立式集禾式玉米联合收获机研究设计

陈建林

（天津市农业发展服务中心，天津 300061）

立式集禾式玉米联合收获机的研究开发改变传统的玉米收获方式，为了改变传统的摘穗方式，节约材料，简化结构，实现玉米收获机的模块化设计，对整体玉米收获机的功能部件进行拆分，使立式侧输送集禾玉米收获机降低维修成本，不需要专业的维修人员即可完成对机器的维修与保养，实现拆卸的方便性与简单化，实现模块化设计可使再加工制造和批量生产过程中实现磨具的多次利用，使磨具的成本可以分摊给多个机器，实现流线设计制造和模具的多次重复利用，从而降低加工制造的累积成本。

1 开发目的

立式集禾式玉米联合收获机是在玉米植株经分禾器分禾后，由拨禾器强制拨送，同时从根部切断茎秆；经过横向立式排茎输送，实现有序化排茎输送至立式夹持输送道提升输送使植株进入摘穗机构摘穗完成茎穗分离；果穗被输送到集穗箱或直接行走卸粮，茎秆由粉碎滚筒切碎，可抛撒还田或收集处理。

玉米植株在收获过程中，在全幅范围内进入幅宽，被安装在前割台上的前后2排割刀架上安装的对应行数分禾器分禾，分别进入前后2组割刀前方以及横向输送滑道，被割刀割茎后的玉米植株茎秆由前排拨禾链拨禾指实现有序化排列横向输送，在完成横向输送任务后由横向输送链过渡交接给立式夹持输送道，由纵向布置的立式输送夹持道完成纵向输送任务，2组纵向夹持输送道分别将输送至摘穗辊的玉米植株喂入至摘穗辊[1]进入口，由2组摘穗辊分别完成各自对应夹持输送道提升输送的玉米植株的茎穗分离任务，实现了玉米果穗与茎秆的分离，玉米果穗与提升道提升输送至果穗箱，茎秆被纵向布置的疏导装置输送至纵向布置的秸秆粉碎装置，粉碎后的玉米秸秆通过抛撒口抛撒至一侧。2套割茎装置、2套立式侧输送提升装置、2套摘穗装置分别独立完成割茎、输送和摘穗任务。

2 设计说明

2.1 （立式割台）不拘行距横向立式集禾有序排茎割台

小分禾器将植株导禾喂入割台,由被动从动拨禾轮将割茎后的玉米植株强制喂入横向滑道，采用横向往复式割刀全幅宽内切割，割后植株横向集中有序排茎,玉米植株进入横向滑道后,由上下拨禾链将玉米植株输送向夹持提升链一侧,植株整齐排列为输送和后续处理创造必要条件。同时，割台变成立式结构，质心后移，减少机器纵向长度（力臂）和质量，解决了现有产品前悬挂系统质量大所造成的机组不平衡问题。

2.2 纵向夹持输送双通道（立式夹持侧输送提升道）

方案采用割茎后立式集禾横向排茎输送，向右侧的立式侧输送夹持链输送有序排列的茎秆，进行纵向排序夹持提升输送。立式夹持提升链安装带有拨禾指的长输送拨禾链、U型卡、夹持弹簧、夹持滑道、联结支架、辅助夹持皮带。经过横向立式输送排茎向一侧输送，通过横向拨禾链有序排茎，横向拨禾链带动从动拨禾轮实现横向立式输送与纵向立式输送的交接，由立式夹持提升链将有序排列的玉米植株立式提升输送至纵向布置的摘穗辊。

