王峰;尹健
【摘 要】在研究现有半喂入水稻联合收割机的基础上,提出了一种传递路线短的设计方案,该方案使机器的重量减轻、成本下降、故障率降低.并在此基础上对关键部件进行了设计计算.
【期刊名称】《贵州科学》
【年(卷),期】2013(031)005
【总页数】4页(P39-42)
【关键词】半喂入;水稻联合收割机;概念设计;运动分析
胜负之神
【作 者】王峰;尹健
【作者单位】贵州大学机械工程学院,贵阳550025;贵州大学机械工程学院,贵阳550025
【正文语种】中 文
【中图分类】S233.4
1 前言
水稻是我国的主要粮食作物，具有单产量高、总产量稳的特点。水稻联合收割机结构小型化、微型化、功能多样化是我国南方山区、丘陵地区实现农业机械化的必然要求。80年代以来，我国在水稻联合收割机的设计研究上有了长足的发展，特别是全喂入水稻联合收割机。但随着全喂入水稻联合收割机的推广应用，一系列不容忽视的问题展现在我们面前:
1)全喂入型功耗大，质量大，价格贵且不适合南方山区及丘陵地带小块田的收获;
2)留茬太高;
3)回田茎杆太多;
4)茎杆不能综合利用。
近来，半喂入水稻联合收割机越来越受到重视，但以日本洋马为代表的半喂入机型，传递线路长，机器售价高，重量大，不适合丘陵山地和经济落后地区使用，因此开发出一种低
吃的真相
成本、吃的线路短的半喂入十分必要。
研究表明，产品大部分成本由概念设计阶段决定，设计结果直接影响产品的质量、成本和性能。通常将概念设计定义为:在任务确定以后，通过抽象化，拟定功能结构，寻求适当的作用原理及其组合等，确定出基本的求解途径，得出求解方案(Pahl G，et al．，1984)。因此，应用概念设计方法，实现半喂入水稻联合收割机的创新设计具有重要意义。
2 功能分解及功能载体
功能分解的目的是降低方案设计的复杂程度，便于寻功能载体。割台和脱粒是半喂入水稻联合收割机的关键部件，其功能分解及功能载体见表1。本机采用偏心拔禾轮、曲柄连杆式切割器、链式输送、弓齿式滚筒。为使机器结构紧凑、小巧，本设计中将脱粒输送和脱粒输送结合在一起，形成一种新型的半喂入水稻联合收割机。 表1 割台和脱粒功能分解Tab．1 Function decomposition of header and threshing切割脱粒功能 拔禾 切割器 割台输送 脱粒输送 脱粒分离功能载体普通拔禾轮偏心拔禾轮拨指扶禾器曲柄连杆曲柄滑槽 摆环 行星齿轮链式输送带式输送链式输送带式输送钉齿式滚筒纹杆式滚筒弓齿式滚筒
3 总体布局
半喂入水稻联合收割机由分禾器、拔禾轮、割台、脱粒滚筒等机构组成，一种简化结构的半喂入水稻联合收割机(时胜德等，2006)如图1所示。
图1 4LB-0．7型半喂入水稻联合收获机Fig．1 4LB-0．7 Half Feeding rice combine harvester1.割台 2.输送轮 3.切割装置 4.夹持器 5.脱粒机6.拨禾轮 7.输送搅笼 8.手扶拖拉机
本文研究的机型，其主要部件割台和滚筒布局如图2。其中输送部件、夹持部件和割台整合在一起，使得机器结构紧凑、质量较轻，功率消耗小，并且水稻收获损失少，适合我国南方山区、丘陵地区小田块使用。其工作原理为:收割机工作时，水稻在拨禾轮的引导作用下，经割刀切割后斜铺在割台上，上下拨指阻止水稻左右倾斜，水稻在上下拨指的作用下向脱粒滚筒输送，然后经夹持器夹持，通过上下挡块，进入脱粒滚筒脱粒，脱粒后的谷粒通过凹板筛经搅龙输送出去，断穗经副滚筒再次脱粒，稻草从一边排至田间。
图2 半喂入水稻联合收割机割台和滚筒结构简图Fig．2 Simple structure of header and rollers
4 主要机构设计
4．1 拔禾轮
拔禾轮它是与收割台密切配合工作的机构，其功用有:
1)把持割的谷物向切割器推导;
2)切割时把谷物扶持住，以利切断;
3)把割断后的谷物整齐的推倒到割台上，让割台输送器及时把谷物运定(华南农学院农机教研室，1981)。拨示轮工作时(见图3)，首先应把谷物向后拔向切割器，这就必须使压板绕拨禾轮轮轴向后回转的圆周速度Vi，大于机器前进的速度Vm，即Vi＞Vm。压板运动速度沿x和y轴的分量:
