联合收割机生产技术建设项目可行性研究报告

..专业基金项目：四川省教育厅青年基金项目(编号：08202024)，四川省教育厅自然科学重点项目(编号：09202032)作者简介：王和顺(1975)，男，四川省西昌市人，博士，副教授，主要从事流体机械、测控技术的教学和科研工件，TelE-mail:wangheshun@.联合收割机生产技术建设项目可行性研究报告目录TOC\o"1-4"\h\z收割机技术历史、现状及发展趋势 41.1联合收割机的技术发展 41.1.1国内外收获机械技术发展历史 41.1.2国内外收获机械技术现状及发展趋势 81.2联合收割机主要结构 113.2.1割台部分 133.2.2夹持输送部分 163.2.3脱粒部分 173.2.4清选部分 203.2.5谷物输送机构 253.2.6割台升降控制部分 283.2.7 收割机行走部分 303.2.8 收割机的控制系统 331.3市场常见半喂入式水稻联合收割机及其技术特点 373.3.1 国外常见品牌 373.3.2 国产常见品牌 423.3.3 国内外常见品牌性能参数对照 473.3.4 日本半喂入联合收割机新成果介绍 481.4半喂入联合收割机存在的技术问题 513.4.1发动机部分存在的问题 523.4.2脱粒不净 543.4.3 夹持输送部分容易堵塞 563.4.4 联合收割机智能控制研究的关键问题 581.5水稻联合收割机发展预测 583.5.1 半喂入式是水稻联合收割机发展的趋势 583.5.2 南方丘陵地区水稻联合收割机发展预测 61参考资料 65产品方案的分析论证 662.1设计任务与基本原则 662.2拟定的半喂入联合收割机总体结构分析 672.3割台部及其方案论证 672.4夹持链输送装置方案论证 712.5脱离分离装置方案分析论证 772.6清选装置方案分析与论证 842.6.1清选装置的功用与组成 842.6.2清选装置分析论证 852.6.3清选装置主要部件构造的分析论证 872.6.4清选装置的传动机构 892.6.5筛子和阶梯抖动板的运动参数选择 902.6.6小结 902.7行走传动系统方案分析论证 912.7.1行走方式选择 912.7.2履带行走装置 912.7.3履带行走装置的受力分析 922.7.4履带转向及驱动方式 932.7.5整机的行走变速方式 952.7.6发动机类型和选择原则 962.7.7小结 982.8液压系统的分析和论证 982.8.1联合收割机上配置的典型液压系统 982.8.2收割机上割台部分液压系统的分析 1002.8.3割台升降液压装置的选取 1012.8.4静液压无级变速系统（HST）原理结构及其应用 1022.8.5液压系统方案小结 1042.9总体方案 104参考资料 108生产技术方案分析论证 1123.1收割机产品生产组织形式 1123.1.1生产组织形式 1123.2收割机零件工艺技术方案 1133.2.1工艺成本及其影响因素分析 1133.2.2收割机工艺过程的一些基本问题 1143.2.3收割机工艺性相关因素及措施分析 1153.2.4冲压工艺在收割机中应用 1173.3收割机部分零件加工工艺介绍 1173.3.1链条零件的加工工艺分析 1173.3.2收割机车身与底盘的连接工艺 1193.3.3附板加工工艺 1203.3.4联合收割机圆筒形零件的加工工艺分析 1203.3.5收割机刀片毛坯的制造工艺 1213.4主要生产设备 1213.4.1冲压设备 1213.4.2铸造设备 1223.4.3焊接设备 1233.5小结 124参考文献： 125..专业收割机技术历史、现状及发展趋势谷物联合收割机简称联合收割机，在50年代初被称作康拜因，是能够一次完成谷类作物的收割、脱粒、分离茎杆、清除杂余物等工序，从田间直接获取谷粒的收获机械。在联合收割机没出现以前，脱粒机和机械收割机这些器械，大大提高了19世纪时的农业生产率。