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1、第十一章 谷物联合收获机第一节 联合收获机的特点及分类联合收获机是将收割机和脱粒机用中间输送装置连接成为一体的机构。 它能在田间一 次完成切割、脱粒、分离和清选等项作业,以直接获得清洁的谷粒,因而生产率很高。在 国外许多工业发达的国家,其谷物收获都是用联合收获机完成的。在我国,尽管近年来收 获机械发展很快,但由于经济、人口等诸多因素的影响,联合收获机拥有量还比较低。一、联合收获机的特点1生产率很高 以我国成批生产的东风 5 自走式谷物联合收获机为例, 若配以运粮 车,24 人工作,一天可收获亩产 400600斤的小麦 200多亩,相当于四五百个劳动力的 手工作业量。而东风 120、E516、J
2、D1075 等机的生产率更高。2谷物损失小 一般联合收获机正常工作时的总损失, 收小麦时小于 2,收水稻时 小于 3。而分段收获因每项作业都有损失,故其损失相对高得多。3机械化程度高 因而大大减轻农民的劳动强度, 改善劳动条件, 并能做到大面积及 时收获,为抢种下茬作物创造条件。但是,联合收获机也存在一定的问题: 机器构造复杂, 价格昂贵, 作业成本高。 目前尚难以综合利用, 每年使用时间很短, 造成动力积压和保管难以完善等问题。近年来的跨区作业,大大提高了联合收获机的利用 率,使这一矛盾得以缓解。 联合收获机只有当谷物达到完熟期时,才能充分发挥其高效作用。而谷物的完熟期 一般不到一周时间,而
3、且我国不少地区收获时节正值雨季,这些地区单纯依靠联合收获机 来收获要承担一些风险。 从我国目前生产的联合收获机来看,尽管技术水平有了相当的提高,但产品质量上 还存在较大问题。加之售后服务,零配件供应等方面也存在比较大的问题,从而使联合收 获机的平均时间利用率不高。尤其是在小块地上分散使用,往往难以发挥其功效。二、联合收获机的分类 目前世界各国生产的联合收获机型号很多,可以按动力供给的方式和按谷物喂入的方 式不同来加以分类。(一)按动力供给方式分类1牵引式 牵引式联合收获机的优点是造价较低, 且拖拉机可以全年充分利用。 但它 工作时由拖拉机牵引,机组较长,机动性较差,不能自行开道。因此,其应用逐
4、渐减少。 目前,牵引式联合收获机已很少应用。2自走式 收割、脱谷、集粮、动力、行走等多功能为一体。具有结构紧凑,机动性 好,收获时能自行开道和进行选择收割,生产率很高,因而得到广泛的推广普及。目前, 世界自走式联合收获机发展很快, 以约翰 迪尔公司为例, 七八十年代的主打产品为 1000 系列联合收获机。到现在主打产品已发展到 9000 系列,其中的 9510 联合收获机功率为 179KW,增加功率可达 203KW,并开发了以收获水稻为主的 9750 STS水稻联合收获机。 但 自走式联合收获机的造价高,动力和底盘不能全年利用。3悬挂式 将联合收割机悬挂在拖拉机上, 割台位于拖拉机的前方, 脱
5、粒机位于拖拉 机的后方,中间输送装置在一侧。它具有自走式的优点,且造价较低;但其总体配置受到 拖拉机的限制,如驾驶员视野差,中间输送装置长,变速档位不能充分满足收获要求等, 而且联合收获机是分部件悬挂在拖拉机上,装卸较费工,整体性较差。这种形式的联合收 获机多为中小型,机动性相对较好,适于小地块作业,故有很大的应用市场,尤其在广大 的南方地区。4通用底盘式 将联合收获机悬挂在通用底盘上, 收获季节过后, 拆下联合收获机再 装上其它农具,可以充分发挥动力机和底盘的作用。这种形式虽然有一定优点,但由于各 种农具要求不同,相互牵制较多,故而设计和拆装要求也比较多。(二)按谷物喂入方式分类1全喂入式
6、谷物茎秆和穗头全部喂入脱粒装置进行脱粒。 按谷物通过滚筒的方向不 同,又可分为切流滚筒型和轴流滚筒型两种。联合收获机的传统型式是切流滚筒型,即谷 物沿旋转滚筒的前部切线方向喂入, 经几分之一秒时间脱粒后, 沿滚筒后部切线方向排出。 现在大部分联合收获机均采用这种型式。近年来,国内外轴流滚筒式联合收获机也有了较 大的发展,即谷物从滚筒轴的一端喂入,沿滚筒的轴向作螺旋状运动,一边脱粒,一边分 离。它通过滚筒的时间较长,最后从滚筒轴的另一端排出。这种型式可以省去联合收获机 中庞大的逐稿器,缩小了联合收获机的体积并减轻机重,且对大豆、玉米、小麦、水稻等 多种作物均有较好的适应性。此外,切、轴流结合型及
7、多滚筒联合收获机在国内外也已成 为产品。2半喂入式 用夹持输送装置夹住谷物茎秆, 只将穗部喂入滚筒, 并沿滚筒轴线方向 运动进行脱粒。由于茎秆不进入脱粒器,因而简化了结构,降低了功率消耗,并保持了茎 秆的完整性;但对进入脱粒装置前的茎秆整齐度要求较高。这种型式的联合收获机生产率 较低,主要用于小型水稻联合收获机。但进入九十年代来,半喂入联合收获机发展很快, 尤其是日本久保田等公司的半喂入联合收获机在收获水稻方面呈现出很大的优点,克服了 速度慢、效率低、故障多的缺点,而且自动化程度有了很大的提高,近年来在我国南方地 区已有了一定的市场。但它的价格比较高。3割前脱粒 是利用谷物在田间站立状态(未割
