顧宗凱 李秀梅 崔中凱 張洪梁

1、道依茨法爾機械有限公司 2、山東省農(nóng)業(yè)機械科學(xué)研究院 3、山東大啟機械有限公司

引言

玉米是我國的第一大糧食作物，在我國種植分布范圍廣，同時也是一種高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的糧食作物，其生產(chǎn)總值在國民經(jīng)濟中占有很重要的地位。玉米籽粒含有較豐富的營養(yǎng)物質(zhì)和微量元素，不僅是我國重要的糧食作物，而且是發(fā)展畜牧業(yè)的重要飼料，又是輕工業(yè)、食品業(yè)等不可缺少的原料之一，所以玉米產(chǎn)業(yè)對農(nóng)業(yè)、農(nóng)民、農(nóng)村乃至整個國民經(jīng)濟都有重要意義。近幾年隨著我國城鎮(zhèn)化速度的不斷加快，城市吸引了大量農(nóng)村青壯年勞動力流向城市，農(nóng)村勞動力越來越少，因此加快提升玉米收獲過程的機械化水平，對提高生產(chǎn)效率、減輕勞動強度、降低收獲損失和確保豐收具有非常重要的意義[1-2]。

現(xiàn)階段我國玉米收獲機械技術(shù)在不斷創(chuàng)新，逐漸向著智能化、高效化和現(xiàn)代化的方向發(fā)展。玉米收獲機的傳動部件、收割臺、輸送機構(gòu)、剝皮機構(gòu)和糧箱等關(guān)鍵零部件都設(shè)置有傳感器檢測機器工作狀態(tài)，以降低玉米收獲機的故障率，提高機器的使用壽命。而目前國內(nèi)市場上開發(fā)研制的玉米收獲機的主離合機構(gòu)由于采用傳動皮帶漲緊方式，降低了主離合傳動皮帶的傳動效率和使用壽命，從而間接造成后期使用成本的提高[3-4]，為此本文設(shè)計了一種新型的液壓主離合機構(gòu)，以提高主離合傳動皮帶的傳動效率和壽命。

1 機具結(jié)構(gòu)特點及工作原理

1.1 總體結(jié)構(gòu)

4YZ-4玉米收獲機液壓主離合機構(gòu)由漲緊輪組件、拉桿、復(fù)位彈簧、發(fā)動機帶輪、主傳動帶輪、傳動皮帶、安全開關(guān)、主離合油缸、離合搖臂、油管一、油管二、泄壓閥、液壓油箱、回油管二、回油管一、三通接頭一、油管三、油管四、多路換向閥、三通接頭二等組成?？傮w結(jié)構(gòu)如圖1所示：

圖1 4YZ-4玉米收獲機液壓主離合機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡圖

1.2 工作原理

本機構(gòu)工作時通過操縱多路換向閥主離合手柄控制主離合油缸8伸長，驅(qū)動離合搖臂9帶動拉桿2使?jié)q緊輪組件1壓緊傳動皮帶6，從而將發(fā)動機帶輪4的動力通過傳動皮帶6傳遞到主傳動帶輪5，進而驅(qū)動割臺、輸送、剝皮機、切碎還田等機構(gòu)的運轉(zhuǎn)。當(dāng)收獲完成后，通過操縱主離合液壓手柄控制主離合油缸8縮短，驅(qū)動離合搖臂9帶動拉桿2使?jié)q緊輪組件1放松對傳動皮帶6的壓緊，從而使發(fā)動機帶輪4的動力不再通過傳動皮帶6傳遞到主傳動帶輪5上，此時復(fù)位彈簧3同時發(fā)揮作用，通過拉桿2的作用加快漲緊輪組件1的放松速度，迅速切斷動力，進而起到保護傳動皮帶6的作用。