式中R—拨禾轮的半径;ω—拨禾轮的角速度本机中采用的拔禾轮的直径500 mm，拔禾轮的角速度45 r/min，机器前进速度为0．5 m/s。
4．2 切割装置
图3 拔禾轮的工作过程Fig．3 Grain wheel's working process
切割装置装在收割台的前部，是谷物收割机械上的一个主要工作部件，它用来完成切割禾秆的作用。切割器的种类有:割刀作往复运动的往复式切割器和割刀作回转运动的回转式切割器。本机采用曲柄连杆往复式切割方式。
曲柄连杆机构运动分析如图4:
图中所示是曲柄连杆机构运动简图，OC为曲柄，半径r，CD为连杆，长度，A、B分别为割刀运动的左、右止点位置，设当曲柄处于左边水平位置时为起始相位，经t秒时间后曲柄转道了一角度φ=ωt，此时连杆与刀杆延长线的夹角为α。
图4 曲柄连杆机构运动分析图Fig．4 The crank connecting rod mechanism motion analysis diagram
割刀的行程:
S=AB=OA－OB=l+r－(l－r)=2r
割刀的位移:
x=OA －OD=l+r－(lcosα +rcosφ)
因r远小于l，所以α角接近于0°，上式可以简化为:x=r(1－cosφ)。
割刀的速度:
Vx=rωsinωt。本机中采用的割刀速度为1 m/s。
4．3 脱粒滚筒
本机采用弓齿滚筒式脱粒装置，脱粒时，夹持输送链将谷物根部整齐的夹住，使茎秆不进入滚筒，仅谷穗部分进入，夹持输送链夹住谷物沿滚筒轴向移动，在轴向移动的过程中，谷穗不断受到滚筒弓齿的梳刷、冲击将谷粒脱下。脱下的谷粒穿过凹板筛落到清粮室或谷粒搅龙上，而完整的禾杆则由出口端被夹持链排出，被弓齿捡断的短禾秆和断穗等由滚筒排至副滚筒，经副滚筒再次脱粒后抛出机外。
根据工作时滚筒和谷物相对位置的不同，弓齿滚筒式脱粒装置可分为倒挂侧脱、平喂上脱
和平喂下脱3种(张兰星，1981)(图5)。因本机的总体布置形式和割台型式，本机采用一种新的脱粒方式，命名为上侧脱式脱粒(图6)。
脱粒滚筒的结构如图7所示，脱粒滚筒直径360 mm，滚筒长度600 mm，滚筒转速为800 r/min。为便于水稻喂入，滚筒的喂入端设计为锥体，滚筒上设有多种弓齿，弓齿的排列采用多头不等距螺旋排列，齿间距由大逐渐减小，以便逐渐加强脱粒。
图7 脱粒滚筒示意图Fig．7 Threshing roller diagrama)1梳导齿 2.脱粒齿 3.筒体;b)梳导齿; c)脱粒齿
5 结论
3g视频服务器在本机结构中，割台输送和脱粒输送结合在一起，使本机设计结构紧凑，质量轻，价格便宜，适合山区、丘陵地区水稻收割，具有良好的经济应用价值。同时，丰富了国内小型半喂入水稻联合收割机类型，对半喂入水稻联合收割机的研究有一定的借鉴作用。
［REFERENCES］
妹网上卖空气>我不是宋承宪歌词Anon．(Edited by Huanan Agriculture Collge)，1981．The Principle and Design of Combine Harvester［M］．Beijing:China Agriculture Machinery Press(in Chinese)．
农民工学习需求调查Pahl G，Beitz W，1984．Engineering Design［M］．The Design Council，1-15．
Shi SD，Tang B，Cai GW，2006．4LB 0．7 the design of miniature half feeding rice combine harvester．journal of agricultural machinery［J］．Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery，37(6):165-167(in Chinese)．
Zhang LX，1981．Theory and Calculation and Rice Harvester［M］．Beijing:China Agriculture Machinery Press(in Chinese)．
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