牛云鵬++許光明++王浩宇++于振華

摘 要：通過(guò)充分調(diào)研和分析，開發(fā)一種新型玉米秸稈收獲機(jī)，該機(jī)集成了秸稈回收、粉碎、除土、噴灑生物菌劑、打包等多個(gè)單元。

關(guān)鍵詞：秸稈；回收；粉碎；旋轉(zhuǎn)刀

中圖分類號(hào)：S225 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20170732027

1 現(xiàn)在玉米秸桿收獲的現(xiàn)狀

我國(guó)現(xiàn)在玉米收獲90%以上采用機(jī)收，我國(guó)現(xiàn)在玉米收割機(jī)大部分臥滾結(jié)構(gòu)，在機(jī)器行走過(guò)程中，將玉米桿推、拉倒的同時(shí)將玉米穗擼下，然后玉米秸桿由收割機(jī)粉碎裝置將其粉碎，莖桿還田。由于玉米收割機(jī)擼穗過(guò)程中，掉穗比較多，在粉碎玉米桿的同時(shí)，也把玉米穗粉碎，損失較大。所以，在收獲時(shí)農(nóng)民要求抬高粉碎裝置，把掉地下的玉米穗人工撿回，減少損失。這樣，在玉米地里就出現(xiàn)2種情況：將玉米桿粉碎，放到地里，莖桿還田；由于東北天氣原因，收完玉米后，就進(jìn)入到冬天，很難腐爛，到第2年春天種地時(shí)，用大耙摟到一起，放火燒掉，再進(jìn)行春播；收割機(jī)抬高粉碎裝置的情況，玉米秸桿高、低不等，玉米桿橫豎都有。

2 現(xiàn)有市場(chǎng)玉米秸桿打捆機(jī)的分析

一種從國(guó)外引進(jìn)的牧草打捆機(jī)進(jìn)行改造成玉米秸桿打捆機(jī)，五花八門，各種型式都有，原理大至相同，前面用撿拾器將玉米秸桿撿起，通過(guò)推運(yùn)器將玉米推運(yùn)到擠壓裝置，壓緊后進(jìn)行打捆。這種玉米秸桿打捆機(jī)由于前面沒(méi)有切割裝置，不能把連在地上玉米秸桿拾起，還有它前面撿拾器用的彈齒，強(qiáng)度較小，不能把長(zhǎng)桿和較重的拾起，秸桿損失率較大，但秸桿清潔度較好。

根據(jù)我國(guó)現(xiàn)有玉米秸桿情況，產(chǎn)生了一種前面帶切碎裝置，然后進(jìn)行撿拾、擠壓、打捆新型玉米秸桿打捆機(jī)，型式很多，但大同小異，下面以玉龍破碎玉米秸桿打捆機(jī)為例進(jìn)行分析。工作原理：前面是玉米秸桿粉碎刀，先將玉米秸桿割倒切碎，后面是板式撿拾器，靠高速旋轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)板式撿拾器將玉米秸桿撿起拋到后面的輸送板上，進(jìn)行擠壓、打捆。這種機(jī)型的好處是撿拾度高，不論是立桿、還是臥桿都能進(jìn)行撿拾。缺點(diǎn)是在撿拾玉米秸桿的同時(shí)也夾著一些土在里面，玉米秸桿清潔度不高，影響到玉米秸桿后續(xù)利用和開發(fā)。

3 新型玉米秸桿收獲機(jī)的技術(shù)指標(biāo)

設(shè)備功能主要要求：玉米秸桿撿拾度要高，要達(dá)到90%以上；粉碎后玉米秸桿含沙土率（不清潔度）要低于7%；為了運(yùn)輸和后續(xù)加工的需要，玉米秸桿要粉碎成長(zhǎng)度不大于10mm；玉米秸桿收獲機(jī)工作效率要高。

