第十三章聯(lián)合收割機

第—節(jié)聯(lián)合收獲機的特點和分類

第二節(jié)聯(lián)合收獲機的一般構造和工作過程

第三節(jié)聯(lián)合收獲機的割臺

2/4/20231聯(lián)合收獲機是將收割機和脫粒機用中間輸送裝置連接成為一體的機械。它能在田間一次完成切割、脫粒、分離和清選等項作業(yè)，以直接獲得清潔的谷粒，因而其生產(chǎn)率很高。隨著我國農(nóng)業(yè)機械化程度的不斷提高，聯(lián)合收獲機在收獲作業(yè)中的比重必將逐步加大。在國外許多工業(yè)發(fā)達的國家，其谷物收獲都是用聯(lián)合收獲機完成的。一、聯(lián)合收獲機的特點(1)生產(chǎn)率很高。如我國成批生產(chǎn)的東風—5型自走式谷物聯(lián)合收獲機，配以運糧車，2～4人工作，一天可以收獲公頃產(chǎn)3～5t的小麥13.3多hm2，相當于四五百個勞動力的手工作業(yè)量。(2)谷物損失小。一般聯(lián)合收獲機正常工作時的總損失，收小麥時小于2％，收：水稻時小于3％，而分段收獲因每項作業(yè)都有損失，其總損失高達6％～10％。2/4/20232(3)機械化程度高，因而大大減輕農(nóng)民的勞動強度，改善勞動條件，并能做到大面積及時收獲，為搶種下茬作物創(chuàng)造條件。但是，聯(lián)合收獲機也存在著一些問題：(1)機器構造復雜，價格昂貴，作業(yè)成本較高。目前尚難以綜合利用，每年使用時間很短，造成動力積壓和保管難以完善等問題。(2)聯(lián)合收獲機只有當谷物達到完熟期時，才能充分發(fā)揮其高效作用。而谷物的完熟期般不到一周時間，而且我國不少地區(qū)收獲時節(jié)正值雨季，這些地區(qū)單純依靠聯(lián)合收獲機來收獲要承擔一些風險。(3)從我國目前生產(chǎn)的聯(lián)合收獲機來看，產(chǎn)品質(zhì)量較差，使用水平也較低，工作可靠性不高。據(jù)統(tǒng)計，平均時間利用率尚不到70％，特別是在小塊地上分散使用，往往難以發(fā)揮其效能。2/4/20233二、聯(lián)合收獲機的分類目前世界各國生產(chǎn)的聯(lián)合收獲機型號已有一百多種。我國正在研制和生產(chǎn)的也有二三十種。這些機型可以按其動力供給的方式和按谷物喂入的方式加以分類。(一)按動力供給方式分類1.牽引式工作時由拖拉機牽引，機組較長，機動性較差，不能自行開道，多用于小型聯(lián)合收獲機。如4LQ—2.5型牽引式聯(lián)合收獲機，其動力由拖拉機動力輸出軸供給。國外也小量生產(chǎn)由大功率拖拉機動力輸出軸驅(qū)動的較大型的牽引式聯(lián)合收獲機。牽引式聯(lián)合收獲機的優(yōu)點在于造價較低，且拖拉機可以全年充分利用。因此，在我國當前條件下，它具有一定的適應性。2/4/202342.自走式收割臺和脫粒機呈T型配置，結(jié)構緊湊，機動性好，收獲時能自行開道和進行選擇收割，其生產(chǎn)率很高，如東風—5、豐收—3.0和北京—2.5型以及最近從德國引進生產(chǎn)的迪爾—1065型等；但它的造價高，動力和底盤不能全年充分利用。