分体式小麦免耕播种机的设计（文献综述）

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分体式小麦免耕播种机的设计

摘  要：小麦是一种在全世界各地被广泛种植的食用作物，它的发源地是中东地区。因为小麦是世界上生产总量仅次于玉米且高于稻米排名第二的粮食作物，所以小麦收割的问题是全世界面临的一个较为重大的课题。进入21世纪，随着科技的不多发展，大型的收割机已在世界各国的平原和大片的土地上广泛使用。但是，我国大部分种植的小麦除了在平原或大块的土地上，还有在高原或山地上，以及一些小麦种植面积较小的地区，它们都无法应用大型的收割机，为解决这些问题，我们对现有的收割机进行了研究，设计出小型拖拉机驱动的收割机。该收割机可以应用在山地、小块土地和不规整地块种植地区。本文在对该设计的小型收割机的基础上、借鉴许多联合收割机，本着结构简单、对工作环境要求低等为目标的同时还要遵循可靠性的原则，设计出尽可能提高生产效率、适合于多种环境下工作、而且具有环保和节约资源的驱动式收割机。

关键词：小麦；割晒机；设计

中图分类号：                  文献标识码：A           文章编号：

0  引言

小麦是世界的主要粮食作物之一，是我国大多数地区的主要主食，我国2014年小麦播种面积为3.69亿亩，全国小麦产量高达1.26亿吨左右，比2013年增长3%左右。到目前为止，全国小麦收获的机械化水平已远超70%，尤其是南方平原地区，其机械化已达到了世界先进化水平。但由于我国建国较晚和科技较为落后等因素，导致我国小麦收割机的研发相比较与国外有着明显的差距。近半个世纪以来，我国不断地通过研究国外收割机的的先进收割机和开发自主机器才逐步发展起来，并且某些方面已接近或达到世界先进水平。一般，对种植在平原或大块的土地上的小麦，使用大型的收割机。但，对种植于山地上的和较为分散的小块土地上的小麦不适合用大型的收割机，所以在区域进行劳作的农民只能运用最原始的方法进行作业——使用镰刀进行人力收割。该方法劳动量非常大，工作效率非常低。

小麦收割是农业生产的重要环节，必须及时进行，以保证丰产丰收。如小麦一般要求在5-8天的黄熟期或完熟初期内收获完毕。收获过早，籽粒不满，影响产量；过迟，易造成脱离损失。小麦收获时期又正值雨季。若不及时收割，会造成植株倒伏、穗上发芽和种子霉烂等损失。俗语说“麦熟一晌，龙口夺粮”、“八成熟，十成收”、“十成收，两

收割，对确保粮食丰产丰收起着重大作用。其中，小麦割晒机成本低、割收后小麦的浪费率低、特别适合我国现在的土地状况。为使了更好的了解我国的农业生产现状和尽出自己的贡献，自己将会对传统小麦割晒机制作、设计及优化等。

1  设计原理及机构

1.1  设计原理

小麦割晒机是通过拖拉机右侧皮带轮动力输出传动到离合分离主轴，离合随时控制割晒机的运动和停止，再把主轴动力传动割晒机齿轮箱中。齿轮箱变速后把动力一部分输送到曲柄摇杆机构上，为割刀切割小麦茎秆提供动力；另一部分动力带动皮带转动，将割刀切割后的小麦输送至该机构的一侧。从而实现割晒机各个工作部位完成小麦割倒、输送、铺放工作。小麦割晒机是通过拖拉机为机构提供动力。减少了对劳动力的需求、提高了工作效率。非常适合我国现阶段的土地使用状况“每家每户土地少且不集中”。并且，小麦割晒机适用于多种工作环境条件，山地、高原等。小麦割晒机极大的方便人们收获小麦。

图1 割刀作业切割小麦截面图

Fig.1  The chart of cutter operation cutting section of wheat- ary tillage

其优点是小麦割晒机非常适合我国现有的现有土地使用状况，每家每户拥有的耕地面积小且不集中。小麦割晒机用于成熟不一致、田间杂草较多或由于机具、劳力安排等原因需要提前在蜡熟期割倒铺放的小麦收获作业，延长了小麦的收获期，提高了谷物联合收获机的利用率。麦穗经通风晾晒后具有后熟增重作用，因而能使小麦增产，具有：结构简单、价格低廉和操作方便等优点。特别适合农民对机具"一要小,二要巧,三要花钱少"的要求。并且，对工作环境要求低，适用于多种场合。

1.2  总体设计

小麦割晒机的机结构示意，如图2所示。

齿轮箱 2.三角带轮 3.联轴器 4.轴承端盖 5.轴 6.拨禾轮7.皮带轮

8.输送带 9.滚动轴承 10.支撑柱 11.基座 12.曲柄 13.连杆 14.与机架相连的柱

15.柱  16.割刀 17.拨禾轮 18.分禾器 19.割刀挡板 20.分禾器 21.机架 22.轴

                                 图2  小麦割晒机结构示意图

Fig.2  The Structure of the Wheat wind rower Planter

机具与15kW以上的拖拉机配套使用。作业时，小麦割晒机把动力通过转动轴传递到切割器上切割小麦，小麦通过麦秆的挤压紧贴于传送带上。带轮带动传送带转动，被切割的小麦就通过输送带的作用铺放与小麦割晒机的一侧。本机整体采用3部分结构，主要有切割系统、输送系统和传动系统。切割系统主要是使小麦茎秆被切割；输送系统主要是将切割系统切割后的小麦茎秆运至机器的一侧；传动主要是为切割系统、输送系统提供动力。