8、) ,直接将谷粒从穗头或茎秆上摘脱 下来,然后对摘脱下来的混合物(包括籽粒、茎叶、颖壳及部分穗头等)进行复脱、分离 和清选,从而获得清洁的谷粒,脱掉谷粒后的茎秆仍直立于田间或割倒铺放在田间。割前 脱粒具有半喂入的特点,但比它具有十分显著的优点,只是飞溅损失比较难控制。近年来 国内外进行了大量的研究, 已取得了突破性进展, 目前已有部分产品, 但仍需进一步完善。除以上分类外,还可以按下列分类:1按作物名称分类,如小麦联合收获机、水稻联合收获机、玉米联合收获机等。2按谷物在机器中流动的方向和割台相对于脱粒机的位置分类,如T 型、型、型和直流型联合收获机等。3按生产功率大小分类, 如大型(喂入量 5
9、kg/s 以上)、中型(35kg/s )、小型( 3kg/s 以下)。4按行走部件分类,如轮式、半履带式和履带式。 世界各国的谷物联合收获机主要用于收获小麦和水稻。我国南方、日本及东南亚各国 是世界水稻的集中产地,由于水稻田块较小,而且潮湿带水,针对这些特点设计的水稻联 合收获机全是小型的, 其行走装置有较好的防陷能力, 脱粒装置要适应水稻脱粒的特点等。我国北方和欧美种植小麦较多,地块较大,收获时地面条件较好,所以小麦联合收获机绝 大多数是大中型的。由于欧洲和美洲的条件稍有差异,一般说,欧洲的地块较小,湿度较 大,作物植株较高,单位面积的产量也较高,且易倒伏,因而欧洲和美洲生产的联合收获 机在
10、结构上稍有差别,国外常有欧洲型和美洲型联合收获机之称。第二节 联合收获机的一般构造和工作过程一、全喂入式小麦联合收获机用于收获小麦为主的联合收获都是全喂入的,其总体结构差别不大,由割台、倾斜输 送器、脱粒机、发动机、底盘、传动系统、液压系统、电器系统、驾驶室、粮箱和草箱等 部分组成(图 111)。其工作过程如下:拨禾轮将作物拨向切割器。切割器将作物割下后,由拨禾轮拨倒在割台上。割台螺旋 推运器将割下的作物推集到割台中部,并由螺旋推运器上的伸缩扒指将作物转向送入倾斜 输送器,然后由倾斜输送器的输送链耙把作物喂入滚筒进行脱粒。脱粒后的大部分谷粒连 同颖壳杂穗和碎稿经凹板的栅格筛孔落到阶状输送器上,
11、而长茎秆和少量夹带的谷粒等被 逐稿轮的叶片抛送到逐稿器上。在逐稿器的抖动抛送作用下使谷粒得以分离。谷粒和杂穗 短茎稿经逐稿器键面孔落到键底,然后滑到阶状输送器上,连同从凹板落下的谷粒杂穗颖 壳等一起,在向后抖动输送的过程中,谷粒与颖壳杂物逐渐分离,由于比重不同,谷粒处图 11-1 自走式联合收获机的工作过程1.拨禾轮 2.切割器 3.割台螺旋推运器和伸缩扒指 4.输送链耙 5.倾斜输送器 (过桥) 6.割台升降油缸7.驱动轮 8.凹板 9.滚筒 10.逐稿轮 11.阶状输送器 (抖动板) 12.风扇 13.谷粒螺旋和谷粒升运器 14. 上筛 15.杂余螺旋和复脱器 16.下筛 17.逐稿器 1
12、8.转向轮 19.挡帘 20.卸粮管21.发动机 22.发动机于颖壳碎稿的下面。当经过阶状输送器尾部的筛条时,谷粒和颖壳等先从筛条缝中落下, 进入上筛,而短碎茎稿则被筛条托着,进一步被分离。由阶状输送器落到上筛和下筛的过 程中,受到风扇的气流吹散作用, 轻的颖壳和碎稿被吹出机外, 干净的谷粒落入谷粒螺旋, 并由谷粒升运器送入卸粮管 (大型机器则进入粮箱) 。未脱净的杂余、 断穗通过下筛后部的 筛孔落入杂余螺旋,并经复脱器二次脱粒后再抛送回到阶状输送器上再次清选(有些机器 上没有复脱器, 则由杂余升运器将杂余送回脱粒器二次脱粒) ,长茎稿则由逐稿器抛送到草 箱(或直接抛撒在地面上) 。当草箱内的
13、茎稿集聚到一定重量后, 草箱自动打开, 茎稿即成 堆放在地上。与上述结构不同,图 112 所示的为全喂入轴流滚筒型联合收获机。其脱粒滚筒纵向 配置,谷物由轴流滚筒的一端喂入随滚筒的旋转而作螺旋状推进运动,脱下的谷粒经凹板 筛并由螺旋输送到清粮装置,茎杆则由滚筒的另一端排出,并由分撒器布在田间。这种型 式的联合收获机上取消了庞大的分离装置逐稿器,因而相应地减小了整机的尺寸。与 传统型联合收获机相比较,轴流式有以下优点:1在不增加机器体积的情况下能较大幅度地增加生产率。 根据原万国公司的资料统计, 轴流式联合收获机的效率比同样尺寸的传统式联合收获机约高20。2脱净率高。用轴流式脱粒装置脱小麦比传统
14、型脱粒装置增加47%。3破碎率低。因此,轴流式联合收获机对收获大豆和种籽作物则更有意义。图 11-2 轴流滚筒式联合收获机1.拨禾轮 2. 割台螺旋推运器 3. 输送链耙 4.轴流滚筒 5.凹板筛 6. 逐稿轮 7.分撒器 8.杂余螺旋 9.下筛 10.上筛 11.谷粒螺旋 12.风扇 13.输送螺旋二、全喂入式稻麦联合收获机 为了提高联合收获机的利用率,在设计时就考虑到稻麦通用的问题。但是,水稻和小 麦的收获要求不同,主要是脱粒特性上的差别。小麦粒比较坚硬,而包裹的颖壳较松,用 揉搓和打击的方法容易脱出。 稻粒的外壳包裹较紧, 但外壳比较脆弱, 容易破碎而成米粒, 影响贮存;且籽粒通过小的穗