目前，國外工業(yè)發(fā)達國家生產(chǎn)的聯(lián)合收獲機絕大部分都是自走式的。3.懸掛式將聯(lián)合收獲機懸掛在拖拉機上，割臺位于拖拉機的前方，脫粒機位于拖拉機的后方，中間輸送裝置在一側(cè)，如珠江—4型聯(lián)合收獲機。它具有自走式的某些優(yōu)點，而造價較低；但其總體配置受到拖拉機的限制，如駕駛員視野較差，中間輸送裝置很長，變速檔位不能充分滿足收獲要求等，而且聯(lián)合收獲機是分部件懸掛在拖拉機上，裝卸較費工，整體性較差。盡管如此，在我國目前情況下，這種機型仍具有相當?shù)倪m應性。2/4/20235此外，還有一種半懸掛式，它側(cè)掛在拖拉機上。割臺位于拖拉機的前方，脫粒機位于其右側(cè)，外側(cè)安有一個行走輪支承聯(lián)合收獲機的大部分重量，內(nèi)側(cè)有前后兩點與拖拉機鉸接，以適應地形的變化。這種機型裝卸方便，整體性好，造價較低，還能有效地利用拖拉機動力；存在的問題是駕駛員視野較差，工作時有些偏牽引，機組較寬，機動性不及全懸掛式和自走式好。4.通用底盤式將聯(lián)合收獲機懸掛在通用底盤上，收獲季節(jié)過后，拆下聯(lián)合收獲機再裝上其他農(nóng)具，可以充分發(fā)揮動力機和底盤的作用。我國和前蘇聯(lián)都曾研制過，但由于各種農(nóng)具要求不同，相互牽制較多，目前沒有正式產(chǎn)品。2/4/20236(二)按谷物喂人方式分類1.全喂入式谷物莖稈和穗頭全部喂入脫粒裝置進行脫粒。按谷物通過滾筒的方向不同，又可分為切流滾筒型和軸流滾筒型兩種。聯(lián)合收獲機的傳統(tǒng)型式是切流滾筒型，即谷物沿旋轉(zhuǎn)滾筒的前部切線方向喂入，經(jīng)幾分之一秒時間脫粒后，沿滾筒后部切線方向排出?，F(xiàn)在大部分聯(lián)合收獲機均采用這種型式。近年來，國內(nèi)外有一些聯(lián)合收獲機開始采用軸流滾筒型式，即谷物從滾筒軸的一端喂入，沿滾筒的軸向作螺旋狀運動，一邊脫粒，一邊分離。它通過滾筒的時間較長，最后從滾筒軸的另一端排出。這種型式可以省去聯(lián)合收獲機中龐大的逐稿器，縮小于聯(lián)合收獲機的體積和減輕機重，并且對大豆、玉米、小麥和水稻等多種作物均能通用。我國南方研制的全喂入聯(lián)合收獲機多采用軸流滾筒式。美國新荷蘭和萬國等四個公司已成批生產(chǎn)軸流滾筒式聯(lián)合收獲機。2/4/202372.半喂人式用夾持輸送裝置夾住谷物莖稈，只將穗部喂入滾筒，并沿滾筒軸線方向運動進行脫粒。由于莖稈不進入脫粒器，因而簡化了結(jié)構，降低了功率消耗．并保持了莖稈的完整性；但對進入脫粒裝置前的莖稈整齊度要求較高。這種型式的聯(lián)合收獲機生產(chǎn)率較低，目前尚不能超過2kg／s的喂入量。它主要用于小型水稻聯(lián)合收獲機。此外，我國南方還研制過全喂入和半喂入通用的聯(lián)合收獲機，但未投入生產(chǎn)。除以上分類外，還可以按下列分類：(1)按作物名稱分類，如小麥聯(lián)合收獲機、水稻聯(lián)合收獲機、玉米聯(lián)合收獲機等。