玉米摘穗装置的设计与应用

玉米摘穗装置的设计与应用

0摘穗装置的类型和技术性能收割装置是玉米联合收获机和玉米收获加工台的核心设备之一。其技术性能直接影响着玉米联合收获机和玉米收获台的操作质量。目前市场上应用的摘穗装置有多种类型,其摘穗功能都能满足技术要求,但是由于缺乏对不同类型摘穗装置的区域适应性、工作性能优劣等的比较分析,使摘穗装置存在技术水平低、摘穗过程中果穗损失和损伤大及断穗多的问题。因此,比较分析研究现有玉米摘穗装置,改进优化其技术性能,对提高玉米联合收获技术水平,促进农业丰产、农民增收具有十分重大的意义。1采样设备的类型、结构和特点目前,玉米联合收获机和玉米摘穗割台上应用的摘穗装置,按照结构原理主要分为4种类型。1.1两种导向的分配主要由1对相向旋转的摘穗辊、传动箱、摘辊间隙调整装置和拨禾链组成,如图1所示。两摘辊的轴线平行且具有高度差,这样可使摘下的玉米穗能够迅速脱离摘穗辊而避免掉粒损失。对应两摘辊的轴线方向配置拨禾链,以便将摘下的果穗向上输送。其主要特点是摘穗时对茎秆的压缩程度较小,摘穗辊的尺寸较长(总长700～1000mm),因而对茎秆不同状态的适应性较强,功率消耗少,果穗的苞叶被剥掉较多,断茎少。其缺点是结构复杂、质量大,很难实现单体模块化设计,不便于多行配置。1.2秸秆与摘穗辊轴线摘穗装置由前面1对抓取能力和直径都较小的摘穗辊和后面另1对抓取能力较强、直径较大的拉茎辊组成,如图2所示。摘穗辊主要起摘穗作用,拉茎辊拉伸穗柄和茎秆。摘穗辊两轴线所在平面与垂直面成前倾25°左右的夹角。两个摘穗辊的下垂直面安装夹持喂入链,割下的玉米植株由夹持喂入链送来,在弧形挡禾板的作用下,喂入摘穗辊时,茎秆与摘穗辊轴线成40°～50°的夹角。立辊式摘穗装置的主要特点是摘穗时先割下玉米植株,摘穗后玉米茎秆通过拉茎辊整株向后方排出,可以实现整秆回收,如配套切碎装置可实现整秆切碎回收;果穗损失率较低,工作可靠性较好,果穗的苞叶被剥掉较多,便于控制割茬高度。目前只是在牵引机型上应用,也没有形成批量生产,很难实现配置设计自走式机型。1.3卧式摘穗辊带加工过程其是新开发应用的一种摘穗装置,主要由1对相向旋转的卧式摘穗辊和夹持喂入链组成,如图3所示。卧式摘穗辊为带有大角度螺旋凸棱的圆柱体。主要特点是摘穗时也先割下玉米植株,摘穗后玉米茎秆通过拉茎辊整株向下方排出,便于控制割茬高度,配套切碎装置可实现茎秆切碎回收。缺点是结构复杂、质量大,很难实现单体模块化设计,不便于多行配置。1.4摘穗板干枝主要由1对卧式拉茎辊和摘穗板及带拨齿的喂入链等组成,如图4所示。摘穗板位于拉茎辊上方,与拉茎辊工作长度相同。拉茎辊和摘穗板的间隙可根据果穗直径大小而调节,为减少对果穗的挤伤,摘穗板的边缘常制成圆弧形。主要特点是摘穗装置设计为一个独立的单体,便于实现多行配置;摘穗板—拉茎辊长度尺寸小(500～800mm),因而割台尺寸小,质量轻;作业时不先割秆,直接站秆摘穗,然后进行秸秆收割捡拾切碎回收或直接粉碎还田。这种摘穗装置起初主要应用在玉米摘穗台上,现在已广泛应用于果穗收获联合收割机。缺点是对茎秆的冲击较大,断茎较多。