15、轴与茎秆相连,其连接力较强,因此用梳刷和打击的方法脱 粒为宜。故现在用于收获小麦的脱粒装置绝大多数采用纹杆滚筒,而用于收获水稻的脱粒 装置多采用弓齿滚筒或钉齿滚筒。其次,稻谷表面粗糙带茸毛、潮湿,经滚筒脱粒后混有 许多稻草毛 (细碎茎叶),其分离和清选要比小麦困难得多。 此外, 水稻田比麦田潮湿, 行 走装置要求的接地压力要小得多。现有的稻麦联合收获机有三种情况:1装有纹杆滚筒的麦类联合收获机, 改装后用于收获水稻。 国内外生产的许多麦类联 合收获机在出厂时就带有水稻收获部件, 即钉齿滚筒和履带行走装置等。 需要收获水稻时, 将纹杆滚筒卸下,换上钉齿滚筒,并对各部件作适当调整即可。如果稻田太潮
16、湿,可将驱 动轮胎换用半履带或全履带装置。2装有钉齿滚筒的麦类联合收获机用于收获水稻。 该类型的收获机只要加以适当调整 即可用于收获水稻。如国内生产的具有双滚筒脱粒装置的联合收获机,其第一滚筒是钉齿 式,第二滚筒是纹杆式。收获小麦时以纹杆滚筒为主,把钉齿滚筒间隙放大,使其只起喂 入和辅助脱粒作用;收水稻时,以钉齿滚筒为主,把纹杆滚筒间隙放大,使其只起辅助脱 粒作用。3装有钉齿式轴流滚筒的全喂入联合收获机可以兼收小麦和水稻。 它的工作过程与切 轴型联合收获机稍有不同,图 113 所示全喂入稻麦联合收获机的工作过程。首先作物被 拨禾轮拨向切割器进行切割,割下的作物被拨禾轮拨倒在割台上,割台螺旋将割
17、下的作物 向左侧推送到输送槽入口处,由伸缩扒指将它转向送入输送槽,再由槽内的输送链耙将它 作较长距离的输送而喂入轴流滚筒的左端。然后作物沿滚筒外壳内面的导向板作轴向螺旋 运动。在此过程中,作物受到滚筒钉齿的多次打击和梳刷作用而脱粒。脱下的谷粒在离心 力和重力的作用下从凹板筛孔分离出来, 并经筛子和风扇气流的作用, 将轻杂物吹出机外, 而干净的谷粒则落入谷粒螺旋。该螺旋把谷粒送到扬谷器,然后装入麻袋;长茎秆则沿滚 筒轴向运动至右端,在离心力和排稿轮的作用下被抛出机外。图 11-3 全喂入稻麦联合收获机1.拨禾轮 2.切割器 3.割台螺旋 4.操纵台 5.输送槽 6.拖拉机 7.卸粮口 8.风扇
18、9.滚筒 10. 筛子 11.谷粒螺旋和扬谷器三、半喂入式水稻联合收获机半喂入联合收获机的特点是有较长的夹持输送链和夹持脱粒链。脱粒时,只将作物穗 部送入滚筒,因而保持了茎秆的完整性。因为茎秆不进入滚筒,机器上的分离装置可大大 简化或省去,耗用的功率也大为减少。采用的都是弓齿轴流式滚筒。为了保证脱净,夹持 脱粒的茎秆层不能太厚,因而限制了它的生产率。而且故障发生率较高,价格也比较高。 但该机型在收获水稻方面具有显著的优点。近年来随着水稻种植面积的不断扩大,半喂入 式水稻联合收获机得到了很大的发展。尤其是日本在此方面已达到了很高的水平。半喂入联合收获机主要由收割台、中间输送装置和脱粒机三部分组成
19、。卧式割台和立式割台(图 114)在自走式半喂入联合收获机上均有采用;而悬挂式 半喂入联合收割机则都采用卧式割台(图 115)。图 11-4 半喂入自走式联合收割机 (立式割台 )半喂入联合收获机的工作过程如下:作物被切割前受到扶禾、拨禾装置的作用,使作 物的茎秆被扶持着切割。卧式割台采用偏心拨禾轮,拨板将作物拨向切割器切割,随后将 已切割的作物拨到割台上,立式割台机型的扶禾器主要将倒伏的作物扶起,交给拨禾星轮 或其它拨禾装置扶持着作物进行切割。然后,将已割在割台上的作物横向输送至一侧,由 中间输送装置夹持输送至脱粒装置,穗部进入脱粒室脱粒,脱出物经过凹板分离和凹板下 的清选装置进行清选(专脱
20、水稻的机型亦有无清选装置) ,洁净的籽粒被输送至卸粮装置。 脱粒后的茎秆被夹持链排出,成条或成推铺放在茬地上,也可用茎秆切碎装置直接还田。四、割前脱粒联合收获机割前脱粒是近年来才发展起来的新型收获工艺。由于它打破了传统的收获方式采用先 脱粒后切割的收获工艺,因此,具有以下特点:1茎秆不通过摘脱滚筒, 谷物不与茎秆相混, 可省去传统联合收获机上体积庞大的分 离机构,同时也减少了谷粒损失。 尤其重要的是,它很好地解决了水稻 “湿脱湿分”问题, 对于水稻收获是十分理想的。2可获得完整的秸秆,作副业用。3能显著减少脱粒功率。4摘脱装置无凹板,收获潮湿作物一般不会发生堵塞。5脱出物含杂率低,可减轻清选负
21、担。割前脱粒是对传统联合收获机的一次革命,代表了未来联合收获机研究和发展的一个 重要方向。(一)配摘脱台的联合收获机英国亚尔索(Silsoe )工程研究所从 1984 年开始对割前脱粒进行研究, 他们首先在室 内进行了台架试验,于次年研制成功幅宽为 3.6 米,与联合收获配套使用的摘脱台。 1986 年从英国技术局得到了该技术的生产和销售许可。 到 1998年已经形成 CX和 RX两个系列的 十几个型号的产品,最大摘脱幅宽已达 8.4 米。图 116 为配摘脱台的联合收获机。试验表明,装摘脱台的联合收获机,除了果实满茎秆生长的作物外,可以收获麦类、 水稻等十多种作物。与普通割台 相比较,收获水
22、稻时摘脱台损失 较高,但仍在可接受的范围内。 收小麦和水稻时生产率比普通割 台分别提高 40 100和 40 150。摘脱台功率消耗随机器 前进速度增大而增加:机器前进 速度为 4km/h,收获站秆小麦的 功耗为 2.0 2.9KW/h;机器前进 速度为 6km/h 时,功耗为 2.8 图 11-6 配摘脱台的联合收获机2.9KW/h;收获水稻和倒伏作物时,功耗更高。而且,英国发明的摘脱台有两个大的缺点:摘脱损失率较高;纵向尺寸过大难以在其后设置摘脱后禾秆切割搂集机构。(二)气吸式割前脱粒联合收获机国内对割前脱粒的研究起步较早, 广东省在五、 六十年代就开始水稻割前脱粒的研究, 但没能很好地解