(2)按谷物在機器中流動的方向和割臺相對于脫粒機的位置分類，如T型、廠型、]型和直流型聯(lián)合收獲機等。(3)按生產(chǎn)率大小分類，如大型(喂入量5kg／s以上)、中型(3～5kg／s)、小型(3kg／s以下)。2/4/20238(4)按行走部件分類，如輪式、半履帶式和履帶式(5)按地面條件分類，如平地型和坡地型等。世界各國的谷物聯(lián)合收獲機主要用于收獲小麥和水稻。我國南方、日本及東南亞各國是世界水稻的集中產(chǎn)地，由于水稻田塊較小，而且潮濕帶水，針對這些特點設計的水稻聯(lián)合收獲機都是小型的，其行走裝置要有較好的防陷能力，脫粒裝置要適應水稻脫粒的特點等。我國南方和日本生產(chǎn)的聯(lián)合收獲機均屬這種類型。我國北方和歐、美洲種植小麥較多，地塊較大，收獲時地面條件較好，所以小麥聯(lián)合收獲機絕大多數(shù)都是大中型的。由于歐洲和美洲的條件稍有差異，一般來說，歐洲的地塊較小，濕度較大，作物植株較高，單位面積的產(chǎn)量也較高，且易倒伏，因而歐洲和美洲生產(chǎn)的聯(lián)合收獲機在結(jié)構上也稍有差別，國外常有歐洲型和美洲型聯(lián)合收獲機之稱。聯(lián)合收獲機除用于聯(lián)合收獲外，還可以用于兩段收獲，即在聯(lián)合收獲機的割臺上安裝撿拾器，撿拾由割曬機割后晾曬的禾條，并進行脫粒、分離和清選等項工序。國外以加拿大和前蘇聯(lián)，國內(nèi)以黑龍江、新疆等省區(qū)使用較多。返回2/4/20239自走式聯(lián)合收獲機由割臺、傾斜輸送器、睨粒機、發(fā)動機、底盤、傳動系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、電器系統(tǒng)、駕駛室、糧箱和草箱等部分組成(圖13-1)。其中割臺和脫粒機是完成收割、脫粒、分離和清選的主要工作部件。牽引式聯(lián)合收獲機由拖拉機牽引，并由其動力輸出軸驅(qū)動工作部件，這就省去了發(fā)動機和底盤，而需增加牽引架和傳動軸。懸掛式聯(lián)合收獲機用拖拉機替換了發(fā)動機、底盤和駕駛室，而需增加懸掛架和傳動軸。一、全喂入式小麥聯(lián)合收獲機用于收獲小麥為主的聯(lián)合收獲機都是全喂入式的，其總體結(jié)構雖有差別，但工作過程都相同，主要工作部件的構造也大同小異?，F(xiàn)以北京-2.5型自走式聯(lián)合收獲機為例，說明其工作過程。2/4/2023102/4/2023112/4/202312撥禾輪將作物撥向切割器。切割器將作物割下后，由撥禾輪撥倒在割臺上。割臺螺旋推運器將割下的作物推集到割臺中部，并由螺旋推運器上的伸縮扒指將作物轉(zhuǎn)向送入傾斜輸送器，然后由傾斜輸送器的輸送鏈耙把作物喂入滾筒進行脫粒。脫粒后的大部分谷粒連同穎殼雜穗和碎稿經(jīng)凹板的柵格篩孔落到階狀輸送器上，而長莖稈和少量夾帶的谷粒等被逐稿輪的葉片拋送到逐稿器上。在逐稿器的抖動拋送作用下使谷粒得以分離。谷粒和雜穗短莖稿經(jīng)逐稿器鍵面孔落到鍵底，然后滑到階狀輸送器上，連同從凹板落下的谷粒雜穗穎殼等一起，在向后抖動輸送的過程中，谷粒與穎殼雜物逐漸分離，由于比重不同，谷粒處于穎殼碎稿的下面。