牧神4LZ-8A 型自走式半履帶谷物聯合收割機的研制

徐玉龍，張俊三，李遠良

（ 新疆新研牧神科技有限公司，新疆 烏魯木齊830013）

0 引言

結合我國現階段農業發展的基本國情，綜合考慮了各個糧食產區，尤其是新疆、河南、河北、東三省的種植模式和各種農作物的收割時間，適應市場需求我公司研制出4LZ-8A 型自走式半履帶谷物聯合收割機，該機作業時間長、收割效率高、性能優良，通過更換不同的收獲割臺，可以收割小麥、水稻、高粱、大豆、玉米等多種農作物，收割時間可以從每年夏糧收割開始的五月， 一直延續至東北地區玉米收割的十二月。同時該機還配置了三角履帶和液壓四驅系統，能適應各種惡劣的地況。

1 結構特點及工作原理

1.1 結構特點

牧神4LZ-8A 型自走式半履帶谷物聯合收割機在原有谷物聯合收割機基礎上增加了半履帶行走、靜液壓驅動和液壓四驅等先進技術。

其主要由收獲割臺、駕駛臺、過橋、半履帶及液壓前橋、軸流滾筒及凹板、承種盤、風扇總成、底部攪龍、后橋連接橫梁、清選系統、液壓四驅轉向后橋、左右側壁、尾架、尾梯、排草輪、發動機、糧箱、糧食升運器、雜余升運器、駕駛室、傳動系統、液壓系統及電器系統等工作部件組成（圖1）。

1.2 工作原理

收割機工作時，農作物通過谷物收獲割臺進入過橋輸送系統，在脫粒滾筒高速轉動下，滾筒前端的螺旋葉片將收獲的物料強制喂入，推入至滾筒脫粒系統中，經過脫粒和分離的物料下落至滾筒下方的清選系統，在蝸殼風機和兩層往復式清選篩的作用下完成清選作業，清選后的谷物籽粒和一部分穎殼、碎草等較小的雜質因為重量、風阻和體積不一樣，會分別掉落至清選系統下方的糧食和雜余底攪龍中， 其余莖稈、雜草等較大的雜質會從滾筒后部排出，在排草輪的作用下排到機體外。 清選干凈的谷物籽粒在糧食攪龍的作用下，通過糧食升運器進入糧箱；沒有清選干凈的物料，在雜余攪龍的作用下通過雜余升運器，進入脫粒滾筒進行復脫后再運送至糧箱[1]。 機具的工作流程：

此機具可以收獲多個品種農作物，所以在設計機具時，所有的工作部件參數都可以實現按需調節。 可以根據農作物的品種、產量、含水量的不同按具體情況調節清選風機的轉速、風口風向、清選篩篩片的開度大小、脫粒滾筒的轉速、脫粒滾筒和凹板的間隙等工作參數。

2 主要技術參數

3 技術創新及特點

3.1 三角履帶

此機具采用三角履帶代替傳統的輪胎，與輪式收割機相比，三角履帶具有以下特點和優勢：

（1） 結構優勢。 以三角橡膠履帶代替了傳統的輪式行走， 使用支重輪系和橡膠履帶支撐全車重量，此結構承載力大、抓地力強、重心穩定、牽引力大、爬坡性能良好、移動靈活[2]。

（2） 適用范圍廣。能適應水稻田、泥濘的田間道路和崎嶇的山路等復雜惡劣的路況，不僅可以收割傳統谷物收獲機能夠收割的小麥、高粱、玉米等旱地，也可以適用水稻等水田，同時還能在山區收割輪式機具無法進入的地塊。

（3） 轉彎半徑小。轉彎時可以使用單邊制動，使一邊履帶制動，另一邊履帶轉動，能實現原地轉彎，尤其適應狹窄地塊和復雜的地形， 也節省了作業時的轉彎、掉頭時間。

（4） 保護農田。 橡膠履帶式行走裝置增大了機具與地面的單位接地面積， 不傷害農田和柏油路面，具有良好的行駛及通過性能， 降低了對農田地面的損傷。 輪式收割機與地面的單位接地面積小，被碾壓過的農田會出現板結狀況，不利于后期的翻地和播種工作， 而橡膠履帶對地面的接地面積是輪胎的數十倍，對農田地面幾乎沒有損傷。