23、决籽粒飞溅损失等问题。目前,从事该方面研究的单位很多:南京农机化 研究所,华南农业大学,江苏理工大学,山东工程学院等单位都做了大量的研究工作,并 生产了试验样机,个别单位生产了少量产品。东北农业大学将亦元教授多年来致力于割前脱粒的研究工作,创造性地提出在割前脱 粒中运用气流吸运的新方案,大幅度地降低了割前脱粒的收获损失,成功地将摘脱后的茎 秆切割并搂成条铺,使摘脱、茎秆切割、放铺一次完成。下面以蒋教授发明的4ZTL1800割前脱粒联合收获机为例进行介绍:如图117所示,摘脱滚筒 1上有 8排三角形板齿,其前方的压禾器将禾秆压成前倾 状态时板齿插入禾秆进行摘脱。含有谷粒、断穗等的脱出物依靠自身的
24、惯性力和由离心风 机 40产生的吸气流吸走, 进入横向逐步收缩的管道 5,在拨指助推器 7 的作用下进入惯性 分离箱 18。拨指助推器由拨指 8、滚筒 9与外壳 10 组成,吸运管道的底板设置在与摘脱滚 筒面相切的位置,在管道进口处在底板边缘上设有一排固定板齿4,它与滚筒上的板齿错开配置以挡住被滚筒气流回带的谷粒与断穗,并由气流吸走。下方尚有回收箱 6 回收漏网图 11-7 4ZTL-1800 型割前摘脱稻 (麦 )联合收获机简图1.摘脱滚筒 2.压禾器 3.三角形板齿 4.固定板齿 5.管道 6.回收箱 7.拨指助推器 8.拨指 9.滚筒 10.外 壳 11.万向节 12.三角带轮 13.转
25、臂 14.吊杆 15.补偿弹簧 16.立轴 17.曲拐轴 18.分离箱入口 19.带式 输送器 20.排料叶轮 21.横流风机 22.凹板 23.复脱装置 24.水平推运器 25.滚珠轴承 26.圆筒 27.立式 推运器 28.进风口 29.承粮盘 30.排粮叶片 31.三角带轮 32.旋转叶片 33.截顶圆锥面 34.圆筒有孔筛面 35.沉降室 36.气吸道 37.径向叶片 38.导管 39.管道 40.吸运风机 41.支柱 42.推杆 43.挡板 44.销轴 45.往复切割器 46.搂草杆 47.卸粮口的回带谷粒。脱出物被气流带进惯性分离箱后,气流作 180急拐,谷粒、断穗与断茎秆被 甩入
26、后部的排料叶轮 20,由此排出惯性分离箱进入轴流滚筒复脱装置 23。设在排料叶轮的 前方是带式输送器 19 将物料向后输送。进入轴流滚筒的物料中大量的谷粒立即被分离出凹板22,断穗被复脱, 空断穗与断禾秆被轴向推出机外,脱出物在下降过程中受到由横流风机 21 产生的、由百叶窗进风口 28 进入的吸气流的作用将大量的颖壳、碎茎叶等轻杂物吸走经横流风机排出机外。谷粒、少 量漏脱的断穗和短茎秆落入水平螺旋推运器 24 推运到设在机器前进方向左端的立式螺旋 推运器 27,其外围有圆筒 26,此筒的下半段为无孔的,上半段 34 为有筛孔的。谷粒由离 心力作用被筛出筛孔后进入由筛筒和在其外围设置的中间筒构
27、成的环形沉降室 35 下落到 与三角带轮 31 构成一体的旋转叶片 32 上,三角带轮由三个均布的固定的滚珠轴承 25 所支 承,下落的物料被叶片向外甩出成一水平的薄层,谷粒撞击到套在中间筒外的外筒下端的 锥顶角为 90的截顶圆锥面 33上。谷粒反弹下落、 轻杂物由外筒与中间筒之间构成的环形 气吸道 36 中的上升气流吸走经管道 39 进入吸运风机 40 排出机外。被吸气流吸净过的谷粒下落到承粮盘 29 内,被与三角带轮 31制成一体的排粮叶片 30 排入卸粮口 47 进入粮袋。未被筛出的少量的未脱净断穗、 短茎秆和谷粒被螺旋推运器 27 推到顶部由两个径向叶 片 37刮进导管 38(图上阴影
28、为其横断面) 穿透上述的环形沉降室 35 和环形吸气道 36,进 入与之紧贴的惯性分离箱,并入原脱出物流程进行再次复脱与清选。贴地滑行的往复式切割器 45,其护刃器梁的两端有销轴 44,其上铰接着左右两个推杆 42,其后端套在支柱 41 上。在行走装置台车架的纵梁上固定着左右两块向前伸的弧形挡板 43,在内侧挡住切割器推杆的横向摆动和侧移。处于切割器一端的曲拐轴 17,由立轴 16通过万向节 11 驱动刀杆,轴上固定着搂草杆 46。曲拐轴的旋转方向系使处于履带正前方的已被切割器割过的禾秆根部向机器的中央搂 集、而另一侧的履带前方亦有搂草杆及立轴 (但并非曲拐轴),其上方也有万向节与三角带 轮
29、12,左右二轮交叉传动实现向中央搂草, 与在切割器中段被切割又越过护刃器梁的禾秆 汇合成条铺,从履带之间通过。切割器由液压油缸驱动的转臂 13通过吊杆 14实现起落,由补偿弹簧 15 的张力减轻护 刃器梁对地面的压力,使切割器能贴地仿形作业。含有摘脱滚筒的脱粒台和压禾器 2 均由液压油缸控制升降。(三)小型背负式谷物摘穗联合收获机 我国南方多家研究机构研制的割前脱粒联合收获机,除少数全履带自走机型外,多为 小型悬挂式或背负式机型。 同前面介绍的两种机型相比, 具有结构简单, 灵活性高的特点。 但生产率比上述机型低,损失也比气吸式偏高,尚待进一步研究。图 118 所示的小型背负式谷物摘脱联合收获
