立辊式4YZ—3秸秆整留型玉米联合收获机的可行性研究

摘要：在4YZ-2自走式秸秆整留型玉米联合收获机成功研制的基础上进行拓展探讨，主要是对立辊式4YZ-3秸秆整留型玉米联合收获机结构和工作原理的可行性论述和研究。

关键词：立辊；秸秆；整留

中图分类号：S225文献标识码：Adoi：10.14031/j.cnki.njwx.2017.02.008

0引言

近年来在春耕和秋收时节，由于农民肆意焚烧玉米秸秆导致一些地区空气污染严重，雾霾天气经常出现，目前，国家已经出台防治空气污染和环境污染的政策和法规，明令禁止农民不得进行秸秆焚烧。而要想解决农民不再焚烧玉米秸秆，就要从源头抓起。第一，研究开发出玉米果穗收获后能将茎秆完整保留的玉米收获机械；第二，研究开发出能够将玉米茎秆进行回收的机械化设备；第三，能够将玉米茎秆资源开发再利用的技术。现在市场上有许多玉米茎秆捡拾和打包的机械化设备，玉米秸秆资源的应用在生物质发电领域、造纸、碳化及作为养殖饲料等应用渠道日益广拓，可是利用玉米茎秆捡拾和打包的机械化设备所收集的秸秆绝大多数都是粉碎的，其含土量严重超标，无法直接应用在发电、造紙、碳化及作为养殖饲料等行业，需要滤掉秸秆中裹挟的泥土后才能使用。所以如果有既能够完成收获玉米果穗又能够将收获果穗后的秸秆整株保留的玉米联合收获机就能解决秸秆含土量过大的问题了。

4YZ-3型玉米联合收获机，是在自主成功研制4YZ-2型玉米联合收获机积累经验的基础上，自行设计的一款新产品。该项目如果研制成功，既能收获玉米果穗，又能够回收不含泥土的秸秆，方便农民下一茬耕作，有效缓解了利用秸秆发电、造纸、养殖等企业收集秸秆含土量超标的问题。由于秸秆保留不粉碎，其收获机动力消耗低，经济性好，既解决了秸秆再利用的问题，又降低了二氧化碳和烟尘等污染物的排放，节能环保，较好地保护和改善了生态环境，属于绿色农业生产装备。

为解决玉米收获过程中既能收获玉米果穗又能将收获果穗后的秸秆整株保留的特点，我们对研制立辊式4YZ-3秸秆整留型玉米联合收获机进行了深入的探讨和研究。将该机器拟采用62.5 kW拖拉机为动力，一次完成三垄割秆、摘穗、放秆、果穗剥皮、果穗集装等作业，每小时收获率6～8亩。相当于市场上中型玉米收获机的作业效率。

1中试过程及解决的主要关键技术

1.1立式摘穗辊的改进

（1） 摘穗辊由1933 mm降至1866 mm，可减轻结构质量，增强摘穗辊刚度，减小变形，提高摘穗效果，降低籽粒损伤率。

割台整体高度降低，优化结构，降低重量，提高了收获机的机动性能，增加了适应性。割台整体结构得到优化，性能进一步提高，外型更美观。

可使摘穗辊转速继续提高，小辊转速可达到1800 r/min，大辊转速可达到900 r/min，可提高拉茎效率，提高生产率。

（2） 架体结构所用的方管由50 mm×30 mm×4 mm改为50 mm×30 mm×3 mm，60 mm×60 mm×6 mm改为60 mm×60 mm×3 mm。在不影响架体刚度、强度的情况下，优化设计，减轻了架体重量，降低了成本。

（3） 拨禾链强制喂入机构：在立式摘穗辊下侧部位处横向配置强制喂入拨禾链。驱动链轮固装在立式摘穗辊下部轴颈部位上，强制喂入拨禾链与驱动链轮套接配合。本机构使玉米茎秆的输送喂入连续、均匀、可靠，作业同步性好，提高了机具收获作业质量和效率，具有结构简单、作业可靠的特点。

（4）长短拨禾链组合式拨禾机构：在上长拨禾链上方前侧位于上长拨禾链玉米茎秆输出端与立式摘穗辊喂入侧之间部位配装短拨禾链，喂入槽板安装在上长拨禾链与下长拨禾链之间的下侧部位上，且位于上、下拨禾链玉米茎秆输出端与立式摘穗辊之间和短拨禾链的下方后侧。本机构提高了玉米茎秆的喂入拨禾功能和果穗收获率，减少了损失率，具有结构简单、作业可靠、质量好、故障少、适应能力强的特点。

