部分流到各工作部件（如圖10）。

6 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。液壓站設在行走車上；液壓油箱為圓形；齒輪泵固定在油箱上，由3 kW電機驅動，為割臺和莖稈粉碎裝置的高低位置調節提供液壓動力，模擬不同高度試驗（如圖11）。

7 電機控制系統

玉米秸稈喂入裝置、行走車、夾持輸送裝置及摘穗裝置等工作部件均由獨立電機驅動，避免各部件間的相互干擾。各驅動電機輸出端安裝有扭矩傳感器，用于檢測工作部件的轉速、扭矩和功耗等運行參數。可以根據試驗要求改變各驅動電機的轉速，以實現對玉米收獲機不同工作參數的模擬（如圖12）。

8 操作系統

由主控計算機（如圖13）、控制箱、工控機、手持式控制器（如圖14）、網絡攝像頭、高速相機等組成。該系統通過在試驗臺工作部件中部署若干個扭矩傳感器終端節點，

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采集轉速、扭矩和功耗等運行參數，通過無線網絡上傳至上位機顯示并進行控制操作，同時實現了手機等智能終端的遠程訪問。可以對試驗臺進行實時無線控制、數據采集處理、網絡監控等功能，達到玉米收獲機械綜合試驗臺自動化控制、試驗數據分析的目的。

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