牧神4LZ-8A 型自走式半履带谷物联合收割机的研制

徐玉龙，张俊三，李远良

（ 新疆新研牧神科技有限公司，新疆 乌鲁木齐830013）

0 引言

结合我国现阶段农业发展的基本国情，综合考虑了各个粮食产区，尤其是新疆、河南、河北、东三省的种植模式和各种农作物的收割时间，适应市场需求我公司研制出4LZ-8A 型自走式半履带谷物联合收割机，该机作业时间长、收割效率高、性能优良，通过更换不同的收获割台，可以收割小麦、水稻、高粱、大豆、玉米等多种农作物，收割时间可以从每年夏粮收割开始的五月， 一直延续至东北地区玉米收割的十二月。同时该机还配置了三角履带和液压四驱系统，能适应各种恶劣的地况。

1 结构特点及工作原理

1.1 结构特点

牧神4LZ-8A 型自走式半履带谷物联合收割机在原有谷物联合收割机基础上增加了半履带行走、静液压驱动和液压四驱等先进技术。

其主要由收获割台、驾驶台、过桥、半履带及液压前桥、轴流滚筒及凹板、承种盘、风扇总成、底部搅龙、后桥连接横梁、清选系统、液压四驱转向后桥、左右侧壁、尾架、尾梯、排草轮、发动机、粮箱、粮食升运器、杂余升运器、驾驶室、传动系统、液压系统及电器系统等工作部件组成（图1）。

1.2 工作原理

收割机工作时，农作物通过谷物收获割台进入过桥输送系统，在脱粒滚筒高速转动下，滚筒前端的螺旋叶片将收获的物料强制喂入，推入至滚筒脱粒系统中，经过脱粒和分离的物料下落至滚筒下方的清选系统，在蜗壳风机和两层往复式清选筛的作用下完成清选作业，清选后的谷物籽粒和一部分颖壳、碎草等较小的杂质因为重量、风阻和体积不一样，会分别掉落至清选系统下方的粮食和杂余底搅龙中， 其余茎秆、杂草等较大的杂质会从滚筒后部排出，在排草轮的作用下排到机体外。 清选干净的谷物籽粒在粮食搅龙的作用下，通过粮食升运器进入粮箱；没有清选干净的物料，在杂余搅龙的作用下通过杂余升运器，进入脱粒滚筒进行复脱后再运送至粮箱[1]。 机具的工作流程：

此机具可以收获多个品种农作物，所以在设计机具时，所有的工作部件参数都可以实现按需调节。 可以根据农作物的品种、产量、含水量的不同按具体情况调节清选风机的转速、风口风向、清选筛筛片的开度大小、脱粒滚筒的转速、脱粒滚筒和凹板的间隙等工作参数。

2 主要技术参数

3 技术创新及特点

3.1 三角履带

此机具采用三角履带代替传统的轮胎，与轮式收割机相比，三角履带具有以下特点和优势：

（1） 结构优势。 以三角橡胶履带代替了传统的轮式行走， 使用支重轮系和橡胶履带支撑全车重量，此结构承载力大、抓地力强、重心稳定、牵引力大、爬坡性能良好、移动灵活[2]。

（2） 适用范围广。能适应水稻田、泥泞的田间道路和崎岖的山路等复杂恶劣的路况，不仅可以收割传统谷物收获机能够收割的小麦、高粱、玉米等旱地，也可以适用水稻等水田，同时还能在山区收割轮式机具无法进入的地块。

（3） 转弯半径小。转弯时可以使用单边制动，使一边履带制动，另一边履带转动，能实现原地转弯，尤其适应狭窄地块和复杂的地形， 也节省了作业时的转弯、掉头时间。

（4） 保护农田。 橡胶履带式行走装置增大了机具与地面的单位接地面积， 不伤害农田和柏油路面，具有良好的行驶及通过性能， 降低了对农田地面的损伤。 轮式收割机与地面的单位接地面积小，被碾压过的农田会出现板结状况，不利于后期的翻地和播种工作， 而橡胶履带对地面的接地面积是轮胎的数十倍，对农田地面几乎没有损伤。