30、机由摘脱台、输送槽、脱粒清选装置、 前悬挂装置、后悬挂装置构成。摘脱台通过前悬挂装置 6 悬挂在拖拉机的正前方,它主要 由摘脱滚筒 2、输送螺旋 5、前护罩 1和挡板 3 等组成,摘穗滚筒和输送螺旋都水平横置 (垂 直前进方向),前护罩安装在摘穗滚筒的上方, 其位置可以进行调节。 输送槽 9 呈倾斜状态 安装在拖拉机一侧,它主要由链条 11 和耙齿 13 组成。脱粒清选装置通过后悬挂装置 10 悬挂在拖拉机的后方,它主要由脱粒滚筒 14、凹板 15、风扇 12 等组成。在收获时,摘穗滚筒 2 按顺时针转动摘取作物的穗部,摘下的脱出物中,大多数是穗 头,其余是少量的茎叶,短茎秆和籽粒。脱出物在离
31、心力的作用下,沿着前护罩所形成的 曲面向后被抛送到后面的输送螺旋 5,输送螺旋把所有的脱出物推送到摘脱台的一侧。倾图 11-8 4LZS-1.5 型小型背负式谷物摘穗联合收获机结构简图1.前护罩 2.摘穗滚筒 3.挡板 4.传动系统 5.输送螺旋 6.前悬挂装置 7.拖拉机 8.升降系统 9.输送槽 10.后悬挂装置 11链. 条 12.风扇 13.耙齿 14.脱粒滚筒 15.凹板 16.卸粮螺旋 17.卸粮口18.卸粮平台斜的输送槽 9 将其升运到脱粒滚筒 14,脱粒滚筒对其进行脱粒和分离。 脱粒分离后的谷粒 连同部分颖壳和碎小茎秆穿过凹板落下。 在下落过程中风扇 12 将颖壳和碎小茎秆吹出
32、机体 外,干净的谷粒落入卸粮螺旋 16,由卸粮螺旋将其推运到卸粮口 17 装入麻袋,而长茎秆 则被排出机外,整个收获过程完毕。第三节 联合收获机的割台收割台的功用是切割作物,并将作物运向脱粒装置。它由拨禾轮、切割器、分禾器和 输送器等组成。收割台通过铰接轴与脱粒部分连接,驾驶员可以在座位上通过液压系统调节割台的升 降。近代的联合收割机由于配有不同用途和不同割幅的收割台,要求能拆装简便、迅速, 所以割台上都备有快速挂接装置。全喂入联合收割机的收割台根据其输送装置的不同可分为平台式(帆布带式)割台, 螺旋推运器式割台等。平台式能整齐均匀输送作物,对作物高矮的适应性较好。但帆布带 价格较贵,受潮后易
33、变形,使用中需经常调整,输送辊轴易缠草,使用完毕后需拆下来保 管。螺旋推运器式结构紧凑,使用可靠、耐用,其缺点是输送性能不如平台式,但是在全 喂入联合收割机上,并不要求对作物茎秆整齐输送,因此应用十分广泛。收割台的类型根据收割作物的对象,可分为麦类割台、玉米割台、水稻割台等;根据 对地形的适应性可分为刚性割台、挠性割台等。一、谷物割台(一)割台螺旋推运器割台螺旋推运器由螺旋和伸缩扒指两部分组成 (图 11 9)。螺旋将割下的谷物推向伸10缩扒指,扒指将谷物流转过 900纵向送入倾斜输送器,由输送链耙将谷物喂入滚筒。图 11-9 割台螺旋推运器1.主动链轮 2.左调节杆 3.螺旋筒 4.螺旋叶片
34、 5.附加叶片 6.伸缩扒指 7.检视盖 8.右调节杆 9.扒指调节手柄割台螺旋的主要参数有内径、外径、螺距和转速等。内径的大小应使其周长略大于割 下谷物茎秆长度,以免被茎秆缠绕。在大型宽割台上还要考虑螺旋的刚度,现有机器上多 采用直径 300mm。螺旋叶片的高度不宜过小,应该能够容纳割下的谷物,通常情况下采用 的叶片高度为 100mm。因而螺旋外径一般多为 500mm。螺距的大小决定于螺旋叶片对作物的 输送能力。 利用螺旋来输送谷物, 必须克服谷物对叶片的摩擦, 才能使输送物前进。 为此, 螺旋推运器的螺距 S 值应为S dtg 式中 d 螺旋内径内径的螺旋升角为了保证螺旋对谷物的输送和提高
35、输送的均匀性,螺距值S 一般都在 600mm以下,多数联收机上取 460mm。也可用经验公式 S( 0.81)D来决定,式中 D为螺旋外径。为了保证谷物的及时输送,需要一定的螺旋转速。由于谷物只是占有螺旋叶片空间的 一小部分,因此只能按经验数据确定。 一般在 150200 转分范围内, 即可满足输送要求。 对于大割幅和高生产率的机器,可选用较大的转速。表111 列出几种联收机割台螺旋推运器的技术数据。表 11 1 割台螺旋推运器参数机型内径(毫米)外径(毫米)螺距(毫米)转速(转分)东风 ZKB5300500460150丰收 3.03005004601604LZ2.53005004601704
36、LQ-2.5300500460150,190HQ-3300500460180丰收1300495右 380,左 180164E512(东德)300500560176JD7700(美)408610545150,121MF510(加拿大)330550480151JL1065JL107530050017523011由于输送的谷物不是充满螺旋叶片空间,因此,从螺旋叶片到伸缩扒指的输送过程是 非均匀连续的, 而是一小批一小批地输送给伸缩扒指。 如果伸缩扒指位于左右螺旋的中部, 为了提高其喂入的均匀性,左旋叶片和右旋叶片与伸缩扒指相交接的两个端部,应相互错 开 1800 。有的还装有附加叶片,延伸到伸缩扒指