这使得用比以前少的工人去收割更多的谷物成为可能。但19世纪后期的这一发明，更进一步地提高了收获效率。联合收割机使收割与脱粒机结合在一个整件中，使农民能以单一的操作去完成收割和脱粒。联合收割机按动力分为自走式及背负式，自走式机型又分轮式和履带式；按进入脱粒方式分为半喂入式收割机和全喂入收割机两种。全喂入式收割机，把茎杆全部输入脱粒机脱粒，吐出稻杆基本破碎，实现稻草还田，机子造价也相对较低一些。半喂入式收割机收割稻谷后，只把谷穗输入脱粒机脱粒，可以完整地吐出稻杆，稻草容易收集，但机子造价较高。使用联合收割机收获能大大节省时间和劳力，降低作业成本，提高劳动效率，减轻劳动强度，减少谷物损失，实现稻草还田，增加土地肥力。联合收割机的技术发展国内外收获机械技术发展历史国内收获机械技术发展历史我国水稻联合收割机的研制工作始于上个世纪六十年代。1965年广东省农机所在鉴定牵引-60型联合收割机后，开始研究轴流式脱粒装置。1966年开始，先后与惠阳地区农机所惠阳县农机一厂、广东机引农具厂和佛山农机厂共同研制了配丰收-35拖拉机的“丰收-I型”、配套东方红-54拖拉机的“珠江-2号”、配工农-Ⅱ手扶拖拉机的“工农-I型”悬挂式全喂入轴流型水稻联合收割机。同时，广东省农机所还研制了金属覆带行走装置，解决联合收割机下水田的问题。这一阶段，各类水稻收获机械研制工作己全而铺开，为进一步发展水稻收获机械打下了基础。七十年代至八十年代初，中国农机院组织有关研究所，从原理到结构，从试验性能到结构工艺性，对日本四大公司的半喂入联合收割机作了全面剖析，并进行了大量的零部件试验、研究，掌屋了设计技术。同期，全国开发研制了几个品种，结构、性能达到了日本八十年代初水平。这一时期我国水稻联合收割机技术发展较快，1972年组织了水稻联合收割机歼灭战课题组，分别在广东的东莞、惠阳，江西的泰和及湖南等地集中了近六十名技术人员，进行了五种产品的研制工作，并定型了这类机型。采用了卧式割台的输送装置、半喂入倒吊脱粒以及半全通用脱粒装置等，使半喂入联合收割机作业质量有显著提高。但机器重量大、水田通过性和对倒伏作物适应性差，影响了推广使用。这阶段我国水稻收获机械有了一定的发展，但是，重复研制多。据不完全统计，研制了约100种机型，其中通过省级鉴定的约有30种机型，而能够生产的仅有几种机型，大部分机型不具备投产条件，造成人力、财力和物力的大量浪费。为提高收割机的水田作业性能和对作物的适应性，浙江、湖北、江西、上海和福建等省市先后研制了3～5马力专用或多用底盘收割机。主要机型有直接输送侧向条放的湖北“鄂100-3型”和“上海-90型”收割机，中间输入侧向条放的浙江“嘉兴100-3”型、江西“南丰100-4”型收割机、福建“南靖-140”型和江西“万安跃进-150型”集束堆放圆盘式收割机等。这类机型的割幅多在1米左右，具有较合理的作业速度，整机重量轻，并采用并列双轮胎或超低压宽断面轮胎，提高了水田通过性。此外，中国农机院研制的带简易扶禾器的立式割台收割机在一些地区也有推广使用。1986年前后，中国农机院和浙江省农机所为减少大倾角割台落粒损失，分别研制了小倾角立式割台。浙江省将这种割台成功地运用到半喂入联合收割机，研制鉴定了“浙江-120型”，但其扶倒能力不如大倾角立式割台。从1993年下半年开始，在持续两年多的低谷徘徊之后，包括联合收割机在内的整个农机市场开始走向复苏，垄断逐步被打破。由于水稻收获机械是技术含量最高的农机，是水稻生产机械化的难点，也是各地发展农机化的切入点，加上水稻联合收割机跨区作业取得的显著效益和影响，水稻联合收割机热一直在持续。农机大企业、一些非农大企业和集团以及民营企业受利好和国家政策的影响也加盟水稻联合收割机生产行列，如常柴、一拖、北汽福田公司、长江集团、金浪公司、柳林、三联、星光等加入到研制、生产当中，大企业和集团凭借资金与技术优势很快切入市场，并且大大提高了产品质量、性能和技术含量，使产品的升级、更新换代的能力显著增强，推动了我国水稻收获机械化的发展，据统计我国水稻联合收割机生产厂家近300多家。