（5） 提高經濟效益。 現在國內的水稻收割以2-5 kg 喂入量小型全履帶式水稻收割機為主，8 kg 喂入量水稻收割機的收割效率是傳統收割機的2-3 倍，縮短了收割期的同時還增加了經濟效益。 能夠錯開不同農作物的收獲時間，延長機具作業時長，而且能適應各種復雜地況，收割輪式機具無法進入的地塊，相應的收割費也更高。

3.2 電液控制

（1） 靜液壓驅動。 行走系統采用靜液壓驅動方式替代傳統的機械變速箱驅動， 使用進口液壓元件，故障率低，提高了機具工作效率，降低了企業售后服務成本，靜液壓驅動系統由設置在駕駛室控制臺上的電控手柄控制，能實現行走無級變速功能，這種結構傳動簡單，操縱靈活，更便于農機手操作。

（2） 液壓四驅轉向后橋。后橋采用液壓四驅系統，相對于傳統的機械四驅后橋而言，液壓四驅系統取消了機械四驅后橋繁瑣的傳動裝置，尤其是從前橋變速箱傳動動力到后橋使用的貫穿機具底部的傳動軸，減少了故障出現點，也方便了機具底部風機裝置和底攪龍的空間排布。 液壓四驅系統結構簡單，只需要連接相應的液壓管路即可，由駕駛室控制臺上的翹板開關實現一鍵式啟動。

（3） 采用機電液一體化技術。 本機具多處工作部件實現了機電液一體化，清選風機轉速、脫離滾筒轉速、升運器攪龍轉速、漏糧損失率等實時數據會通過安裝的傳感器采集， 顯示在駕駛室內的車載終端上，實現實時監測，及時報警，并且可以通過駕駛室控制臺上的電控手柄和翹板開關來調節各項參數，將機具迅速調節至最佳工作狀態[3]。

4 試驗情況

目前，牧神4LZ-8A 型自走式半履帶谷物聯合收割已經完成了兩輪樣機的試制，具體完成情況如下：

2018 年9 月，由新疆機械研究院股份有限公司下屬的全資子公司吉林牧神機械制造有限公司承擔并完成了第一臺樣機的試制工作， 同年10 月在黑龍江遜克縣梅山村完成了約66.7 hm2小麥和33.3 hm2大豆的收割工作，試驗效果良好，谷物損失率和破碎率等各項性能指標都達到了產品設計要求。 試驗過程中也發現了一些問題，主要表現在以下幾個方面：

（1） 第一輪樣機發動機動力設計為128.6 kW（175 hp），但是高速收割時發現動力略顯不足，在收獲小麥時，因為是全喂入收獲，滾筒消耗動力較多，再加上梅山村位于小興安嶺深處，常年多雨，道路崎嶇，工作地況泥濘不堪，履帶消耗動力過多，高速收割時發動機會出現掉轉速的情況，使得收割效率較低。

（2） 制動系統沒有單邊制動功能，在小地塊工作和崎嶇山路上行駛時轉彎和掉頭比較慢。

（3） 個別國產電器、液壓元件和插接件在惡劣工作環境下出現損壞。

針對以上問題，2019 年1 月至3 月， 技術中心組織項目組研發人員認真分析， 全面總結2018 年樣機試制和實驗時出現的問題，將發動機動力從128.6 kW（175 hp）提升至139.6 kW（190 hp），制動系統增加了單邊制動功能，全部使用高端進口液壓元件，電器元件和插接件都做了防水處理，同時重新優化和改進了部分機械結構。 于2019 年9 月在吉林牧神機械制造有限公司完成了第二輪樣機的試制工作， 同年10 月在黑龍江綏濱農場完成了約66.7 hm2水稻和133.3 hm2玉米的收割工作，機具整體表現良好，尤其是三角履帶未出現一次故障，同時也解決了第一輪樣機出現的問題，機具的收割性能也有了進一步的提升，得到了當地農民和收割機用戶的一致好評。

牧神4LZ-8A 型自走式半履帶谷物聯合收割一機多用，結構緊湊，操作方便，機電液一體化程度高，能適應各種復雜地況，具有很好的市場推廣前景。