自动化技术在联合收获机设计中的应用.pdf

142 集成电路应用 第 40 卷 第 6 期（总第 357 期）2023 年 6 月Applications创新应用地区机型会出现“水土不服”的问题。2 设计原理针对以上问题，本玉米联合收获机在设计过程中，将玉米收获作业功能定位在联合收获功能上，该功能能够实现一次完成玉米果穗、茎秆的收获，解决传统收获反复作业的缺点，增加了茎秆青贮作业步骤，为畜牧业发展提供饲料保障，是现在玉米联合收获机发展的主要趋势。另外，玉米割台的设计上，为了提高机具利用效率，实现一机多用，本农机在连接方式上提供了不同连接接头的选配，能够适应市场中多品种的自走式谷物联合收获，解决了难以匹配挂接装置的问题。根据机具设计的具体要求，本产品重点围绕集摘穗、剥皮、脱粒、秸秆处理于一体的联合作业方式，针对传统收获农机稳定性可靠性差、玉米籽粒破碎率高、果穗损失率高的问题对机具进行设计改进，试制中先后解决了秸秆粉碎后飞散、手动颗粒回收、风机清杂等问题，并开展了作业机具应用与示范。机具主要由摘穗台、绞笼输送器、升运器、剥皮输送机、粮箱、茎秆还田机、颗粒回收装置、传动系统、电器系统、发动机等部件组成。作业条件要求预收获玉米籽含水率为15%35%，植株倒伏率低于5%，果穗下垂率低于15%，最低结穗高度大于35CM。收获机作业时，机组沿玉米行间行走，0 引言由于我国玉米南北方种植方式的差异化，玉米收获农机机型出现基础部件研究不足、稳定性可靠性差、“水土不服”等问题。并结合锦州市在玉米收获中出现的集中性问题，提出了一套集摘穗、剥皮、脱粒、秸秆处理于一体的玉米联合收获机设计方案，此方案通过推广，达到了提高作业效率、作业质量，降低传统频繁作业对土壤的破坏以及农业增产增收的目的。1 研究背景根据中国农业信息网数据，我国玉米机收产量2020年为15.91亿吨，2021年上升到16.55亿吨，2022年上升至17.2亿吨，年增长率在4%左右。玉米收获机市场同样在2020-2022年进入持续推进阶段，2020年我国玉米收获及市场销量达到43万台（套），市场份额达到80.2%，2021年市场销量达到46.5万台（套），市场份额达到81.7%，2022年市场销量达到50万台（套），市场份额达到83.5%，综合三年数据，年增长率在2.8%左右。处于成长期的我国玉米收割机市场，仍然存在着许多问题：（1）表现在基础部件研究不足，研发重点落在整机，收获工艺和机构参数上大同小异、重复制造；（2）产品的稳定性、可靠性差，机器故障频繁，从而造成玉米籽粒破碎率、果穗损失率高等问题；（3）由于各地区玉米种植方式的差异化，不同作者简介：李妍，锦州市农业农村综合服务中心有限公司（锦州市植物保护中心）；研究方向：自动化控制技术。收稿日期：2023-02-16；修回日期：2023-05-26。摘要：阐述玉米联合收获机在设计原理、重要设计部件的设计方案，实现摘穗、剥皮、脱粒、秸秆处理于一体的联合作业方式，满足了农艺要求，降低作业成本。关键词：自动化技术，联合收获机，设计方案。中图分类号：S225 文章编号：1674-2583(2023)06-0142-02DOI：10.19339/j.issn.1674-2583.2023.06.060文献引用格式：李妍.自动化技术在联合收获机设计中的应用J.集成电路应用,2023,40(06):142-143.自动化技术在联合收获机设计中的应用李妍（锦州市农业农村综合服务中心有限公司（锦州市植物保护中心），辽宁 121000）Abstract This paper describes the design principle and design scheme of important design components of corn combine harvester,and realizes the combined operation mode of ear picking,peeling,threshing and straw treatment,which meets the agronomic requirements and reduces the operation cost.Index Terms automation technology,combine harvester,design scheme.Application of Automation Technology in Combine Harvester DesignLI Yan(Jinzhou Agricultural and Rural Comprehensive Service Center Co.,Ltd.