當經(jīng)過階狀輸送器尾部的篩條時，谷粒和穎殼等先從篩條縫中落下，進入上篩，而短碎莖稿則被篩條托著，進一步被分離。由階狀輸送器落到上篩和下篩的過程中，受到風扇的氣流吹散作用，輕的穎殼和碎稿被吹出機外，干凈的谷粒落入谷粒螺旋，并由谷粒升運器送入卸糧管(大型機器則進入糧箱)。未脫凈的雜余、斷穗通過下篩后部的篩孔落入雜余螺旋，并經(jīng)復脫器二次脫粒后再拋送回到階狀輸送器上再次清選(有些機器上沒有復脫器，則由雜余升運器將雜余送回脫粒器二次脫粒)。長莖稿則由逐稿器拋送到草箱(或直接拋撒在地面上)。當草箱內(nèi)的莖稿集聚到一定重量后，草箱自動打開，莖稿即成堆放在地上。2/4/202313圖13-3所示為美國萬國公司生產(chǎn)的1480型聯(lián)合收獲機，它是全喂入式軸流滾筒型。收割臺和傾斜輸送器與上述相同，軸流滾筒縱向配置，谷物由軸流滾筒的一端喂入，隨滾筒的回轉(zhuǎn)而作螺旋狀推進運動，脫下的谷粒經(jīng)凹板篩并由螺旋輸送到清糧裝置。莖稈則由滾筒的另一端排出，并由分撒器撤布在田間。這種型式的聯(lián)合收獲機上取消了龐大的分離裝置——逐稿器。2/4/202314二、全喂入式稻麥聯(lián)合收獲機為了提高聯(lián)合收獲機的利用率，在設計時就考慮到稻麥通用的問題。但是，水稻和小麥的收獲要求不同，主要是脫粒特性上的差別。小麥粒比較堅硬，而包裹的穎殼較松，用揉搓和打擊的方法容易脫出。稻粒的外殼包裹較緊，但外殼比較脆弱，容易破碎而成米粒，影響貯存；且籽粒通過小的穗軸與莖稈相連，其連接力較強，因此用梳刷和打擊的方法脫粒為宜。故現(xiàn)在用于收獲小麥的脫粒裝置絕大多數(shù)采用紋桿滾筒，而用于收獲水稻的脫粒裝置多采用弓齒滾筒或釘齒滾筒。其次，稻谷表面粗糙帶茸毛、潮濕，經(jīng)滾筒脫粒后混有許多稻草毛(細碎莖葉)，其分離和清選要比小麥困難得多。此外，水稻田比麥田潮濕，行走裝置要求的接地壓力要小得多。2/4/202315現(xiàn)有的稻麥聯(lián)合收獲機有三種情況：1.裝有紋桿滾筒的麥類聯(lián)合收獲機，改裝后用于收獲水稻。國內(nèi)外生產(chǎn)的許多麥類聯(lián)合收獲機在出廠時就帶有水稻收獲部件，即釘齒滾筒和履帶行走裝置等。需要收獲水稻時，將紋桿滾筒卸下，換上釘齒滾筒，并對各部件作適當調(diào)整即可。如果稻田太潮濕，可將驅(qū)動輪胎換用半履帶或全履帶裝置。2.裝有釘齒滾筒的麥類聯(lián)合收獲機用于收獲水稻。如GT—4.9B和4LQ—2.5型等，只要加以適當調(diào)整即可用來收獲水稻。4LQ—2.5型聯(lián)合收獲機是雙滾筒脫粒裝置。第一滾筒是釘齒式，第二滾筒是紋桿式。收小麥時以紋桿滾筒為主，把釘齒滾筒的間隙放大，使其只起喂入和輔助脫粒作用；收水稻時，以釘齒滾筒為主，把紋桿滾筒的間隙放大，使其只起輔助脫粒作用。2/4/2023163.裝有釘齒式軸流滾筒的全喂入式聯(lián)合收獲機可以兼收小麥和水稻。它的工作過程與切流型聯(lián)合收獲機稍有不同，圖13-4所示為珠江-4型聯(lián)合收獲機的工作過程。首先作物被撥禾輪撥向切割器進行切割，割下的作物被撥禾輪撥倒在割臺上。