37、之中,也是为了改善割台螺旋推运器的喂 入均匀性。(二)伸缩扒指 伸缩扒指安装在螺旋筒内,由若干个扒指 (一般为 1216个)并排铰接在一根固定的曲轴上(图 1110)。曲轴与固定轴固结在一起。 曲轴中心 01与螺旋筒中心 O有一偏心距。扒指的外端穿过球铰连接于螺旋筒上。这样,当主动轮通过转轴使螺旋筒旋转时,它就带 动扒指一起旋转。但由于两者不同心,扒指就相对于螺旋筒面作伸缩运动。由图1010可见,当螺旋筒上一点 B1绕其中心 0转动 900到 B2时,带动扒指绕曲柄中心 O1转动,扒指图 11-10 伸缩扒指机构1.主动轮 2.转轴 3.螺旋筒 4.球铰 5.扒指 6.曲轴 7.固定轴 8.调
38、节手柄向外伸出螺旋 筒的长度增 大。由 B2 转到 B3和 B4 时,扒 指的伸出长度 减小。工作时, 要求扒指转到 前下方时,具 有较大的伸出 长度,以便向 后扒送谷物。 当扒指转到后 方时,应缩回 螺旋筒内,以 免回草,造成 损失。如果使曲 轴中心 O1 绕螺旋筒中心 O相对转动一个角度,则可改变扒指最大伸出长度所在的位置,同时扒指外端与割台底板的间隙也随着改变。 扒指外端与割台底板的间隙应保持在 10 毫米左右。当谷物喂入量加大而需将割台螺旋向上调节时,扒指外端与底板的间隙也随着增大, 此时应转动曲轴的调节手柄, 使扒指外端与割台底板的间隙仍保持在 10 毫米左右。在多数O1的位置。但也
39、有个别联收机(如联收机的割台侧壁上装有调节手柄,用以改变曲轴中心美国的 JD7700)的伸缩扒指是不调节的。伸缩扒指的长度 L和偏心距 e 的确定方法是,当扒指转到后方或后上方时,应缩回到 螺旋筒内,但为防止扒指端部磨损掉入筒内, 扒指在螺旋筒外应留有 10 毫米余量。当扒指 转到前方或前下方时,应从螺旋筒内伸出。为达到一定的抓取能力,扒指应伸出螺旋叶片 外 4050 毫米。在图 1111 中,D 为螺旋外径, d 为螺旋内径, 即螺旋筒直径, L 为扒指长度, e 为偏 心距。12则 L=d/2+e+10=D/2 e+(40 50) 所以 L=(D d)/4 (25 30) e=(D d)/
40、4 (15 20) 若 D 500毫米, d300毫米 得 L 225230毫米,e6570 毫米 (三)割台各工作部件的相互配置 在割台上合理配置螺旋、割刀和拨禾轮 的位置是十分重要的,尤其是螺旋相对于割 刀的距离,对割台的工作性能影响较大。图 11 12中 l 为螺旋中心到护刃器梁的距离, 如果此值较大,比较适应于长茎秆作物收获。 而收短茎秆作物时,作物就容易堆积在割刀 与螺旋之间,待堆集到一定数量时,被螺旋 叶片抓取,一拥而入,造成输送和螺旋的堵 图 11-11 扒指长度及偏心距 塞。反之,若此值较小,对短茎秆作物就比 较合适,而收获长茎秆作物时,就容易从割台下滑下去,造成丢穗损失。此外
41、,此值也直 接影响到拨禾轮和割刀的相互配置关系。因为拨禾轮是不能与螺旋叶片或扒指相碰的,当 l 值较小时,拨禾轮中心相对于割刀的前伸量 n 就比较大。此前伸量加大,对拨禾和铺放 的性能都是不利的。为此,在合理配置螺旋、割刀和拨禾轮的相互位置时,既要选取一定 大小的 l 值,而又不使前伸量 n 值太 大,通常采取缩小拨禾轮直径的办法 来减小前伸量。当然,拨禾轮直径偏 小对拨禾和铺放的性能也不利的。因 此,直径的减小也只能是适度的。图 11-12 割台各部件的相对位置1.拨禾轮 2.后壁 3.挡草板 4.割台螺旋 5.死区 6.切 割器实践表明,东风 5 联收机的 l 值为 450 毫米,此值较大
42、,对于高株 小麦比较合适。当小麦植株高度在 800 毫米以下时,割刀后面堆积的现 象就比较明显,影响螺旋输送的均匀 性。北京 2.5 联收机的 l 值为 400 毫米,加拿大 MF 510 的 l 值为 330 355毫米(螺旋前后可调 25 毫米), E512 的 l 值为 352380 毫米。此 三机对于高度为 700-900 毫米的小麦 的适应性较好,割下的谷物能得到比 较均匀的输送, 而收获高度 500600 毫米的矮秆小麦时,割刀后面堆积现 象就明显,不能均匀输送,损失也随着增加。谷物割台采用螺旋堆运器这种结构型式,在拨禾轮、割刀和螺旋三者之间形成的三角 形“死区”是不可避免的。为了
43、改善螺旋输送的均匀性和减少损失,针对过高和过矮作物13的收获问题,国内外某些联收机上曾采取过如下一些措施(图11 13)图 11-13 克服 死区采取的方法1在割刀后方安装锯齿形输送齿条(图 11 13a),齿条随割刀一起运动,可将堆积 在割刀后面的谷物推向伸缩扒指,齿条反向运动时,锯齿形斜面对谷物不起推送作用。丰 收2.0 水稻联收机上采用这种方法。2将割刀后面的割台台面凸起 (图 1113b),用此法来减小 “死区”,防止谷物推积。 西德克拉斯公司生产的各种联收机采用这种方法。3采用仿形拨禾器(图 11 13c),在收割台架上安装滑道,使拨禾板相对于割台的 运动轨迹呈肾形封闭曲线,拨禾板可