（5） 提高经济效益。 现在国内的水稻收割以2-5 kg 喂入量小型全履带式水稻收割机为主，8 kg 喂入量水稻收割机的收割效率是传统收割机的2-3 倍，缩短了收割期的同时还增加了经济效益。 能够错开不同农作物的收获时间，延长机具作业时长，而且能适应各种复杂地况，收割轮式机具无法进入的地块，相应的收割费也更高。

3.2 电液控制

（1） 静液压驱动。 行走系统采用静液压驱动方式替代传统的机械变速箱驱动， 使用进口液压元件，故障率低，提高了机具工作效率，降低了企业售后服务成本，静液压驱动系统由设置在驾驶室控制台上的电控手柄控制，能实现行走无级变速功能，这种结构传动简单，操纵灵活，更便于农机手操作。

（2） 液压四驱转向后桥。后桥采用液压四驱系统，相对于传统的机械四驱后桥而言，液压四驱系统取消了机械四驱后桥繁琐的传动装置，尤其是从前桥变速箱传动动力到后桥使用的贯穿机具底部的传动轴，减少了故障出现点，也方便了机具底部风机装置和底搅龙的空间排布。 液压四驱系统结构简单，只需要连接相应的液压管路即可，由驾驶室控制台上的翘板开关实现一键式启动。

（3） 采用机电液一体化技术。 本机具多处工作部件实现了机电液一体化，清选风机转速、脱离滚筒转速、升运器搅龙转速、漏粮损失率等实时数据会通过安装的传感器采集， 显示在驾驶室内的车载终端上，实现实时监测，及时报警，并且可以通过驾驶室控制台上的电控手柄和翘板开关来调节各项参数，将机具迅速调节至最佳工作状态[3]。

4 试验情况

目前，牧神4LZ-8A 型自走式半履带谷物联合收割已经完成了两轮样机的试制，具体完成情况如下：

2018 年9 月，由新疆机械研究院股份有限公司下属的全资子公司吉林牧神机械制造有限公司承担并完成了第一台样机的试制工作， 同年10 月在黑龙江逊克县梅山村完成了约66.7 hm2小麦和33.3 hm2大豆的收割工作，试验效果良好，谷物损失率和破碎率等各项性能指标都达到了产品设计要求。 试验过程中也发现了一些问题，主要表现在以下几个方面：

（1） 第一轮样机发动机动力设计为128.6 kW（175 hp），但是高速收割时发现动力略显不足，在收获小麦时，因为是全喂入收获，滚筒消耗动力较多，再加上梅山村位于小兴安岭深处，常年多雨，道路崎岖，工作地况泥泞不堪，履带消耗动力过多，高速收割时发动机会出现掉转速的情况，使得收割效率较低。

（2） 制动系统没有单边制动功能，在小地块工作和崎岖山路上行驶时转弯和掉头比较慢。

（3） 个别国产电器、液压元件和插接件在恶劣工作环境下出现损坏。

针对以上问题，2019 年1 月至3 月， 技术中心组织项目组研发人员认真分析， 全面总结2018 年样机试制和实验时出现的问题，将发动机动力从128.6 kW（175 hp）提升至139.6 kW（190 hp），制动系统增加了单边制动功能，全部使用高端进口液压元件，电器元件和插接件都做了防水处理，同时重新优化和改进了部分机械结构。 于2019 年9 月在吉林牧神机械制造有限公司完成了第二轮样机的试制工作， 同年10 月在黑龙江绥滨农场完成了约66.7 hm2水稻和133.3 hm2玉米的收割工作，机具整体表现良好，尤其是三角履带未出现一次故障，同时也解决了第一轮样机出现的问题，机具的收割性能也有了进一步的提升，得到了当地农民和收割机用户的一致好评。

牧神4LZ-8A 型自走式半履带谷物联合收割一机多用，结构紧凑，操作方便，机电液一体化程度高，能适应各种复杂地况，具有很好的市场推广前景。