自走式玉米收獲機的性能優化初探

韓保風

（哈克（邯鄲）農業機械裝備制造有限公司，河北 邯鄲 056000）

玉米作為我國三大糧食作物和重要的飼料來源，種植面積大，分布區域廣，東北松遼平原、西北黃土高原、晉冀魯豫中原大地和西南地區均有大面積種植。大跨度的溫差使其收獲時間可達半年之久。如果全部實現玉米的機械化收割，將大大降低農民的勞動強度，為國家經濟的發展節省大量的人力資源。自走式玉米收割機是哈克（邯鄲）農業機械裝備制造有限公司的主力機型之一，投放市場以來，為國家農業機械化和創建資源節約型、環境友好型社會做出了重大貢獻。

1 自走式玉米收獲機的構成及其優勢

最早進入市場的是需要由大型拖拉機拖動的背負式收割機。自走式收割機則是自帶動力的機具一體化的玉米聯合收獲機，主要由 割臺、輸送器、剝皮機、籽?；厥昭b置、秸稈切碎機、果穗箱總成、動力總成、前橋總成、后橋總成、機架、電氣系統、液壓系統、駕駛室總成和排風系統等組成。目前國內產品有兩行、三行和四行的各種型號，基本滿足在不同的地勢和工況環境下正常工作。

自走式玉米收割機以其＂作業效率高、收割質量高、機手跨區作業收益高、性價比高以及勞動強度低、故障率低、使用和保養方便等絕對優勢，獲得了廣大農民朋友的青睞，也得到了許多地方政府在農機補貼杠上的桿政策傾斜，從而迅速取代并占有了背負式收割機的市場地位，成為收割機主和機手的第一選擇。與背負式收割機相比，只有用途專一一個弱點。國內現有機型摘穗機構多為摘穗板拉徑輥-撥禾鏈組合結構，秸稈粉碎裝置有青貯型和粉碎型兩種。國產自走式玉米收割機技術和產品有一個日趨成熟的過程，機手對其適應性、安全性、舒適性和自動化程度的要求正在不斷提高。

2 玉米收獲機秸稈回收式割臺的改進設計

隨著我國對自然生態環境保護的愈加重視，對玉米收獲后的秸桿處理要求也日益嚴格。最初的自走式玉米收獲機并不包含秸稈的同步回收功能，撿拾起來的秸稈含雜率高，不利于儲存和后期利用。后來經過技術人員對割臺等機構的改進設計，實現了玉米在收獲的同時將秸稈也一并直接回收，并且使留茬高的問題取得很大改觀，玉米收割機在技術和使用效果上的進步是顯而易見的。

秸稈回收式玉米收獲機割臺包括摘穗輥、摘穗齒輪箱、秸稈揉切裝置、秸稈切茬裝置和機架等關鍵部件組成。我們將摘穗齒輪箱、摘穗裝置和撥禾輪以及分禾器安排在割臺的上部，主要實現玉米的摘穗等功能；下部結構則為了滿足玉米莖稈切茬和揉切回收功能。安排了秸稈切茬裝置和秸稈揉切裝置等。

3 針對寒冷地區的傾斜式割臺的改進設計

因我國北方地區的霜凍較早，玉米收割季已經出現了秸桿和果穗不同程度的凍結，對玉米收獲和秸稈回收帶來一定難度。為了克服霜凍帶來的不利因素，解決收獲機在秸稈回收、規則放鋪和整機打包等方面的問題，需要設計制造出一種適應寒冷地區使用且具有秸稈回收功能的玉米收獲機具。

針對北方玉米植株生態結構和物理特性，研究了霜凍玉米莖稈的拉伸、彎曲、摩擦、剪切及擠壓特性，認為對割臺進行適當角度的傾斜后，可以加大機械自身的拉斷、剪切和擠壓破壞力，從而順利滿足玉米收獲和秸稈保留的要求。研究計算和設計要點，在于對復合式摘穗輥和后傾斜輸送機構施以重點改進。改進過程主要是對桿穗分離過程進行受力分析、理論計算和性能分析，同時確定復合式摘穗輥直徑和工作間隙等關鍵因素，并確定出輸送機構結構設計和角度等關鍵參數。對結構改進的合理性驗證，主要是利用CAE軟件對后傾斜式割臺的關鍵零部件進行仿真分析；應用ANSYS Workbench軟件對割刀動力軸、連接板和摘穗輥等零部件進行有限元靜應力分析及與優化設計，對割刀動力軸進行模態分析，應用ADAMS軟件對復合式摘穗輥進行運動學與動力學仿真分析，使結構設計具有很高的可靠性。

4 針對高溫地區的發動機散熱系統的匹配設計

機具一體化的自走式收割機的行走和所有有效動作，完全依靠安裝在機器中心部位的柴油發動機來驅動，因此，發動機是玉米收割機的心臟。在我國的中原和西南地區，玉米成熟收割時間大多在國慶節前，“秋老虎”的氣溫最高可達到35度。潤滑油的黏度隨溫度升高而下降。發動機溫度過高會影響動力部的功率。

1）增大散熱余量。為了避免因高溫和環境對散熱系統產生的不利影響，應在原設計的基礎上對冷卻系統增加大約1/4的散熱余量。這樣，即使散熱器自身的散熱能力出現衰減，也不至于導致發動機因過熱而造成粘缸等嚴重損害。2）芯體翅片結構。玉米收割機上的散熱器應具有良好的通透性，芯體是散熱器的核心部件，其散熱性能也取決于芯體的翅片結構。玉米收割機上的散熱器一般采用管片式、板翅式和管帶式三種，材質以鋁材為主。3）空空中冷器。因改善大氣質量的需要，國家前年出臺了限制國一國二柴油機的排放標準。國三以上的柴油發動機的冷卻系統，在散熱器總成原來僅有一個冷卻水腔的基礎上，增加了一個空氣與空氣的中間冷卻器，簡稱空空中冷器。

5 結語

我國是一個農業大國。毛澤東同志早在61年前就作出了“農業的根本出路在于機械化”的英明診斷。對農業機械化的探討是一個永無止境的過程。作為從業者，我們任重而道遠。玉米收割機是一個復雜的系統工程，還有很多課題等待我們去研究，還要許多難關等待我們去攻克。我們要在提高機械本身質量性能、工作效率、地形的適應性、駕駛的舒適度和自動化程度等方面繼續努力，為農民兄弟提供更多更好的機械化產品。