2采用复合撒布设备的性能分析2.1适应性2.1.1沙田培肥沙园摘穗板—区域适应性1)对于我国华北、华南以及西南玉米种植区,一般都是成熟期收获,此时籽粒含水率高于35%,果穗无下垂,果穗苞叶紧实,目前应用的几种类型摘穗装置,很少产生果穗损伤。2)对于我国东北春玉米种植区,一般都是黄熟期或黄熟后期收获,此时籽粒含水率低于25%,果穗下垂率高于15%,果穗苞叶开裂。卧式摘穗辊和立式摘穗辊的摘穗工作段为带有螺旋凸棱的圆柱体,两对应摘穗辊的螺旋方向相反,并相互交错配置,为了提高摘穗能力,在螺旋上相隔90°设有摘穗钩(或称摘穗爪),以便将穗柄揪断。这就带来两个问题:一是摘穗过程中,下垂的果穗尖部首先接触旋转的摘穗辊,容易造成果穗尖部掉粒或损伤破碎;二是摘落果穗时,摘穗钩会啃果穗大端,发生果穗损伤和落粒损失。摘穗板—拉茎辊组合式摘穗装置的摘穗过程是:相对回转的1对拉茎辊只是强制向下拉引茎秆,当果穗到达摘穗板时,其大端被卡住,茎秆继续被拉引,将果穗摘离。摘穗过程中拉茎辊不直接于果穗接触,因而对于黄熟后期收获,很少产生果穗损伤。2.1.2收获机性能试验1)在籽粒含水率为25%～35%(适用于果穗收获)、植株倒伏率低于5%、果穗下垂率低于15%、最低结穗高度大于35cm的标准作业条件下收获时,现有玉米收获机都能满足作业要求。2)对于黄熟期或黄熟后期收获,或遇低温、冷冻灾害情况下,此时植株倒伏率远高于5%,现有摘穗装置,由于配置设计不合理,摘穗装置地隙高、倾角大,倒伏玉米果穗很难收到,导致果穗损失。2.2割台作业损失来源能否将下垂果穗和倒伏秸秆上的果穗全部摘下以及摘穗过程是否造成果穗损伤是衡量摘穗装置作业性能优劣的主要因素。丢穗、断穗和果穗损伤直接导致落穗损失和落粒损失,也是玉米联合收割机和玉米摘穗割台作业总损失的主要来源。对于黄熟期收获,此时如果植株倒伏率低于5%、果穗下垂率低于15%、最低结穗高度大于35cm的作业条件下收获时,采用卧式摘穗辊和立式摘穗辊的摘穗装置容易造成果穗尖部损伤或摘穗钩会啃果穗大端,发生果穗损伤和落粒损失;摘穗板—拉茎辊组合式摘穗装置果穗损伤和落粒损失较少。对于黄熟后期收获,此时如果植株倒伏率高于5%、果穗下垂率高于15%、最低结穗高度小于35cm的作业条件下收获时,由于现有摘穗装置存在配置地隙高、倾角大的设计问题,容易造成倒伏秸秆上的果穗收不到,下垂或结穗部位低的果穗被部件切断,发生丢穗损失、断穗损失及落粒损失。3测试结果和参数分析3.1玉米收获机选型性能2006年10月8-9日在黑龙江省兰西县平山镇吉兴村,黑龙江省农业机械试验鉴定站对国内部分玉米收获机进行选型性能测试,其中对不同类型摘穗装置的机型总损失率、籽粒破碎率和果穗含杂率进行了数据平均统计,性能参数对比情况如表1所示。3.2参数分析1总损失率主要是悬臂装置卧式摘穗辊机型总损失率超国标,比摘穗板—拉茎辊机型总损失率高近3倍。2破碎率部分来自触发设备两种机型的籽粒破碎率都达到了国标要求,卧式摘穗辊机型比摘穗板—拉茎辊机型籽粒破碎率高1.68倍。3主要用于收获设备两种机型的果穗含杂率都达到了国标要求,摘穗板—拉茎辊机型比卧式摘穗辊机型果穗含杂率高3.8倍。4党组织书装装置的优势摘穗板—拉茎辊式摘穗装置与卧辊式摘穗装置比较具有突出的优点:1)损失少、破碎率低。摘穗过程中拉茎辊不直接于果穗接触,因而很少产生果穗损伤,这对解决我国东北地