玉米收獲機液壓主離合機構(gòu)主要由安裝在機架上的主離合油缸8、離合搖臂9、安全開關(guān)7、主傳動帶輪5、液壓油箱13、漲緊輪組件1、多路換向閥19等組成，其中離合搖臂9一端連接主離合油缸8，一端連接拉桿2，而復(fù)位彈簧3安裝在拉桿2上，油管一10和油管二11安裝在主離合油缸上8，回油管一15一端連接泄壓閥12一端通過三通油管一16與主離合油缸8后油口和油管二11連接；泄壓閥12通過三通接頭二20與回油管二14和液壓油箱13連接，其目的是異常情況下使主離合油缸8的高壓油可通過操縱泄壓閥12，使其直接回液壓油箱13，傳動皮帶6連接發(fā)動機帶輪4和主傳動帶輪5。當(dāng)玉米收獲機進行收獲時，通過操縱多路換向閥主離合手柄控制主離合油缸8伸長，驅(qū)動離合搖臂9帶動拉桿2使?jié)q緊輪組件1壓緊傳動皮帶6，從而將發(fā)動機帶輪4的動力通過傳動皮帶6傳遞到主傳動帶輪5，進而驅(qū)動如割臺、升運器、剝皮機、切碎還田等機構(gòu)運轉(zhuǎn)。當(dāng)收獲完成后，通過操縱液壓控制閥手柄控制主離合油缸8縮短，驅(qū)動離合搖臂9帶動拉桿2使?jié)q緊輪組件1放松對傳動皮帶6的壓緊，從而使發(fā)動機帶輪4的動力不再通過傳動皮帶6傳遞到主傳動帶輪5上，此時復(fù)位彈簧3同時發(fā)揮作用，通過拉桿2的作用加快漲緊輪組件1的放松速度，迅速切斷動力，進而起到保護傳動皮帶6的作用。而安裝在油管二11上的泄壓閥12是常閉的，當(dāng)玉米收獲機在收獲時，如發(fā)生因割臺堵塞或其它意外情況而使發(fā)動機停止運轉(zhuǎn)時，此時由于安全開關(guān)7處于將發(fā)動機啟動線路切斷狀態(tài)，發(fā)動機無法啟動，因為在漲緊輪組件1處于壓緊傳動皮帶6時，如果貿(mào)然啟動發(fā)動機會造成發(fā)動機的啟動系統(tǒng)因過載而損壞，也可能會由于發(fā)動機帶負荷啟動造成工作系統(tǒng)突然運轉(zhuǎn)而引發(fā)其他意外事故；此時需要操作液壓泄壓閥12上的操縱手柄，使主離合油缸8里面的高壓液壓油通過泄壓閥12及與之連接的管路直接回液壓油箱13，此時在復(fù)位彈簧3和拉桿2的作用下使?jié)q緊輪組件1處于對傳動皮帶6放松的狀態(tài)。使發(fā)動機帶輪4的動力不能通過傳動皮帶6傳遞到主傳動帶輪5上；當(dāng)漲緊輪組件1處于放松傳動皮帶6狀態(tài)時，安全開關(guān)7在漲緊組件1的作用下處于發(fā)動機啟動線路接通狀態(tài)，此時通過操作發(fā)動機啟動開關(guān)，可以啟動發(fā)動機，從而達到保護發(fā)動機和主傳動機構(gòu)的目的[5-6]。

2 主要零部件設(shè)計

2.1 主離合油缸確定

通過查詢有關(guān)資料[3-8]及參考同型號產(chǎn)品，采用機械式離合操縱機構(gòu)漲緊輪給予皮帶的壓力為600～700kN之間，主離合油缸推力為：

公式中：F1為油缸推力（kN），P1為工作壓力（MPa），D為活塞直徑（m）。

則確定系統(tǒng)壓力為16MPa，主離合油缸的缸徑為40mm，活塞桿徑為25mm，油缸壁厚為5mm，離合搖臂與漲緊輪搖臂長度比為1:3，計算后得到F1=370kN，符合設(shè)計規(guī)范。

2.2 主離合鋼制油管壁厚計算

通過查詢有關(guān)資料[2]及參考同型號產(chǎn)品，鋼制油管采用20＃無縫鋼管，壁厚為1.5mm,

P為管道內(nèi)最高工作壓力（Pa），d為管道內(nèi)徑（m），[σ]為材料的需用壓力（Pa），則確定系統(tǒng)壓力為16MPa，計算后得到δ=0.7mm，符合設(shè)計規(guī)范。

2.3 其它液壓元件設(shè)計

泄壓閥采用額定壓力31.5MPa，通徑8mm；膠管采用內(nèi)徑為8mm，兩層鋼絲編織層加強，最大工作壓力35MPa，接頭均采用國標件，通徑12mm。液壓油箱、多路閥均為專業(yè)廠家根據(jù)圖紙和相關(guān)標準制造、檢測[7-9]。

2.4 其它機構(gòu)件設(shè)計

機構(gòu)所用結(jié)構(gòu)件采用型材和板材焊接而成，重量輕，美觀。

3 結(jié)語

4YZ-4玉米收獲機液壓主離合機構(gòu)采用液壓操控的方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機械拉桿操控，通過操縱手柄操縱一組液壓元件，用較小的操縱力就可以控制較大的力，進而解決了玉米收獲機在結(jié)合與分離過程中操縱力過大或行程過長的問題，從而使主離合傳動皮帶張緊力更好地滿足使用要求，有效地減輕了操作者的勞動強度并提高了傳動皮帶的傳動效率和壽命。

該機構(gòu)裝有安全開關(guān)和泄壓閥，收獲出現(xiàn)意外時可防止誤操作，有效保護操作者和收獲機的安全[9]。裝在拉桿上的復(fù)位彈簧及漲緊輪組件能迅速不再于皮帶接觸，起到保護皮帶的作用。

實踐證明，該機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，安全可靠，將會產(chǎn)生很好的社會效益和經(jīng)濟效益。