44、与收割台面贴得很近而又不与螺旋相碰,消除了“死 区”。苏联六十年代曾在 CK3 联收机上采用过。4在割刀与螺旋之间安装小的胶布输送带(图11 13d)。这对各种长短的谷物都能适应,且适用于倒伏作物的收获,效果良好。美国JD7700 联收机水稻割台上采用。5将割刀(连同护刃器梁及割刀传动机构)做成前后可调的(图11 13e),这就可以改变割刀至螺旋的距离。 这种方法在美国 JD7700 联收机刚性割台上采用, 护刃器梁至 螺旋中心的距离可调为 345 毫米、 446毫米和 548 毫米,即前后可调 8英寸,以适应不同 高度作物的收获。此外, 在相互配置上还有几个间隙是应予注意的 (图 1112)
45、螺旋叶片与割台底板之 间隙1应为 1020 毫米,此间隙可通过上下移动割台两侧壁上的调节螺栓进行调整。螺 旋叶片与割台后壁的间隙 2为 20 30毫米,为了防止回草, 一般在割台后壁上装有挡板, 并使螺旋叶片与挡板的间隙保持在 10 毫米左右。拨禾轮压板与螺旋叶片的间隙 3 至少应 有 40 50 毫米,以防压板与螺旋叶片或扒指相碰。二、大豆割台 我国东北三省大豆种植面积较大,历年来许多国营农场主要使用联收机直接收获。据14有关资料表明, 用联收机直接收获大豆的总损失率超过 10,而其中约 80的损失发生在 割台。割台损失主要有炸荚、掉荚和掉枝、漏割。炸荚:大豆在完熟期收获时, 茎秆受到割刀和
46、拨禾轮的碰撞、 打击和振动, 豆荚破裂, 豆粒崩落,是割台损失中最多的一项。掉荚和掉枝:收获时碰撞落地的豆荚,未能送至割台台面而落地的以及由拨禾轮拨板 挑出去的茎秆等。漏割:指割后仍留在割茬上的豆荚(马耳荚)和由于倒伏而漏割的豆荚等。 因此,收获大豆时要求切割器能低割,留茬高度一般不应超过5 厘米。在整个割幅范围内,切割器要能很好地适应地形。切割器和拨禾轮对大豆植株的打击和振动要小,并且 要顺利地将割下的植株送到割台台面上。由此可见,收获大豆的要求比收获稻麦的要求高 得多,而简单地用稻麦联收机去收获大豆是不能满足要求的。必须采取一些有效措施。黑龙江省有些农场试行大豆分段收获,即在大豆完全成熟之
47、前就用割晒机割倒,经过 晾晒后用联收机捡拾脱粒。试验表明,分段收获能减少损失。但掌握割晒时间十分重要, 否则影响大豆品质。目前尚在试验,采用的单位不多。目前,国内外用于大豆联合收获的装置有三种,一是在谷物联收机割台上换装大豆低 割装置;二是采用挠性割台,可使大豆收获和谷物收获通用一个割台;三是专用于大豆收 获的对行割台。(一)大豆低割装置 大豆低割装置是谷物联收机收获大豆的附件。目前国内生产上使用的有两种:一种是 整体固定式;另一种是分组仿形式。整体固定式是将原割台上的切割器拆下,将大豆低割 装置整体地安装在护刃器上。 东北许多国营农场自行改装的形式较多, 图 1114 所示的大 豆低割装置,
48、是在原护刃器梁上固定了几个伸向前下方的支座,定刀片用螺钉直接固定在 支座上,其前部稍向上翘以减少拥土。在定刀片上安装动刀铆合和压刃板及过渡条。割刀 传动是用一根支臂与原来的 摆环摆臂相连,过渡条引导 豆株到割台的过程中使泥土 分离。这种低割装置安装在 丰收 3.0 联收机上。因不 能横向仿形,使用效果不甚 满意。图 11 15 为安装在 GT 4.9B 联收机上的低割 装置,在原护刃器梁上固定 了几个伸向前下方的支座, 定刀片就固定在支座上。橡 皮辊如图示方向旋转,把割 下的豆株引导到割台上,并 在交接的缝隙中分离泥土。 由于割台铰接在脱粒机体的 一侧,因而具有一定的横向 仿形作用,使用效果尚
49、好, 是目前使用最多的一种。图图 11-14 整体式大豆低割装置 (配丰收 -3.0 联收机 )1.动刀铆合 2.支座 3.定刀片 4.定刀铆合 5.过渡条 6.压刃板1511 16 为安装在东风 5 联收机上的分组仿形低割 装置。它将切割器分为三 组,每组收割两垄大豆, 每组切割器均用四连杆机 构(支架、上连杆、下连 杆、连杆座)铰接在支架 上。支架与原收割台的护 刃器梁固结在一起。因此, 每组切割器均可单独随地 形起伏而上下仿形。在支 架上有一凸起,当四连杆 机构下降时,上连杆碰到 此凸起,用以限位。支架 上还装有两个滚轮,支承图 11-15 整体式大豆低割装置 (配 GT-4.9B 联收
50、机 )1. 收割台 2. 橡皮辊 3. 割刀 4. 定刀片 5. 支座 6. 护刃器梁总刀杆运动。工作时总刀杆作往复运动,通过各组的动连杆和动连杆座,带动各组割刀作低,但结构较复杂,故障较多,目前应用较少。图 11-16 分组仿形式大豆低割装置 (配东风-5 型联合收获机 )1.定刀 2.动刀 3.刀杆 4.压刃板 5.连杆座 6.上连杆 7.护罩 8.护刃器梁 9.支架 10.总 刀杆 11.下连杆 12.仿形托板 13.动连杆 14.动连杆座 15.分行杆往复运动。这样既可将动力传递到各组割刀,而各组割刀又能随地形单独仿形。在四连杆 机构的上方有护罩。割下的豆株由拨禾轮通过护罩拨到收割台上