圖1 玉米秸桿收獲機(jī)工作原理示意圖

1.臥式旋轉(zhuǎn)刀；2.立式旋轉(zhuǎn)刀；3.撿拾器；4.側(cè)面清選扇；5.下送料滾；6.左（右）橫向推運(yùn)攪攏；7.上入料滾；8.上壓送料滾；9.定刀；10.旋轉(zhuǎn)動(dòng)刀喂入風(fēng)扇；11.帶揉搓板的粉碎機(jī)上蓋；12.錘片式粉碎機(jī)；13.粉碎度調(diào)整板；14.排料風(fēng)扇；15.輸料筒；16.儲(chǔ)料箱。

3.1 工作原理

拖拉機(jī)牽引玉米秸桿收獲機(jī)行走，由拖拉機(jī)后輸出軸帶動(dòng)玉米秸桿收獲機(jī)的傳動(dòng)，拖拉機(jī)后面液壓懸掛來(lái)調(diào)整割刀高低，將玉米秸桿割倒、切段，由撿拾器將玉米秸桿撿起送到入料口（側(cè)面清選扇會(huì)在玉米秸桿輸送過(guò)程中，將混在玉米秸桿中泥土等雜物抽出排到機(jī)體外），由左、右攪攏將玉米秸桿推到中間，由喂料滾進(jìn)行喂料，由定刀和旋轉(zhuǎn)動(dòng)刀配合，將玉米秸桿切碎，由旋轉(zhuǎn)動(dòng)刀喂入風(fēng)扇將切碎的玉米秸桿送入錘片式粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎，排料風(fēng)扇將粉碎好玉米秸桿抽出，通過(guò)輸料筒送到儲(chǔ)料箱。

3.2 設(shè)計(jì)要求及注意事項(xiàng)

臥式旋轉(zhuǎn)刀的設(shè)計(jì)：臥式旋轉(zhuǎn)刀在設(shè)計(jì)時(shí)一定要考慮旋轉(zhuǎn)軸纏草問(wèn)題，秋天的玉米地里雜草等東西多，機(jī)器在行走時(shí)旋轉(zhuǎn)軸非常容易纏草。另外還要把割倒的玉米桿盡量放到壟臺(tái)上，進(jìn)行分桿處理，以便撿拾器把所有的玉米秸桿全部撿起，輸送到喂料口。

立式旋轉(zhuǎn)刀的設(shè)計(jì)：立式旋轉(zhuǎn)刀在設(shè)計(jì)時(shí)一定在上面加防護(hù)罩，預(yù)防刀在旋轉(zhuǎn)時(shí)遇到硬東西，刀片損壞，飛出去傷人或機(jī)器。另外立式旋轉(zhuǎn)不適宜用通長(zhǎng)軸，采用撓性軸。

撿拾器的設(shè)計(jì)：首先要考慮（不管用桿、板、鏈耙等）它們彷型問(wèn)題，如A所示，該出就出，該收就收。另外撿拾器放到地面后，前面要有彷型裝置，地高它高，地低它低，增加撿拾率。（撿拾器上面要用沖孔板，以便側(cè)面清選扇把土和雜物吸出排到外面。）在撿拾器下面要有支撐裝置，以便不作業(yè)時(shí)把撿拾器支起，便于行走。

側(cè)面清選扇的設(shè)計(jì)：側(cè)面清選扇設(shè)計(jì)時(shí)，采用排風(fēng)扇或油煙機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，把塵土抽出，不要直接排放，要設(shè)計(jì)過(guò)濾裝置，把土等集中，統(tǒng)一排放，以減少對(duì)環(huán)境的污染。

下送料滾的設(shè)計(jì)：下送料滾設(shè)計(jì)時(shí)，可以參考鍘草機(jī)喂入滾進(jìn)行設(shè)計(jì)，材料采用鑄鐵，增加耐磨性。

左（右）橫向推運(yùn)攪攏：左（右）橫向推運(yùn)攪攏的設(shè)計(jì)，可以參考玉米收割機(jī)前面橫向推運(yùn)攪攏進(jìn)行設(shè)計(jì)。

