立式集禾式玉米聯合收獲機研究設計

陳建林

（天津市農業發展服務中心，天津 300061）

立式集禾式玉米聯合收獲機的研究開發改變傳統的玉米收獲方式，為了改變傳統的摘穗方式，節約材料，簡化結構，實現玉米收獲機的模塊化設計，對整體玉米收獲機的功能部件進行拆分，使立式側輸送集禾玉米收獲機降低維修成本，不需要專業的維修人員即可完成對機器的維修與保養，實現拆卸的方便性與簡單化，實現模塊化設計可使再加工制造和批量生產過程中實現磨具的多次利用，使磨具的成本可以分攤給多個機器，實現流線設計制造和模具的多次重復利用，從而降低加工制造的累積成本。

1 開發目的

立式集禾式玉米聯合收獲機是在玉米植株經分禾器分禾后，由撥禾器強制撥送，同時從根部切斷莖稈；經過橫向立式排莖輸送，實現有序化排莖輸送至立式夾持輸送道提升輸送使植株進入摘穗機構摘穗完成莖穗分離；果穗被輸送到集穗箱或直接行走卸糧，莖稈由粉碎滾筒切碎，可拋撒還田或收集處理。

玉米植株在收獲過程中，在全幅范圍內進入幅寬，被安裝在前割臺上的前后2排割刀架上安裝的對應行數分禾器分禾，分別進入前后2組割刀前方以及橫向輸送滑道，被割刀割莖后的玉米植株莖稈由前排撥禾鏈撥禾指實現有序化排列橫向輸送，在完成橫向輸送任務后由橫向輸送鏈過渡交接給立式夾持輸送道，由縱向布置的立式輸送夾持道完成縱向輸送任務，2組縱向夾持輸送道分別將輸送至摘穗輥的玉米植株喂入至摘穗輥[1]進入口，由2組摘穗輥分別完成各自對應夾持輸送道提升輸送的玉米植株的莖穗分離任務，實現了玉米果穗與莖稈的分離，玉米果穗與提升道提升輸送至果穗箱，莖稈被縱向布置的疏導裝置輸送至縱向布置的秸稈粉碎裝置，粉碎后的玉米秸稈通過拋撒口拋撒至一側。2套割莖裝置、2套立式側輸送提升裝置、2套摘穗裝置分別獨立完成割莖、輸送和摘穗任務。

2 設計說明

2.1 （立式割臺）不拘行距橫向立式集禾有序排莖割臺

小分禾器將植株導禾喂入割臺,由被動從動撥禾輪將割莖后的玉米植株強制喂入橫向滑道，采用橫向往復式割刀全幅寬內切割，割后植株橫向集中有序排莖,玉米植株進入橫向滑道后,由上下撥禾鏈將玉米植株輸送向夾持提升鏈一側,植株整齊排列為輸送和后續處理創造必要條件。同時，割臺變成立式結構，質心后移，減少機器縱向長度（力臂）和質量，解決了現有產品前懸掛系統質量大所造成的機組不平衡問題。

2.2 縱向夾持輸送雙通道（立式夾持側輸送提升道）

方案采用割莖后立式集禾橫向排莖輸送，向右側的立式側輸送夾持鏈輸送有序排列的莖稈，進行縱向排序夾持提升輸送。立式夾持提升鏈安裝帶有撥禾指的長輸送撥禾鏈、U型卡、夾持彈簧、夾持滑道、聯結支架、輔助夾持皮帶。經過橫向立式輸送排莖向一側輸送，通過橫向撥禾鏈有序排莖，橫向撥禾鏈帶動從動撥禾輪實現橫向立式輸送與縱向立式輸送的交接，由立式夾持提升鏈將有序排列的玉米植株立式提升輸送至縱向布置的摘穗輥。