其主要技术参数如下:

外形尺寸/mm：844×1841×640

收割幅宽/mm：1500

作业速度/km·h^-1：4.34～6.28

刀轴转速/r·min^-1：240

配套动力/kW·h^-1：8.8～14.7kW的拖拉机

切割器形式：往复式切割器

2  关键部件设计

2.1  割刀

切断茎秆要求个到必须克服其横切面内的切割阻力，但是由于水稻、小麦等作物的茎秆刚度小，在受到极小的外力作用下就会发生弯斜，从而导致切割较困难。因此，为了能够顺利切割茎秆，就必须采取一定的措施和方法。比如说增加割刀的速度、

给予被切割的茎秆适当的支撑或是提高切割效率等。

无支撑切割:它是动刀片直接切割茎秆。无支撑的茎秆在较低速度被切割时，会很容易被推倒或折断，从而失去了切割效果。其原因是茎秆无支撑，只能依靠其自身的弯曲P、是很难与动刀的切割力相平衡的。这就导致动刀必须以一定的切割速度才能使原来静止的茎秆在瞬间获得来自其传递的速度，随即茎秆产生较大的加速度及与其反方向的惯性力，茎秆就可以被切割。所以，在使用无支撑切割时就必需要有较大的切割速度才能实现切割，而且还能提高切割效率。但是，却增加了功率的消耗、增加了整机的振动和徒添一些不必要的空割。

式中  -机器前进速度，m/s ；

-作物面积产量，kg/亩，取450kg/  亩；

-喂入谷粒和茎杆之比，简称谷草比。

由此可以得出，当其他条件不变时，B与Vm

成反比关系。对于收割一定的喂入量，根据情况具体分析，对比采用小割幅配以较快的前进速度，还是采用较大割幅配以较低的速度。从小麦收割机的受自身结构的限制出发来看:割幅越大收割机的尺寸和重量也就越大;进而导致增加行走消耗的功率，进而引发劳动强度的增加，也就是人要提供更大的力。

式中  一平均速度； 

   一行程；

   一进距。

上所诉实际工作当中的上刀盘若凡过小，则割断刃口容易发生杂乱的现象，将会影响切割质量，进而诱发茎杆折断和拉断等问题;反之，重割现象将不可避免，进而引发剧烈的震动。

表1 割刀工作数据

Fig.1  The Arrangement of blade Seats

      图3  旋耕刀结构示意图

            Fig.3  Structure of blade

2.2  传动系统

偏置的曲柄连杆机构示意图如图2-4所示。割刀的运动特性对切割器性能有直接影响，往复式切割器工作时动刀片在曲柄连杆机构的驱动下做横向的往复直线运动，且运动是间歇的。通过对该机构的运动分析找出割刀位移与速度之间的关系，为确定合理的割刀速度提供理论依据往复式切割器割刀的速度是实时变化的，在实际运用中多采用割刀的速度，割刀平均速度表示的是割刀完成一个行程的平均速度，而实际的切割速度都大于割刀平均速度，割刀平均速度是往复式切割器中用来确定曲柄转。

    式中:一曲柄轴旋转角速度，rad/s ；

       r—曲柄半径，mm；

       t—曲柄由左极点起转过的时间S。

    速度是往复式切割器中用来确定曲柄转速只有当切割速度与作业速度相适应时才能保证不漏割。

只有当切割速度与作业速度相适应时才能保证不漏割，否则将产生漏割。往复式切割器割刀的运动是由水平横向运动和机组前进运动合成的，割刀横向运动平均速度与机组前进运动速度的比例关系，决定了割刀的运动轨迹。

     图4  小麦割晒机结构示意图

               Fig4  Structure of blade

    在对曲柄连杆进行运动分析时，由于连杆长度远大于曲柄半径r，动刀片的运动可以近似看做简谐运动，以曲柄中心为原点，X轴右方向为正，可得到动刀片位移x、速度v和加速度。

2.3  其它部件

本机输送系统是油菜割晒机的重要装置，其输送通畅性能直接决定作业效率和收获损失。本设计的输送系统由立辊总成、伸缩拨指滚筒总成和输送带总成构成，采用输送比较可靠、损失较低的立式输送形式。工作时被切断的小麦茎秆跳上割台之后在拨指的作用力下被推向输送带，割台两端的小麦茎秆则再经由做相向运动立辊的辊齿作用缘宽度1

力下被横向推至伸缩拨指滚筒中间位置，再被推向输送带，到达输送带上的油菜茎秆由输送带输送至割晒机右侧，再经铺放置田间。整个输送系统在三个部分的匹配协同作用下完成小麦茎秆流的输送。

3  结论

    1) 本产的的设计主要针对小块儿土地而设计。产品的设计是悬挂式机械，通过拖拉机的发动机来源使动力通过传动轴传送给切割器和拨禾轮装置。该产品体积较小，安装和拆卸方便。

构，可以实现一机多用，单圆盘开沟器实行错排排列提高了机具的通过性，防堵效果显著；本免耕播种机动土量在25%～30%左右，土壤扰动性较小。

    2) 小麦割晒机能实现生产效率高、谷物损失少、高效优质特点机械收割，对确保粮食丰产丰收起着重大作用。其中，小麦割晒机成本低、割收后小麦的浪费率低、特别适合我国现在的土地状况。

参考文献：

1]魏宏安.我国小麦收获