上入料滾：上入料滾的設(shè)計(jì)和下送料滾的設(shè)計(jì)有點(diǎn)相同，下送料滾齒是臥齒，而上入料滾齒是立齒，長(zhǎng)一點(diǎn)，加大玉米秸桿輸送效果。

上壓送料滾：上壓送料滾和下送料滾基本相同，但上壓送料滾兩側(cè)帶壓緊裝置，這樣上壓送料滾和下送料滾相互配合，將玉米秸桿夾住，送往旋轉(zhuǎn)動(dòng)刀喂入旋轉(zhuǎn)動(dòng)刀喂入風(fēng)扇，進(jìn)行切碎。

定刀：定刀設(shè)計(jì)時(shí)，要四面加工，反正面都可以使用，延長(zhǎng)零件使用時(shí)間。

旋轉(zhuǎn)動(dòng)刀喂入風(fēng)扇：旋轉(zhuǎn)動(dòng)刀喂入風(fēng)扇設(shè)計(jì)時(shí)，它的旋轉(zhuǎn)線速度一定要低于上壓送料滾和下送料滾旋轉(zhuǎn)線速度，按玉米秸桿的切碎長(zhǎng)度確定旋轉(zhuǎn)動(dòng)刀喂入風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速；旋轉(zhuǎn)動(dòng)刀設(shè)計(jì)時(shí)，要把旋轉(zhuǎn)刀與玉米秸桿接觸時(shí)成一個(gè)角度，以減少玉米秸桿切碎時(shí)對(duì)旋轉(zhuǎn)刀的阻力。

帶揉搓板的粉碎機(jī)上蓋：揉搓板的作用就是增加對(duì)玉米秸桿磨擦度，加快粉碎，設(shè)計(jì)時(shí)可以參考粉碎機(jī)的揉搓板進(jìn)行設(shè)計(jì)；粉碎機(jī)上蓋設(shè)計(jì)時(shí)，一定要牢固可靠，預(yù)防錘片式粉碎機(jī)發(fā)生故障時(shí)錘片飛出，造成人員傷害或機(jī)器的損壞；粉碎機(jī)上蓋四周要密封，預(yù)防玉米秸桿時(shí)，玉米秸桿的粉塵飛出。

錘片式粉碎機(jī)：錘片式粉碎機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到最大喂入量多少，粉碎機(jī)粉碎效率大于最大喂入量，避免發(fā)生玉米秸桿堵塞現(xiàn)象；然后確定錘片粉碎機(jī)的直徑、轉(zhuǎn)速、長(zhǎng)度。

粉碎度調(diào)整板：粉碎度調(diào)整板的功能就是根據(jù)玉米秸桿粉碎度提供不同的調(diào)正板，根據(jù)粉碎度要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。

排料風(fēng)扇：排料風(fēng)扇和側(cè)面清選扇設(shè)計(jì)一樣，可以參考排風(fēng)扇或油煙機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，也可以市場(chǎng)上選合適的排風(fēng)扇，把玉米秸桿抽出通過(guò)輸料筒送到儲(chǔ)料箱。

輸料筒：輸料筒的功能就是把排料風(fēng)扇抽出的玉米秸桿輸送到儲(chǔ)料箱，所以輸料筒一定要密封好。

儲(chǔ)料箱：儲(chǔ)料箱可以設(shè)計(jì)翻斗式。

4 工作效率

玉米秸桿收獲機(jī)割幅寬度按1.6m、前進(jìn)速度按1.6m/s來(lái)進(jìn)行計(jì)算：

1.6m×1.6×60×60=9216m2/h

5 結(jié)論

這是一種適用于東北地區(qū)秸稈回收、秸稈飼料化的秸稈收獲機(jī)，結(jié)構(gòu)緊湊，零部件通用性強(qiáng)。完全解決了秸稈回收問(wèn)題，具有良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

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