河北中農(nóng)博遠(yuǎn)農(nóng)業(yè)裝備有限公司 寧昭雷

玉米收獲機(jī)節(jié)油方案的研究

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玉米收獲機(jī)是近幾年來(lái)農(nóng)業(yè)機(jī)械當(dāng)中發(fā)展最迅速的一種機(jī)械設(shè)備，隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保工作的重視，發(fā)動(dòng)機(jī)的排放標(biāo)準(zhǔn)也由二階段升級(jí)為三階段，發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)油設(shè)計(jì)成為新的研究課題。

玉米收獲機(jī)；節(jié)油

隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)工作的重視，玉米收獲機(jī)行業(yè)為了響應(yīng)國(guó)家的號(hào)召，發(fā)動(dòng)機(jī)的排放標(biāo)準(zhǔn)由二階段升級(jí)為三階段即發(fā)動(dòng)機(jī)噴油泵由機(jī)械控制更改為電噴控制。根據(jù)反饋，三階段發(fā)動(dòng)機(jī)的耗油量相對(duì)于二階段發(fā)動(dòng)機(jī)的耗油量要高，從購(gòu)機(jī)用戶的角度考慮，玉米收獲機(jī)收獲一畝地的服務(wù)價(jià)格沒(méi)有提高，耗油量提高就相當(dāng)于玉米收獲機(jī)購(gòu)機(jī)用戶的收入降低了。

如何才能降低玉米收獲機(jī)的耗油量成為主機(jī)廠需要研究的新課題。玉米收獲機(jī)在收獲期間最多的是收獲時(shí)間，轉(zhuǎn)場(chǎng)時(shí)間相對(duì)來(lái)說(shuō)較少，而且轉(zhuǎn)場(chǎng)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)載較小，動(dòng)力需求較小，油耗較小。收獲過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)載較大，動(dòng)力需求較大，油耗較大。

功率越大，就證明發(fā)動(dòng)機(jī)在單位時(shí)間內(nèi)做功能力越強(qiáng)，那么能給玉米收獲機(jī)提供的動(dòng)能也越大；扭力越大，給玉米收獲機(jī)提供的牽引力就越大。在檔位不變的情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速提高，玉米收獲機(jī)的速度也就隨之提高。

以下公式可計(jì)算出發(fā)動(dòng)機(jī)的有效功率：

其中：Te——有效轉(zhuǎn)矩N·M，N——發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速r/min。

發(fā)動(dòng)機(jī)的功率降低，發(fā)動(dòng)機(jī)一小時(shí)耗油量的計(jì)算為：

W=P×Q，W：耗油量，P：功率，Kw：發(fā)動(dòng)機(jī)每千瓦每小時(shí)的耗油，g/Kw·h。

圖1 功率隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化曲線

圖2 燃油消耗率隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化曲線

根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與功率、燃油消耗率的關(guān)系分析得出，玉米收獲機(jī)節(jié)油應(yīng)該從兩個(gè)方面來(lái)考慮：一是轉(zhuǎn)場(chǎng)過(guò)程；二個(gè)是收獲過(guò)程。

首先將發(fā)動(dòng)機(jī)的功率設(shè)置為兩種狀態(tài)：①發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率；

②滿足轉(zhuǎn)場(chǎng)過(guò)程中所需要的功率。

轉(zhuǎn)場(chǎng)過(guò)程：在轉(zhuǎn)場(chǎng)過(guò)程中將發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)置為②狀態(tài)，通過(guò)降低發(fā)動(dòng)機(jī)的功率達(dá)到節(jié)油的目的。

圖3 扭矩隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化曲線

收獲過(guò)程：在收獲過(guò)程中將發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)置為①狀態(tài)，目前玉米收獲機(jī)設(shè)計(jì)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速，通過(guò)圖3不難看出，發(fā)動(dòng)機(jī)在額定轉(zhuǎn)速時(shí)扭矩并不是最大的。

從圖1～圖3可以看出，發(fā)動(dòng)機(jī)在n1轉(zhuǎn)速時(shí)的扭矩、油耗、功率是比較經(jīng)濟(jì)的。玉米收獲機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)就將發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速設(shè)計(jì)為n1，由于玉米收獲機(jī)的傳動(dòng)主要為主離合帶動(dòng)做功部件，解決該問(wèn)題的主要方法就是通過(guò)對(duì)主離合皮帶輪直徑和玉米收獲機(jī)收獲速度與轉(zhuǎn)場(chǎng)運(yùn)輸速度進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

（1）主離合的皮帶輪直徑

D1：主離合皮帶輪直徑。D2：現(xiàn)在主離合皮帶輪直徑。

n1：設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速。

圖4 玉米收獲機(jī)傳動(dòng)圖

（2）玉米收獲機(jī)收獲速度與轉(zhuǎn)場(chǎng)運(yùn)輸速度

收獲速度的確定：在收獲時(shí)允許使用的檔位為一檔和二擋，根據(jù)設(shè)計(jì)時(shí)速反推出二擋速比，同時(shí)考慮整車的驅(qū)動(dòng)力是否滿足作業(yè)需要。

轉(zhuǎn)場(chǎng)運(yùn)輸速度的確定：轉(zhuǎn)場(chǎng)運(yùn)輸速度就是一檔、二擋、三擋，根據(jù)整車的設(shè)計(jì)的最高時(shí)速計(jì)算出三擋的速比。

通過(guò)對(duì)主離合皮帶輪直徑和玉米收獲機(jī)收獲速度與轉(zhuǎn)場(chǎng)運(yùn)輸速度進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)玉米收獲機(jī)的耗油量有明顯降低。采用節(jié)油方案的玉米收獲機(jī)將打破現(xiàn)有玉米收獲機(jī)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)玉米收獲機(jī)的又一次進(jìn)步，具有較高的性價(jià)比和推廣價(jià)值。

[1]周浩.淺談?dòng)衩资斋@機(jī)的果穗箱結(jié)構(gòu)[J].河北農(nóng)機(jī),2013 (05).

寧昭雷，男，1986年出生，河北省石家莊市藁城區(qū)人，本科，助理工程師，研究方向：玉米收獲機(jī)的智能化。