双行玉米收获机关键部件试验台的设计

刘文亮 王新阳 胡浩 姜彩宇 李健 张亮

摘 要：结合市场上主流玉米收获机的结构，借鉴已有试验台的性能与特点，设计了双行玉米收获机关键部件试验台。并通过对供电系统、控制系统、数据处理系统的研究，开发了玉米收获试验台无线测控系统，实现了玉米收获试验台的无线控制、数据处理、网络监控等功能。经运行检测试验，该试验台工作性能良好。

关键词：玉米收获机；试验台；设计

中图分类号：S225.51 文献标识码：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.10.001

基金项目：吉林省农机院项目-玉米收获试验台无线测控系统的研究（CZ201705267）；吉林省财政基本科研经费项目-玉米收获机械综合试验台建设（CZ201705268-2）

作者简介：刘文亮（1983-），男，吉林长春人，副研究员，大学本科学历，主要从事农业机械自动化技术，E-mail：48850546@qq.com。

0 引言

双行玉米收获机关键部件试验台，模拟玉米收获机在田间工作时的实际状态，能够为玉米收获机关键部件的技术研究、整机工作的协调性、长时间不间断的试验研究提供条件支撑。

1 整体结构

双行玉米收获机关键部件试验台长69 m、宽7 m、高3.2 m，主要由试验台基础、玉米植株输送系统、试验车、工作部件、控制系统、显示系统等组成（如图1所示）。其中，工作部件包含卧式摘穗部件、剥皮部件、脱粒部件和茎秆粉碎部件几部分。

2 试验台基础

基础由两条长46 m、宽0.5 m、高0.2 m、间距1.4 m的混凝土水泥台构成，水泥台刷灰色漆面，并在一侧水泥台侧方布置电缆线槽（如图2）。水泥台上用膨胀螺栓固定22﹟钢轨，轨道中心距1.8 m。水泥台中间段内侧上部预埋80×80 mm钢板15块，钢板厚度8 mm，间距1.8 m，用来固定玉米植株输送系统支架。

3 玉米植株输送系统

玉米植株输送系统是独立的部分，布置在两条水泥台之间靠中的位置，由电机驱动（如图3）。通过改变输送链上卡槽的左右位置和植株在夹持板上的状态，模拟田间不对行收获和植株倒伏状况。根据现有玉米种植规格，设计试验台株距304.8 mm，行距550～650 mm范围内无极调节。玉米秸秆被固定在夹持板（如图4）上，与试验小车做相对运动，由变频器调节速度，模拟玉米收获机在田间的作業，速度可在0.8～2.5 m/s间调节。

4 主要工作部件

4.1 试验车

试验车用于安装动力装置及工作部件，主要材料是槽钢，长4 m、宽2.4 m、高1.54 m、离地间隙06 m。安装有四钢轮，采用前轮驱动；通过变频器调节速度，实现从0～3 m/s无级控制；倒车由电机反转实现（如图5）。

4.2 卧式摘穗部件

摘穗割台为摘穗板拉茎辊摘穗，可收获两行玉米，行距600 mm，摘下果穗通过螺旋搅龙、刮板输送机送至剥皮或脱粒装置。拉茎辊转速800～1200 r/min可调，由变频器调节。液压油缸调节摘穗部件与地面倾角。

4.3 剥皮装置

剥皮装置由6对聚氨脂橡胶辊组成3通道的剥皮辊组合，设4组指式压制器和1组指式布料器。剥皮后果穗送入果穗箱中，苞叶由螺旋搅龙送入料仓，落粒通过板孔落入籽粒回收箱。剥皮辊转速300～400 r/min，由变频器调节（如图6）。

4.4 脱粒装置

脱粒装置为单轴流纹杆、钉齿滚筒组合式，滚筒直径400 mm、长1300 mm，转速400～1200 r/min，喂入量5～7 kg/s，总功率15 kW（如图7）。脱出籽粒经振动筛清选装置（如图8）过筛后送入粮仓，杂余输入料箱。脱粒装置安装在试验车中部，与剥皮装置互换。

4.5 茎秆粉碎装置

为双甩刀、螺旋排列刀辊，刀辊直径400 mm，幅宽1050 mm，转速1800～2400 r/min。粉碎茎秆抛入螺旋输送器输送至茎秆箱。螺旋输送搅龙直径260 mm、转速200 r/min，总功率15 kW。 留茬高度由液压油缸调节（如图9）。

4.6 辅助部件

为了实现脱粒装置与剥皮装置互换，丰富试验台的功能，我们还专门设计制造了剥皮落粒振动筛清选装置和果穗升运装置，配合完成剥皮机的性能试验。

5 供电系统

有固定电源和移动电源两部分，固定电源容量5.5 kW，移动电源容量54 kW，分别为植株固定装置和试验车工作部件供电。电源箱总开关200 A，设12个三相回路和一组单相回路。箱面配电流表、电压表、指示灯和开关。电力由架空滑触线供给，滑触线为铜制，容量180 A，架空高度3.5～4 m，长度45 m。电源由滑触线进入电源箱，从电源箱出来在试验车底部分流到各工作部件（如图10）。

6 液压系统

由液压站、油箱、控制阀、换向阀、压力表、液压缸、管路、接头等组成。液压站设在行走车上；液压油箱为圆形；齿轮泵固定在油箱上，由3 kW电机驱动，为割台和茎秆粉碎装置的高低位置调节提供液压动力，模拟不同高度试验（如图11）。

7 电机控制系统

玉米秸秆喂入装置、行走车、夹持输送装置及摘穗装置等工作部件均由独立电机驱动，避免各部件间的相互干扰。各驱动电机输出端安装有扭矩传感器，用于检测工作部件的转速、扭矩和功耗等运行参数。可以根据试验要求改变各驱动电机的转速，以实现对玉米收获机不同工作参数的模拟（如图12）。

8 操作系统

由主控计算机（如图13）、控制箱、工控机、手持式控制器（如图14）、网络摄像头、高速相机等组成。该系统通过在试验台工作部件中部署若干个扭矩传感器终端节点，

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采集转速、扭矩和功耗等运行参数，通过无线网络上传至上位机显示并进行控制操作，同时实现了手机等智能终端的远程访问。可以对试验台进行实时无线控制、数据采集处理、网络监控等功能，达到玉米收获机械综合试验台自动化控制、试验数据分析的目的。

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