丘陵区玉米联合收割机割台装置的设计及试验

张四欣

摘要：济源市的地形呈现北部高，南部低的状态，地形海拔相对较高，东南部为黄土丘陵，地形起伏，因而在丘陵区域使用玉米联合收割机要解决带穗玉米植株立姿传送问题，分析其中的原理，依据收获性能对割台装置进行研究。研究表明，割台装置对于丘陵地区玉米的收获有着重要的使用价值。

关键词：玉米；收割；联合收割机；割台装置

玉米作为中国的主要粮食产物之一，在种植区域上分布较为广泛，根据气候条件，主要集中分布在高原、平原、丘陵地区，不同的地理地形条件造成了不同的种植模式，因而对于玉米的收割时的难易程度也有着不同的等级划分。根据实际情况采取不同的收获方式，各自对应的收获难度也是不同的。利用玉米收割机可以实现摘穗、秸秆粉碎，但是秸秆粉碎还田需要消耗大量的动力才能完成，在丘陵地区很难满足玉米联合收割机小型化的要求。所以要对联合收割机进行进一步的研究，设计一种特殊的割台部件，实现对玉米的机械化的高效收获。

1 试验装置工作原理

割刀传动装置、割台支架、植株输送装置、驱动电机等基本器件构成了玉米收获机割台试验台。其具体的工作流程是：通过变频机的驱动，植株传送装置将带穗植株运至割台喂入的地方，然后割刀对其进行切割，再由位于割台前面的拨禾装置将植株横向抓取，传送至割台的中间，然后通过禾链、分禾器、分禾器地板形成三点扶持传送，从而完成植株传送的横纵交接，最后由割台后面的倾斜夹持张紧装置实现植株的纵向传送和向上提升。

2 割台关键部件设计及参数确定

2.1 下拨禾齿齿端与尖刀的相对位置

所谓的下拨禾齿齿端与尖刀的相对位置就是指下拨禾链拨齿转动最前端时，拨齿齿端与尖刀相对于机具前进方向的间距。下拨禾齿齿端与尖刀的相对位置对于植株的横线传送有着直接的影响，当机具的前进速度一定时，下拨禾齿齿端与尖刀的相对位置越是靠前，横向传送的能力越低，反之，下拨禾齿齿端与尖刀的相对位置靠后，带穗植株会借着惯性发生倾斜，输送质量也会降低。因此，下拨禾齿齿端与尖刀的相对位置要适中，一般选为下拨禾齿齿端处于尖刀前3 cm。

2.2 下拨禾链拨齿间距

根据理论分析可知拨齿间距要适宜，一般是要大于一株玉米植株直径与果穗最大直径之和。植株杆直径一般取平均值，大约是4cm左右，果穗的最大直径一般为8 cm左右，但是拨齿间距是链节距的偶数倍，因此一般取15.2 cm作为拨齿间距。

2.3 下拨禾链线速度

对于顺行收割，要想使得单株玉米可以连续喂入，就要使得拨禾装置满足一定的条件，使得下拨禾链在每经过一个拨齿间距时正好拨送一株玉米，经过理论计算，下拨禾链线速度一般为0.36 m/s。

2.4 下拨禾链水平投影与刀杆的夹角

下拨禾链水平投影与刀杆的夹角直接影响着玉米的横纵交接，夹角越大，收割起来难度越小，从而横纵交接越是顺利。为了完整顺利地完成横纵交接的过程，其夹角必须比0°大，试验分析计算得到，最适夹角为12°。

2.5 上拨禾带状态

上拨禾带过程虽然并不直接影响植株的抓取和横向运输，但是也起着重要的辅助功能，齿端线速度的大小随着上拨禾带拨齿长度的大小而变化，拨齿长度越长，线速度越大，因而植株在横纵交接过程中更容易向后倾斜。如果没有拨齿辅助抓取植株，很容易造成植株倾斜，因此一般来讲还是选择短齿作为上拨禾带的拨齿，一般选取的齿长为3.6 cm。

2.6 前分禾扶持搅龙

一般割台装置在对向前倒伏的作物进行收获工作时对带穗植株有一定的要求，要求带穗植株在搅龙叶片的抓取下实现直立或者向后倾斜，所以这就要求机进速度小于搅龙叶片的后移速度，经过试验数据分析可以测得搅龙转速为每分钟450转。

3 性能指标的确定

本研究过程中保证了植株在横纵传送过程中在机进方向上的直立状态，试验性能指标为输送质量，用摄像头记录在试验过程中的全部状态。

4 试验结果与分析

4.1 双行玉米收获试验

将上述的参数都配置在试验台上，按照以下步骤进行试验：固定带穗植株，按顺序打开割刀驱动电机、割台装置驱动电机、分禾扶持前搅龙驱动电机；等到工作趋于稳定，将植株输送装置驱动电机打开；使用高速摄像装置记录植株在整个过程中的状态，通过拍摄的图片测定植株的倾斜角度，并进行记录。相关数据表明，在此参数的设置下，可以达到半小时以上的连续喂入，并且玉米也不会出现被推倒或者折断的现象。

4.2 倒伏玉米收获试验

玉米生长在田间由于环境的影响难免会出现倾斜现象，对于立姿输送割台来说，玉米一旦倾斜就会加大收获难度，本割台的设计使得玉米植株在被割刀割断之前，分禾扶持装置会将倾斜的植株扶持直立，这样就降低了收获难度。试验结果表明后倾角度小于15°或者前倾角度小于7.5°，通过本割台可以完成玉米植株的立姿输送。

参考文献

[1] 中国农业机械化科学研究院. 农业机械设计手册（下册）[K]. 北京： 中国农业科学技术出版社，2007.

[2] 孙进良，刘师多，丁慧玲. 我国玉米收获机械化的应用现状与展望[J]. 农机化研究，2009，31（3）：217-219.

[3] 刘声春，张道林，张继磊，等. 我国玉米收获机研制现状及发展展望[J]. 农机化研究，2009，31（11）：241-242.