2.3 后置式纵向摘穗辊（摘穗单体）

由立式侧夹持输送链输送有序排列的玉米植株进入纵向布置的摘穗辊[2]后，分别由与2条夹持输送提升链对应的2对摘穗辊完成2条输送提升链夹持输送的玉米植株摘穗任务，实现茎穗分离。摘穗台上布置2对摘穗辊完成2条立式夹持输送链输送有序排列的玉米植株的茎穗分离任务。2对摘穗辊为辊式，由高低辊组成，完成茎穗分离后的玉米果穗经低辊落入果穗输送提升链轨道，由果穗提升链将果穗输送提升至果穗箱滑道，实现果穗入仓。实现茎穗分离后的玉米茎秆经下滑轨道由辅助导向杆导向输送至秸秆粉碎滚筒，秸秆粉碎装置采用甩动刀轴式，对秸秆实现切割粉碎搓揉。

2.4 秸秆粉碎装置

被往复式割刀割茎后的玉米植株,经过横向输送链的集中有序排列并横向输送，再由立式侧输送链夹持输送玉米植株于摘穗辊入口，由纵向布置的2对摘穗辊分别完成各自输送轨道输送来的玉米植株的摘穗任务[3]，实现玉米植株的茎穗分离，玉米果穗经过果穗提升输送链的拨指连续输送至玉米果穗箱中，经过茎穗分离的玉米茎秆,经过安装在介轴上的疏导板辅助完成拉茎任务，经过高速旋转的粉碎滚筒的动刀与定刀的相互作用，并由安装在动刀轴上的动刀片完成茎秆切割粉碎。

玉米茎秆进入粉碎滚筒，由粉碎滚筒的动刀对玉米茎秆进行粉碎搓揉，粉碎搓揉后的玉米茎秆被粉碎滚筒均匀抛撒至田间，实现秸秆的粉碎还田，或由物料出口抛撒至跟随的回收车中，实现玉米秸秆的回收青贮，可使玉米秸秆多样化、资源化合理利用。

3 解决的技术难点

3.1 立式割台（不拘行距横向有序排茎割台）

小分禾器将植株导禾喂入割台，采用前后两排横向往复式割刀全幅宽内切割，切割后植株被安装在割台挂接架上的横向拨禾链横向集中有序排茎输送。植株整齐排列为有序排茎立式夹持输送和后续处理创造必要条件。同时，割台变成立式平面结构，质心后移，减少机器纵向长度（力臂）和质量，解决了现有产品前悬挂系统质量大所造成的机组不平衡问题。①立式割台前方安装有小分禾器，小分禾器侧下沿安装有带拨指的拢茎链条，左后侧安装有被动拨轮。采用小分禾器在幅宽内分禾，带拨指的拢茎链条与被动拨轮辅助导入的方式将玉米植株分禾集束。②后两排往复式割刀，全幅范围内将玉米植株切断，植株带穗进入横向输送滑道，为立体输送准备条件。③与前后两排往复式割刀相对应，后侧具有前后两横向输送滑道，输送滑道后侧安装有上、中、下3排有序输送链条，对进入横向滑道的带穗植株进行有序排列。

3.2 纵向夹持输送双通道（半封闭立式纵向夹持输送提升系统）

被割茎后的玉米植株从立式割台横向输送至纵向夹持输送双通道，并由下端安装的带拨指的提升链条夹持植株下部，上端安装有辅助夹持皮带，扶持植株上部，使输送过程中植株上下保持同步，即保持立式输送。果穗是在秸秆和叶子的保护下输送、提升，不会受到冲击、剪切、挤压、摩擦和振动等物理因素的影响而造成掉粒损失，也不会使枯萎果穗掉落。①纵向夹持输送双通道在左侧配挂，与横向输送滑道相对应，其双通道分别夹持输送前后两横向输送滑道有序排列的玉米植株。②下端安装有U型卡，U型卡带有弹簧座，可以随植株茎秆的粗细而改变夹持预紧力，带有拨指的拨茎提升链条可实现有序提升输送。③双通道防止过于密集而使植株输送过程中发生错位在输送道中堵塞。