割臺螺旋將割下的作物向左側(cè)推送到輸送槽入口處，由伸縮扒指將它轉(zhuǎn)向送入輸送槽，再由槽內(nèi)的輸送鏈耙將它作較長距離的輸送而喂入軸流滾筒的左端。然后作物沿滾筒外殼內(nèi)面的導向板作軸向螺旋運動。在此過程中，作物受到滾筒釘齒的多次打擊和梳刷作用而脫粒。脫下的谷粒在離心力和重力作用下從凹板篩孔分離出來，并經(jīng)篩子和風扇氣流的作用，將輕雜物吹出機外，而干凈的谷粒則落入谷粒螺旋。該螺旋把谷粒送至揚谷器，然后裝入麻袋；長莖稈則沿滾筒軸向運動至右端，在離心力和排稿輪的作用下被拋出機外。2/4/2023172/4/202318三、半喂入式水稻聯(lián)合收獲機我國南方研制的水稻聯(lián)合收獲機大多是半喂入式的。這種機型的特點是有較長的夾持輸送鏈和夾持脫粒鏈。脫粒時，只將作物穗部送入滾筒，因而保持了莖稈的完整性。因為莖稈不進入滾筒，機器上的分離裝置可大大簡化或者省去，耗用的功率也大為減少。采用的都是弓齒軸流式滾筒。為了保證脫凈，夾持脫粒的莖稈層不能太厚，因而限制了它的生產(chǎn)率。因此，半喂入式水稻聯(lián)合收獲機都是小型的。圖13-5為龍江—120型半喂入水稻聯(lián)合收獲機。它采用東風—12型手扶拖拉機的動力和底盤。割臺是帶扶禾器的立式割臺。其工作過程與上述相同，但其中間輸送裝置分為三段；從割臺輸送來的作物，先由中間輸送鏈傾斜向上輸送，再由二級夾持鏈繼續(xù)向上輸送，最后由脫粒夾持鏈夾持脫粒。2/4/202319返回2/4/202320全喂入式谷物聯(lián)合收獲機的割臺輸送器有螺旋式和帶式兩種。帶式能整齊均勻輸送谷物莖稈，對作物高矮的適應性較好；但造價較貴，且受氣候潮濕的影響較大，輸送輥軸容易纏草，使用中需經(jīng)常調(diào)整，用畢后還要將輸送帶拆下保管?，F(xiàn)在，除個別產(chǎn)品外，已很少使用。螺旋式推運器在輸送性能和對作物的適應性方面均不及帶式；但它結(jié)構緊湊，使用可靠，而且耐用。全喂入式聯(lián)合收獲機并不要求谷物莖稈整齊輸送，因此，螺旋式推運器在全喂入式谷物聯(lián)合收獲機上獲得了廣泛的應用。一、谷物割臺(一)割臺螺旋推運器割臺螺旋推運器由螺旋和伸縮扒指兩部分組成(圖13-6)。螺旋將割下的谷物推向伸縮扒指，扒指將谷物流轉(zhuǎn)過90°縱向送入傾斜輸送器，由輸送鏈耙將谷物喂入滾筒。2/4/202321割臺螺旋的主要參數(shù)有內(nèi)徑、外徑、螺距和轉(zhuǎn)速等。內(nèi)徑的大小應使其周長略大于割下谷物莖稈的長度，以免被莖稈所纏繞。在大型寬割臺上還要考慮到螺旋的剛度。現(xiàn)有機器上多采用直徑300mm。螺旋葉片的高度不宜過小，應能容納割下的谷物，通常采用的葉片高度為100mm。因而螺旋外徑一般多為500mm。螺距的大小決定于螺旋葉片對作物的輸送能力。利用螺旋來輸送谷物，必須克服谷物對葉片的摩擦，才能使被輸送物前進。為此，螺旋推運器的螺距值應為s≤πdtgα