51、。这种低割装置的割茬较除了切割器部分改装外,拨禾轮的拨板上需加装帆布条以减轻对大豆植株的打击。滚 筒的转速要调整到 500600 转分,以适应大豆脱粒的要求。 由于低割装置贴地切割, 致 使刀片磨损严重,使用寿命较短。此外,若在潮湿地上作业时,部分湿泥土会带入割台, 随着进入滚筒脱粒,粘于豆粒表面形成“花脸豆” ,影响豆粒品质。(二)挠性割台为了减少大豆收获损失, 国外一些联收机采用了挠性割台。 图 1117 为美国约翰迪尔16公司生产的一种挠性割台。其割幅宽为 18 英尺( 5486毫米)。在此割幅内,整体式切割器连同其护刃器梁靠其本身的挠性能形成较大的波形,以适应地形的变化。其上下最大波动
52、 范围在 4英寸( 101.6 毫米)。图 11-17 JD-7700 型联收机挠性割台结构1.切割器 2.护刃器梁 3.仿形滑板 4.弹簧过渡板 5.传感臂6.固定梁架 7.滑槽 8.割台螺旋 9.锁定螺栓 ABCD 为浮动四 杆机构挠性割台的主要部件是 过渡板和浮动四杆机构 ABCD。过渡板用两层厚度为 0.8 毫米的弹簧钢板制成。 它沿整个割台宽度悬臂地安 装在螺旋和切割器的中间, 依靠弹簧板的弹性密贴在护 刃器梁的下面。当切割器连 同护刃器梁( 766 弹簧扁 钢)一起上下浮动时,弹簧 过渡板与护刃器梁产生相对 滑动。滑动量最大为 10 毫 米。弹簧过渡板的形状为圆 弧形。当护刃器梁压
53、于其上 时有一定的弹力,因而可以 保证良好的密封性。挠性割 台的下部沿宽度分布有六组 使切割器浮动的四杆机构, 其下面铰接着仿形滑板。仿 形滑板的前端利用螺栓与护 刃器梁连接,而护刃器梁又 压在弹簧过渡板上。因此, 当地形变化时,切割器可以 沿地面纵向和横向仿形。四 杆机构的前吊杆 AB 的上端 点 A 处不是铰链,而是可以 沿固定梁架上的滑槽前后移 动,且它也不是平行四杆机 构,因而仿形滑板上下浮动 时并不作平行运动。这样可 使仿形滑板更好地适应地 形,以达到最大的接地承压面积。仿形滑板的最大浮动范围为位是在 AB杆的后端焊有一延伸块M。当仿形滑板下降到一定位置时,延伸块顶在滑槽的上101.
54、6 毫米。为此,须在浮动机构上设有限位装置。下限面,因而仿形滑板不能继续下降。此外,在仿形滑板的前端焊有一块挡铁K,同时在弹簧过渡板的前端也焊着一块挡片 S。当切割器下降到一定程度时,挡铁 K 顶于 S上,起到前端的下限位作用。 当浮动四杆机构上升至极限位置时, CD杆顶在固定梁架上, 仿形滑板即 不能继续上升。通过这种机械式上下限位,使切割器的上下浮动控制在一定范围内。当用17 挠性割台收获直立的谷物时, 不需要割台仿形, 可以利用螺栓将浮动四杆机构锁住。 此时, 挠性割台即变成刚性割台。由此可见,挠性割台是一种谷物和豆类通用的割台。它在收获 大豆时,不受大豆行距的限制,因此它的适应性是很好
55、的。但由于割刀的波状变形,使得 动刀片和压刃器等的磨损增大。(三)大豆专用割台 美国约翰迪尔公司生产一种大豆专用割台,一次可对行收获六行大豆,行距为 712 毫 米。其工作过程如下(图 1118)。图 11-18 大豆专用割台工作过程1. 分禾器 2.分禾板 3. 割台螺旋 4. 豆粒收集槽 5. 旋转刀 6. 波形夹持带 7. 仿形滑板联收机在田间作业时, 六组长分禾器同时伸入大豆行间, 将倒伏低矮的大豆植株扶起, 导向波形夹持带上。夹持带将大豆植株夹住,由下部的旋转刀切断,夹持带继续平稳地将 割下的豆株输送到割台螺旋,再由螺旋和伸缩扒指输送到倾斜输送器,进入滚筒脱粒。每组夹持器由两根橡胶的
56、波形夹持带组成(图 1119)。波形夹持带用链板固定在链 条上,由主动轴的下链轮带动旋转。波形夹持带的速度应与机器前进速度大致相同。当机 器前进速度变化时,由驾驶员操纵无级变速器可随时调整夹持带的速度,使两者的速度互 相适应。在主动轴的上部链轮上安装着割刀传动链,带动割刀轴转动。旋转刀安装在割刀 轴的下端,由六把刀片组成(图 1120)。刀片材料为高碳钢,刃口须热处理。割刀轴的 转速为 202331 转分。因此,割刀每分钟切割 1212 1986次。定刀是单片固定式,也 由高碳钢制成,磨损后可调头使用。动刀与定刀的外端间隙不大于 0.5 毫米。每组夹持器 下面都安有滑板,其上装有平衡弹簧,可使
57、整组夹持器上下仿形,其最大浮动范围为 6 英 寸( 152毫米)。18图 11-19 大豆夹持切割装置图 11-20 大豆切割旋转刀1.定刀 2.旋转刀1.波形夹持带 2.主动轴 3.张紧轮 4.割刀轴 5.夹持带被动 链轮 6.滑板 7.平衡弹簧综上所述,大豆专用割台的特点是:一是对行仿形,分禾器伸到植株下部将其扶起, 割刀可贴地切割,大大减少了漏割损失;二是旋转刀高速旋转,每分钟切割一、两千次, 能适应高速作业,而且很少漏割,旋转部件基本上不产生振动;三是没有拨禾轮,由波形 带夹持输送, 这就减少了炸荚、 掉荚和掉枝等损失; 四是在波形夹持带下装有豆粒收集槽, 可以收收集少量炸荚豆粒, 并随豆株一起送入割台螺旋。 据美国 19741975 年田间试验报 告,采用收稻麦的刚性割台收获大豆的损失达 10以上, 采用收稻麦的仿形割台附加气流 吹送装置其损失为 7.5 。采用挠性割台的损失为 5.5 。采用大豆专用割台的损失为 4。 专用割台是目前大豆收获装置中损失最少的一种,但是,它的行距是不可调的,
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