3.3 集中摘穗装置

集中摘穗装置有2组摘穗道，整机只有2套摘穗机构，充分利用摘穗辊的摘穗能力，简化结构，减轻质量，减少动力消耗。并且在摘穗辊上部安装有弹性保护板，有效防止果穗啃伤和籽粒损失。①集中摘穗机构，此机构简化现有机型收获行数与摘穗辊组数一致的设计形式，使全幅收获的植株，通过横向与纵向输送，在后方实现集中摘穗。②摘穗辊上方安装有弹性保护板，此保护板由塑料、尼龙类塑料或皮革材料制成，有效防止果穗啃伤和籽粒损失。③后方安装的集中摘穗装置为茎穗分离后的果穗输送、茎秆处理减少输送路径，避免长距离输送的损失。

3.4 多用途秸秆处理装置

秸秆从摘穗辊出来立即进入秸秆粉碎滚筒，经过高速旋转的粉碎滚筒的粉碎，可以根据动力储备提高粉碎强度，满足作为饲料的要求。也可以更简便地抛撒，直接还田。①秸秆处理装置纵向布置，抛撒口呈“一”字状，实现秸秆粉碎后向一侧集中抛撒，便于捡拾。②可在秸秆粉碎装置后端部安装推送抛出机构，使粉碎搓揉后的秸秆抛撒在回收车中，作为饲草利用。③割茎后的立式输送，使切割后的茎秆不在与地面接触，减少粉碎搓揉后的含泥率和含杂率。④茎秆拉弃后通过导秆溜槽衔接进入秸秆粉碎装置，在导秆溜槽下端部加装有主动喂入装置，保持输送畅通。⑤可拆除秸秆粉碎装置，秸秆通过导秆溜槽集束整秆放铺在地面。

3.5 机组行进间卸粮装置

机组行进间卸粮，对减少机具辅助作业时间，降低人工作业强度，提高机具生产效率，起到相当重要的作用。本设计采用双向卸粮口设置，采用旋转轴改变卸粮口的方式，可以直接卸入粮仓或卸入跟随运输车中，随时运回。这样彻底解决了收获与运输能力的组织协调问题。加装换向运转装置，使本机在无跟随卸粮车的情况下，动力与二次提升装置啮合，提升输送至粮仓，有随机械辆车的情况下，将动力啮合与提升抛出装置，直接将果穗卸到运输车中，减少停车卸粮次数，提高作业效率。

4 设计结论

我国玉米收获机主要有自带动力的自走式玉米联合收获机、悬挂式玉米联合收获机。由于我国拖拉机品牌多、型号杂，导致悬挂式玉米收获机在发展中遇到瓶颈。然而，我国拖拉机保有量多，作为收获动力机械潜力巨大，同时悬挂式玉米收获机与自走式玉米收获机相比价格低廉，但功能一致。因此，研究开发与拖拉机实现通用化、快速挂接的通用悬挂架，是快速提高玉米机械化收获水平的重要技术手段。

基于以上现实需要，开展立式集禾式玉米联合收获机研究设计，研究开发与拖拉机快速挂接和互换通用的标准挂接架，并整合玉米收获各功能部件，开发摘穗单体组合技术和行进间卸粮技术。每个摘穗单体有一个独立的变速箱，变速箱一端是动力接口，可以与拖拉机输出轴相连，另一端有动力输出头与万向球头连接，可以接下一个摘穗单体，这样可以根据收获机收获的幅宽和种植行距，自由地配置摘穗单体，并且摘穗单体之间的间距可以调整，实现任意种植行距的玉米收获作业。在粮仓上方剥皮机出口处加装换向卸粮口，换向卸粮口由光果穗输出辊和果穗回流板组成，在玉米收获作业时转动回流板手臂关闭回流口，果穗通过输出辊转动直接卸到与收获机并行的运输车上，打开回流板，光果穗进入粮仓，通过回流板的转动实现双向卸粮，结构简化，卸粮快速，不停车直接卸粮，提高作业收获效率。