(Jinzhou Plant Protection Center),Liaoning 121000,China.)Applications 创新应用集成电路应用 第 40 卷 第 6 期（总第 357 期）2023 年 6 月 143带穗的玉米茎秆通过分禾器把玉米植株引入纵向斜度装配的摘穗辊间隙中，通过摘穗辊的相向运动将玉米茎杆向下传送。当果穗到达摘穗辊时，大端被机构卡住，小端茎秆继续向下运动，由此将果穗与茎秆分离。玉米穗由此下落至升运器内，升运器随即将茎穗传送至剥皮机内。同时，剥皮辊通过相向转动，在果穗表面形成作用力，将苞叶剥去,剥除下一层皮膜的玉果穗籽粒也将其连同部分玉米苞穗和部分叶落一同送进了玉米的清选筛道上,在整个玉米清选筛机的反向往复的运动旋转作用和整个玉米清选筛分机的正反联合的旋转作用双重推动作用下,玉米苞粒被叶徐徐推出筛后徐徐抛入玉米进入果穗粮箱,籽粒落入粮箱，避免作物浪费。果穗箱通过液压手柄实现箱体的升降与侧翻，完成装卸。分离后的茎秆通过割台下方的秸秆粉碎装置和横向输送装置粉碎成条状铺放在机器后方，以利于打捆回收。在收获机行走和作业中，机手可通过操作液压手柄实现割台的平移。3 重要部件的设计玉米摘穗装置。玉米摘穗装置是玉米收获机的关键部件，用以实现不同的直径、不同结穗部位的玉米穗摘穗功能。在摘穗过程中，要降低籽粒损失率和损伤率。卧式玉米摘穗装置主要由摘穗辊组、传动箱部件、链轮和带拔齿的喂入链条部件组成。两摘穗辊在装配中，要求两者轴线平行，并具有35mm的高度差，由此实现玉米穗的迅速脱离，避免掉粒损失。另外，摘穗辊轴线与水平面成2535的装配角度，从而实现茎秆由轴线方向喂入两摘穗辊之间隙，实现抓取作业。卧式摘穗辊的结构分为抓取段（前段），摘穗段（中段），强拉段（后段）。摘穗辊摘穗段的最小工作长度应能保证摘落结穗部位最高的和最低的玉米穗。果穗最高结穗和最低结穗的高度差，一般在400600mm范围内。果穗推运器。果穗推运器的作用是将摘穗装置摘下的玉米果穗通过螺旋输送蛟龙向中间输送集中，然后通过刮板推运到果穗升运器中。为了保证果穗顺利、完整的输送，搅龙螺旋叶片尽可能接近搅龙底壳，但回转时又不能刮碰底壳，为了调整螺旋叶片底壳的间隙，需拧松固定调节螺栓，通过调整调节拉杆调整螺旋叶片与底壳之间的间隙，一般调整至310mm。过大易造成果穗被啃掉，掉粒等损失，调整完毕后将调整螺栓拧紧。剥皮机。剥皮机部件其主要作用是将升运器送来的果穗的苞叶及断茎秆去除。剥皮部件由安装在机架上的八对剥叶辊轴，四组压送器和传动机构组成。辊轴由铁棍外包胶皮构成，以提高表面摩擦力，其中一根辊轴固定在可摆动轴承座上，由螺纹杆和弹簧共同作用使摆动辊轴压向另一固定辊轴，果穗上苞叶的剥除主要由这样的八个辊轴完成。通过弹簧的压缩量调整主被动辊轴压紧量，正常情况下弹簧压缩816mm既能满足要求。苞叶及剥皮机剥下的籽粒在苞叶搅龙及筛网的作用下进行分离，清选。经排杂溜板在重力及机器自身震动的作用下从出草口均匀铺撒到还田机前端的田间地面上，由还田机粉碎还田。籽粒经籽粒溜板在重力及机器自身震动的作用下自动收集到籽粒回收箱内。颗粒回收装置。颗粒回收装置在设计中，添加了筛选辊，果穗苞叶从颗粒蛟龙筛选后搅出时，苞叶力包裹着颗粒，再由筛选辊处理，颗粒掉入回收装置，苞叶顺着筛选辊排出，筛选辊由5个焊合辊组成，链条传动，相比同类产品的振动筛维修简单方便。颗粒回收排出装置装有电机带动蛟龙排出颗粒，是同类产品均是手动，本产品为自动，按下电源开关即可排出，可以让收获机停止运转作业，安全方便。星轮压送器。星轮压送装置可以把玉米果穗挤压向辊轴，并且按照剥皮工作顺序移动果穗，其侧板与剥皮机机架连接。通过调整前端和后端的调节螺杆，使星轮和剥皮辊处在合适的工作间隙，调节时候注意左右两侧的调整量应一致。果穗喂入量过大时，向上调节调整螺杆，增大工作间隙。籽粒掉落过多时，向上调节调整螺杆，增大工作间隙。4 结语本文介绍了某系列玉米联合收获机在设计原理、重要设计部件的设计方案，在推广应中，机械化收获作业质量较好，总损失率小于4%，果穗含杂率小于1.5%，籽粒破坏率小于1%，苞叶剥净率大于85%，茎杆切碎合格率大于85%，各项指标均达到或优于国家标准的要求。在不同工况下做到了一机多能，一次下地完成摘穗、剥皮、脱粒、秸秆处理等玉米收获作业，满足了农艺要求，减少了多次作业对土地的伤害，减少农机投入，降低作业成本。参考文献1 才金玲,刘洁,王乃可,张引芹,王娟.农作物秸秆综合利用研究进展J.安徽农业科学,2021,49(09):11-14.2 陈国辉.玉米联合收获机传动系统优化设计J.农机使用与维修,2022(12):30-32.3 刁培松,仪垂杰,吴文权,彭丽芳,魏修亭.基于设计目录的玉米联合收获机方案设计J.农机化研究,2003(04):110-111.4 房庆柳.花生联合收获机摘果装置的创新设计与性能分析D.河北：河北科技师范学院,2021.5 王恒.谷物联合收获机液压系统设计与仿真优化D.山东：济南大学,2020.