2/4/202322式中:d——螺旋內(nèi)徑；α——內(nèi)徑的螺旋升角。為了保證螺旋對谷物的輸送和提高輸送的均勻性，螺距值一般都在600mm以下，多數(shù)聯(lián)合收獲機上取460mm。也可用經(jīng)驗公式s＝(0.8-1)D來決定，式中0為螺旋外徑。為了保證谷物的及時輸送，需要一定的螺旋轉(zhuǎn)速。由于谷物只是占有螺旋葉片空間的一小部分，因此可按經(jīng)驗數(shù)據(jù)確定。一般在150～200r／min范圍內(nèi)，即可滿足輸送要求；對于大割幅和高生產(chǎn)率的機器，可選用較大的轉(zhuǎn)速。由于輸送的谷物不是充滿螺旋葉片空間，因此，從螺旋葉片到伸縮扒指的輸送過程為非均勻連續(xù)的，是一小批一小批地輸送給伸縮扒指。如果伸縮扒指位于左右螺旋的中部，為了提高其喂入的均勻性，左旋葉片和右旋葉片與伸縮扒指相交接的兩個端部，應相互錯開180°。有的還裝有附加葉片，延伸到伸縮扒指之中，也是為了改善割臺螺旋推運器的喂入均勻性。2/4/202323(二)伸縮扒指伸縮扒指安裝在螺旋筒內(nèi)，由若干個扒指(一般為12～16個)并排鉸接在一根固定的曲軸上(圖13-7。曲軸與固定軸固結(jié)在一起。曲軸中心O：與螺旋筒中心O有一偏心距。扒指的外端穿過球鉸連接于螺旋筒上。這樣，當主動輪通過轉(zhuǎn)軸使螺旋筒旋轉(zhuǎn)時，它就帶動扒指一起旋轉(zhuǎn)。但由于兩者不同心，扒指就相對于螺旋筒面作伸縮運動。2/4/202324由圖13-7可見，當螺旋筒上一點刀B1繞其中心O轉(zhuǎn)動90°到B2時，帶動扒指繞曲柄中心O1轉(zhuǎn)動，扒指向外伸出螺旋筒的長度增大。由B2轉(zhuǎn)到B3和B4時，扒指的伸出長度減小。工作時，要求扒指轉(zhuǎn)到前下方時，具有較大的伸出長度，以便向后扒送谷物；當扒指轉(zhuǎn)到后方時，應縮回螺旋筒內(nèi)，以免回草，造成損失。如果使曲軸中心O1繞螺旋筒中心O相對轉(zhuǎn)動一個角度，則可改變扒指最大伸出長度所在的位置，同時扒指外端與割臺底板的間隙也隨著改變。扒指外端與割臺底板的間隙應保持在10mm左右。當谷物喂入量加大而需將割臺螺旋向上調(diào)節(jié)時，扒指外端與底板的間隙也隨著增大，此時應轉(zhuǎn)動曲軸的調(diào)節(jié)手柄，使扒指外端與割臺底板的間隙仍保持在10mm左右。在多數(shù)聯(lián)合收獲機的割臺側(cè)壁上裝有調(diào)節(jié)手柄，用以改變曲軸中心O1的位置；但也有個別聯(lián)合收獲機(如美國的JD-7700型)的伸縮扒指是不能凋節(jié)的。2/4/202325伸縮扒指的長度L和偏心距e的確定方法是，當扒指轉(zhuǎn)到后方或后上方時，應縮回到螺旋筒內(nèi)，但為了防止扒指端部磨損掉入筒內(nèi)，扒指在螺旋筒外應留有10mm余量。當扒指轉(zhuǎn)到前方或前下方時，應從螺旋筒內(nèi)伸出。為達到一定的抓取能力，扒指應伸出螺旋葉片外40～50mm。在圖13-8中，D為螺旋外徑，d為螺旋內(nèi)徑，即螺旋簡直徑，L為扒指長度，e為偏心距。若D＝500mm，d＝300mm得L＝225～230mm，f＝65～70mm2/4/202326(三)割臺各工作部件的相互配置在割臺上合理配置螺旋、割刀和撥禾輪的位置是十分