2.3 后置式縱向摘穗輥（摘穗單體）

由立式側夾持輸送鏈輸送有序排列的玉米植株進入縱向布置的摘穗輥[2]后，分別由與2條夾持輸送提升鏈對應的2對摘穗輥完成2條輸送提升鏈夾持輸送的玉米植株摘穗任務，實現莖穗分離。摘穗臺上布置2對摘穗輥完成2條立式夾持輸送鏈輸送有序排列的玉米植株的莖穗分離任務。2對摘穗輥為輥式，由高低輥組成，完成莖穗分離后的玉米果穗經低輥落入果穗輸送提升鏈軌道，由果穗提升鏈將果穗輸送提升至果穗箱滑道，實現果穗入倉。實現莖穗分離后的玉米莖稈經下滑軌道由輔助導向桿導向輸送至秸稈粉碎滾筒，秸稈粉碎裝置采用甩動刀軸式，對秸稈實現切割粉碎搓揉。

2.4 秸稈粉碎裝置

被往復式割刀割莖后的玉米植株,經過橫向輸送鏈的集中有序排列并橫向輸送，再由立式側輸送鏈夾持輸送玉米植株于摘穗輥入口，由縱向布置的2對摘穗輥分別完成各自輸送軌道輸送來的玉米植株的摘穗任務[3]，實現玉米植株的莖穗分離，玉米果穗經過果穗提升輸送鏈的撥指連續輸送至玉米果穗箱中，經過莖穗分離的玉米莖稈,經過安裝在介軸上的疏導板輔助完成拉莖任務，經過高速旋轉的粉碎滾筒的動刀與定刀的相互作用，并由安裝在動刀軸上的動刀片完成莖稈切割粉碎。

玉米莖稈進入粉碎滾筒，由粉碎滾筒的動刀對玉米莖稈進行粉碎搓揉，粉碎搓揉后的玉米莖稈被粉碎滾筒均勻拋撒至田間，實現秸稈的粉碎還田，或由物料出口拋撒至跟隨的回收車中，實現玉米秸稈的回收青貯，可使玉米秸稈多樣化、資源化合理利用。

3 解決的技術難點

3.1 立式割臺（不拘行距橫向有序排莖割臺）

小分禾器將植株導禾喂入割臺，采用前后兩排橫向往復式割刀全幅寬內切割，切割后植株被安裝在割臺掛接架上的橫向撥禾鏈橫向集中有序排莖輸送。植株整齊排列為有序排莖立式夾持輸送和后續處理創造必要條件。同時，割臺變成立式平面結構，質心后移，減少機器縱向長度（力臂）和質量，解決了現有產品前懸掛系統質量大所造成的機組不平衡問題。①立式割臺前方安裝有小分禾器，小分禾器側下沿安裝有帶撥指的攏莖鏈條，左后側安裝有被動撥輪。采用小分禾器在幅寬內分禾，帶撥指的攏莖鏈條與被動撥輪輔助導入的方式將玉米植株分禾集束。②后兩排往復式割刀，全幅范圍內將玉米植株切斷，植株帶穗進入橫向輸送滑道，為立體輸送準備條件。③與前后兩排往復式割刀相對應，后側具有前后兩橫向輸送滑道，輸送滑道后側安裝有上、中、下3排有序輸送鏈條，對進入橫向滑道的帶穗植株進行有序排列。

3.2 縱向夾持輸送雙通道（半封閉立式縱向夾持輸送提升系統）

被割莖后的玉米植株從立式割臺橫向輸送至縱向夾持輸送雙通道，并由下端安裝的帶撥指的提升鏈條夾持植株下部，上端安裝有輔助夾持皮帶，扶持植株上部，使輸送過程中植株上下保持同步，即保持立式輸送。果穗是在秸稈和葉子的保護下輸送、提升，不會受到沖擊、剪切、擠壓、摩擦和振動等物理因素的影響而造成掉粒損失，也不會使枯萎果穗掉落。①縱向夾持輸送雙通道在左側配掛，與橫向輸送滑道相對應，其雙通道分別夾持輸送前后兩橫向輸送滑道有序排列的玉米植株。②下端安裝有U型卡，U型卡帶有彈簧座，可以隨植株莖稈的粗細而改變夾持預緊力，帶有撥指的撥莖提升鏈條可實現有序提升輸送。③雙通道防止過于密集而使植株輸送過程中發生錯位在輸送道中堵塞。