（5）摘穗辊轴座改为了一体式轴座。优点：降底高度、减轻重量、提高强度。

（6）摘穗辊螺旋筋采用专用40Cr滚压带凸棱螺旋筋，表面淬火，硬度可达到HRC50～55，收获效果好，拉茎能力强，而且较之前的耐用，可靠性大大提高。

1.2分禾器的改进

（1）采用加大矩形管支承60 mm×40 mm×6 mm改为80 mm×60 mm×4 mm，刚性更好。分禾器工作过程中震动变形小，分禾、拨禾更加可靠。

（2）中间与左分禾器采用齿轮与三角带传动相结合的方式，使传动更可靠，安全性更高。

（3）分禾器罩采用优质冷轧板整体式结构，美观、强度高。

1.3升运器的改进

（1）割台与升运器联动机构：销轴插配在割台总成和升运器总成上，将割台总成与升运器总成铰连接，在升动器总成的后侧下方配装带有滚套的托架，滑轨安装在升动器总成后侧下部上，滑轨搭接在滚套上。本机构实现了割台总成与升运器总成及喂入槽的高度同步调节，具有结构简单、调节方便可靠、玉米收获效率高、作业质量好、适应不同玉米品种能力强的特点。

（2）升运链采用专门订制链条，强度好，抗拉伸，结构合理，重量轻，适宜背负式玉米收获机。

1.4剥皮机的改进

（1）整体式剥皮辊支承轴座：在整体式主动辊轴承座体上同时装有轴心线相互平行的两个主动辊轴承座孔，两个从动辊轴承座对称地铰连配装在整体式主动辊轴承座体上，且分别位于主动辊轴承座孔外侧部，其从动辊轴承座上的从动辊轴承座孔轴心线与主动辊轴承座孔轴心线平行。本轴座结构紧凑，整体强度好，装配精度高，在机具上安装方便快捷，作业质量好，故障少，使用寿命长。

（2）玉米剥皮机风机往复筛皮粒分离机构：在往复筛里侧端部侧下方配装鼓风机，该鼓风机的出风口朝向往复筛下底部。本机构采用风力与机械往复振动相结合的方式将玉米穗叶与其夹带的玉米粒分离，提高了玉米回收率，减少了作物损失，具有结构简单、作业稳定可靠、作业质量好的特点。

1.5机架设计

前机架利用拖拉机原有的备用安装螺纹孔联接，后机架利用U型卡丝夹在拖拉机的半轴上，并在后机架上设计了上加强梁来加强机架的刚度，同时作为水平传动轴的安装座梁使用。

1.6传动设计

主动力来自拖拉机正后方的动力输出轴，利用拖拉机的低转速（540 r/min）输出，经设计的主传动箱增速（610 r/min）后通过链传动给中间水平传动轴，再由中间水平传动轴通过万向节向前传给割台向后传给剥皮机。由于割台工作条件恶劣，所以在万向节轴端设计了安全离合器，在割台过载时会打滑起到安全保护作用。动力到割台后经传动箱转换，将动力分别传递给割刀、拨禾链、摘穗辊和升运器。动力到剥皮机传动箱后，经转换分别传递给风机、剥皮机。

2主要技术参数

配套动力：62.5 kW（85马力）拖拉机；

外形尺寸（长×宽×高）：7000 mm×2200 mm×3200 mm；

收获机重量：4300 kg；

工作行数：3行；

适应行距：60～70 cm；

离地间隙：36.5 cm；

果穗含杂率：≤1.5%；

籽粒破碎率：≤1%；

作业速度：3～5 km/h。

3结论

我们对立辊式4YZ-3秸秆整留型玉米联合收获机进行了充分的探讨和研究。并且是在4YZ-2自走式玉米联合收获机在实际作业中所发现的问题进行剖析之后，进行了必要的改进和完善，并形成了完整的技术图纸及文件，我们对试制的样机进行了各项性能检测，经过严格的测试，结果显示立辊式4YZ-3秸秆整留型玉米联合收获机样机的各项技术指标均已达到或超过国家标准要求，客观地讲，具备了产业化的条件。

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