自走式割捆機設計概述

毛安石

（長春工業大學人文信息學院，吉林 長春130122）

2015年2月1日，中共中央、國務院《關于加大改革創新力度加快農業現代化建設的若干意見》是為了加大改革創新力度加快農業現代化建設提出的意見[1]。我國糧食作物品種多，種植技術先進，但由于我國機械行業技術水平與發達國家相比有著明顯的落差，導致國產農業機械的功能性遠落戶與發達國家。2015年，中共十八屆五中全會通過《中共中央關于制定國民經濟和社會發展第十三個五年規劃的建議》，將綠色發展與創新、協調、開放、共享等發展理念共同構成五大發展理念[2]。但目前，農民收獲后，造成玉米秸稈、水稻秸稈、蘆葦秸稈等遺留，而適應綠色發展的企業急需各種秸稈為原料，進行發電、造紙、飼養牲畜、手工藝品等的利用。如何將二者需求結合，就是亟待進行現代化農用設備的設計與制造，捆綁機就是符合企業需要、符合國情并促進國家經濟建設的農用機械設備之一。

1 自行走式割捆機的結構部件及工作原理

1.1 自行走式割捆機主要部件

為使捆綁機結構緊湊、輕便靈活、使用可靠、操作簡單、作業性能強，維護保養方便等優特點。主要部件應包含撥草輪，往復式切割裝置，帶式輸送器，升降油缸，驅動輪，前、后機架，傳動系統，撿拾器，撥草叉，打捆針，壓縮腔，卸草捆板，打結器，發動機，離合器等[3]。

1.2 自走式割捆機工作原理

（1）自行式割捆機結構與功能特點。現在普遍使用的方草捆撿拾壓捆機不能一次完成切割、鋪條、撿拾、壓捆等多項工作，需與割草機、摟草機或切割壓扁機配套使用，并壓捆機多為牽引式作業，回轉半徑大，不適合于種植面積比較小的草場進行飼草的撿拾打捆作業。大部分現有的收獲機械的結構不合理，生產率低，更不便在小塊地作業，無法實現站立麥稈、站立稻稈的自動化收集功能，而且收獲后的麥稈、稻稈不便于運輸和貯存。自行式割捆機轉彎半徑小，可適合小面積作業，無需配套其他動力和切割、鋪條機械，可實現在田間行走中一次完成對牧草、站立麥稈和站立稻稈的切割、鋪條、撿拾、壓縮和打捆聯合作業，收獲后的草捆便于運輸和貯存。

（2）自行式割捆機工作原理。自行式割捆機是在驅動輪的前方安裝撥草輪、往復式切割裝置和兩個帶式輸送器，撥草輪位于整機的最前端，往復式切割裝置安裝在撥草輪的后下方，兩個帶式輸送器分別安裝在往復式切割裝置的后方左右兩側。由撥草輪、往復式切割裝置和帶式輸送器組成割臺，割臺升降油缸的一端與割臺后端連接，其另一端與驅動輪橋連接，驅動輪橋安裝在驅動橋管梁上。驅動輪橋的上方是駕駛室，駕駛室的后方安裝發動機。離合器、傳動系統和換向齒輪箱位于發動機的下方。萬向節裝置的一端與換向齒輪箱連接，其另一端與飛輪連接。機架鉸接桿把前機架和后機架兩部分聯接在一起，兩個轉向油缸分別安裝在機架鉸接桿的兩側，機器通過轉向油缸實現轉向。飛輪后方的機架上安裝升降油缸，通過支承輪的軸，可實現撿拾器、輸送攪龍的升降。飛輪、齒輪箱和曲柄連桿機構位于萬向節裝置的后方，壓縮活塞連接在曲柄連桿機構后端。撥草叉位于壓縮活塞的下方并且安裝在喂入通道內。撿拾器位于輸送攪龍的前下方。輸送攪龍位于撥草叉的下方，連接在割臺兩邊側板上。壓縮腔位于支承輪的上方，與喂入通道的上方連接。監控系統、草捆長度控制裝置和打結器位于壓縮腔的上面，打結器安裝在草捆長度控制裝置的前面，監控系統安裝在打結器的后面。打捆針位于壓縮腔的下面、喂入通道的后面。草捆密度調節裝置安裝在壓縮腔的后部。發動機動力實現驅動輪行走的同時，一部分動力傳遞給撥草輪、往復式切割裝置和帶式輸送器，完成撥草、撿拾和輸送動作，另一部分動力完成往復壓縮動作和打結動作。

2 切割裝置要求與結構

2.1 割捆機對切割裝置的要求

切割裝置工作效率直接影響割捆機整體工作效率。因此必須具備以下幾個特點：一是無漏割和堵刀現象。不僅要求切割裝置在結構上能很好地滿足前置作業的需求，在材料上也要提出韌性和硬度、鋒利度要求。二是結構簡單并易于維修與更換，作業過程中可能會與堅硬物接觸而損壞，要易于更換。三是保持運動平穩，減小振動，收獲作業中的運動平穩，可降低落粒損失。

2.2 往復式切割裝置結構示意圖

往復式切割裝置主要由支承和刀片兩部分組成，配備其他附件和傳動裝置。切割部分的動刀片兩側有刀刃。刀刃分光刃和齒紋刃兩類。光刃切割時載荷較小，割茬相對整齊，需經常磨刀，致使損耗較快、壽命短。齒紋刃刀片基本不磨刀，雖然切割時載荷較大，但是使用方便。切割部分的定刀片為支承結構。護刃器用于保護切割裝置并起到機架的作用，保持支撐裝置的正確位置，能對秸稈進行分束以及利用護刃上舌與支撐裝置構成兩點支承等。壓刃器用于保持動、定刀片之間的剪切間隙，防止切割裝置在運動中抬起。有時還需要用到摩擦片。往復式切割裝置結構示意圖如圖1所示。

圖1往復式切割裝置結構示意圖

2.3 圓盤式切割裝置

為提高往復式切割裝置的工作效率，也可將割頭部分改為圓盤式結構。此類切割裝置的切削刃在水平面內作直接回轉運動，運轉相對平穩，其切削效果強于往復式切割裝置。為了適應較高的作業速度和提升對環境的適應性，使用鉸鏈刀片。近年來國外回轉式機型發展較多，并有逐步擴大的趨勢。鉸鏈刀片的多圓盤式的切割裝置，如圖2所示。

圖2鉸鏈刀片的多盤式切割裝置結構示意圖

3 自走式割捆機發展趨勢

為適應現代化農業發展需要，我國很多割捆機制造企業研發的新機型，結構與功能逐漸向歐美等國際企業生產的現代化農用機械靠攏，但由于我國耕地形式、經營方式以及經營者的經濟狀況等因素影響，我們要有自己的設備特點。針對國內需求來研發和制造符合實際的設備，分型號分檔次來制造設備，不能大批量的向歐美等國制造特大型的割捆機。盡力設計小展臂高機動性的農用機械，提高壓縮腔壓縮性能，大幅減小出捆后秸稈的占用空間，降低儲存和運輸成本。

4 結 語

國內的割捆機正處于功能開發階段，設計與制造中要適應國情，滿足現代化農業需要，不能一味追求高性能，而忽視了成本的提高。要在其滿足使用功能的條件下，降低研發成本。使農民買得起，用得好。