3.3 集中摘穗裝置

集中摘穗裝置有2組摘穗道，整機只有2套摘穗機構，充分利用摘穗輥的摘穗能力，簡化結構，減輕質量，減少動力消耗。并且在摘穗輥上部安裝有彈性保護板，有效防止果穗啃傷和籽粒損失。①集中摘穗機構，此機構簡化現有機型收獲行數與摘穗輥組數一致的設計形式，使全幅收獲的植株，通過橫向與縱向輸送，在后方實現集中摘穗。②摘穗輥上方安裝有彈性保護板，此保護板由塑料、尼龍類塑料或皮革材料制成，有效防止果穗啃傷和籽粒損失。③后方安裝的集中摘穗裝置為莖穗分離后的果穗輸送、莖稈處理減少輸送路徑，避免長距離輸送的損失。

3.4 多用途秸稈處理裝置

秸稈從摘穗輥出來立即進入秸稈粉碎滾筒，經過高速旋轉的粉碎滾筒的粉碎，可以根據動力儲備提高粉碎強度，滿足作為飼料的要求。也可以更簡便地拋撒，直接還田。①秸稈處理裝置縱向布置，拋撒口呈“一”字狀，實現秸稈粉碎后向一側集中拋撒，便于撿拾。②可在秸稈粉碎裝置后端部安裝推送拋出機構，使粉碎搓揉后的秸稈拋撒在回收車中，作為飼草利用。③割莖后的立式輸送，使切割后的莖稈不在與地面接觸，減少粉碎搓揉后的含泥率和含雜率。④莖稈拉棄后通過導稈溜槽銜接進入秸稈粉碎裝置，在導稈溜槽下端部加裝有主動喂入裝置，保持輸送暢通。⑤可拆除秸稈粉碎裝置，秸稈通過導稈溜槽集束整稈放鋪在地面。

3.5 機組行進間卸糧裝置

機組行進間卸糧，對減少機具輔助作業時間，降低人工作業強度，提高機具生產效率，起到相當重要的作用。本設計采用雙向卸糧口設置，采用旋轉軸改變卸糧口的方式，可以直接卸入糧倉或卸入跟隨運輸車中，隨時運回。這樣徹底解決了收獲與運輸能力的組織協調問題。加裝換向運轉裝置，使本機在無跟隨卸糧車的情況下，動力與二次提升裝置嚙合，提升輸送至糧倉，有隨機械輛車的情況下，將動力嚙合與提升拋出裝置，直接將果穗卸到運輸車中，減少停車卸糧次數，提高作業效率。

4 設計結論

我國玉米收獲機主要有自帶動力的自走式玉米聯合收獲機、懸掛式玉米聯合收獲機。由于我國拖拉機品牌多、型號雜，導致懸掛式玉米收獲機在發展中遇到瓶頸。然而，我國拖拉機保有量多，作為收獲動力機械潛力巨大，同時懸掛式玉米收獲機與自走式玉米收獲機相比價格低廉，但功能一致。因此，研究開發與拖拉機實現通用化、快速掛接的通用懸掛架，是快速提高玉米機械化收獲水平的重要技術手段。

基于以上現實需要，開展立式集禾式玉米聯合收獲機研究設計，研究開發與拖拉機快速掛接和互換通用的標準掛接架，并整合玉米收獲各功能部件，開發摘穗單體組合技術和行進間卸糧技術。每個摘穗單體有一個獨立的變速箱，變速箱一端是動力接口，可以與拖拉機輸出軸相連，另一端有動力輸出頭與萬向球頭連接，可以接下一個摘穗單體，這樣可以根據收獲機收獲的幅寬和種植行距，自由地配置摘穗單體，并且摘穗單體之間的間距可以調整，實現任意種植行距的玉米收獲作業。在糧倉上方剝皮機出口處加裝換向卸糧口，換向卸糧口由光果穗輸出輥和果穗回流板組成，在玉米收獲作業時轉動回流板手臂關閉回流口，果穗通過輸出輥轉動直接卸到與收獲機并行的運輸車上，打開回流板，光果穗進入糧倉，通過回流板的轉動實現雙向卸糧，結構簡化，卸糧快速，不停車直接卸糧，提高作業收獲效率。