在“九五”、“十五”期间国家把水稻收获列入重点攻关项目组织科研单位、大专院校和企业进行联合攻关，农业部南京农业机械化研究所、河北天同神农机械有限公司、黑龙江省农垦科学院工程所、山东工程学院、广东省农机研究所、福建省机械研究院、江苏省锋陵集团等单位对割前脱粒技术进行了研究。这种机型采用了目前国际上最先进的梳脱收获工艺、梳脱——茎秆切割整齐铺放联合作业的工艺流程，其作业的工艺路线是：梳脱装置先将谷物梳脱下来，经输送装置送入复脱清选装置中进行复脱清选，获得干净的籽粒，同时设置的切割装置将梳脱干净的草秸切割并整齐铺放在田间，也有的机型配粉碎装置或切碎装置将茎秆切碎还田。东北农业大学工程学院研制的4ZTL-1800机型专利发明，为了利用摘脱滚筒作业速度快的优点，对上述摘脱台进行重大改造：用气流吸运脱出物，取消了螺旋推运器和中央输送链耙，从而获得充裕的空间以便设置禾秸的切割搂集装置，实现了摘脱同时收割禾秸的联合收获。后者搂成条铺于两履带之间通过。由于气吸使得它对作物不同生长状态的适应性增强，无论慢速或快速作业，落粒损失均较低。采用了轴流滚筒复脱，立筒筛与环形道垂直气流清选机构，结构较简单、造价较低。缺点是能耗比摘脱台增加，但与其他类型相比较并不逊色，体积显得庞大但体重增加不多，噪声有所增大。2002年以后，水稻联合收割机进入了进一步改进提高阶段。出现了新的机型，如“湖州100-12"和“龙江-120"型等，此外，还有江苏、上海和云南三省在“龙江-120型”的基础上研制鉴定了“江南-120型”，湖北、江西等省研制的与12马力机耕船配套的半喂入联合收割机，分别于1980年前后鉴定定型。广东省改进提高了“南粤-215”半喂入联合收割机的整体拆装方便性。中国农机院和福建等单位为“闽江-150"型研究设计了三角皮带无级变速专用底盘，首先应用在国产半喂入水稻联合收割机上，实现了作业的无级变速。同时，对刀片进行了技术攻关，对半喂入机型的主要零部件还进行了三化设计工作。浙江省等单位研制了轻型切割器等。中国农机院、广东农机所和江西农机所等先后开展了脱粒部件的室内外台架试验研究，探讨最佳的结构和运动参数。中国农机院对半喂入联合收割机的主要工作部件——脱粒、分离和清选部件进行了室内台架试验研究工作。这些基础工作为今后我国水稻半喂入联合收割机的发展和产品系列化做了技术准备工作。国外收获机械发展历史18到19世纪，在英、美等国曾有许多人研制和设计联合收割机，其中有的人还获得了专利或制造出了样机，但基本都不具备实用价值，未能得到推广。1799年英国最早出现马拉的圆盘割刀收割机；1822年在割刀上方增加了拨禾装置。1826年出现采用往复式切割器和拨禾轮的现代收割机雏型，用多匹马牵引并通过地轮的转动驱动切割器。1831年，美国农民发明家麦克科密克（C.McCormik）设计制作出第一台由两匹马牵引的联合收割机，其收割效率超过了30个人工，这是联合收割机研制的重大突破。此后，麦克科密克一直致力于联合收割机的改进和制造，他生产的联合收割机供不应求。到1870年，他制造的大型联合收割机由40匹马牵引，收割幅宽达30米，收割机上还装有麦秸打包装置。1889年，美国人贝斯特（Best）设计制造出第一台由蒸汽机驱动的自走式联合收割机，一天最多可收割50多公顷农田。此后，又相继诞生了由内燃机驱动的自走式联合收割机。20世纪20年代，联合收割机首先在美国的小麦产区大规模使用，随后迅速推广到了苏联、加拿大、澳大利亚和西欧诸国。1920年以后由于拖拉机的普遍使用，同拖拉机配套的收割机开始取代畜力收割机。日本是世界上半喂入式水稻联合收割机(以下简称半喂入联合收割机)技术最先进的国家。半喂入联合收割机摆脱了欧美全喂入式的传统结构，具有机器小、适应性强、可靠性高、效率高等优点。作为适合亚洲水稻农作的高性能机械，半喂入式联合收割机完全损失小，拆装简便、操作舒适、电子自动监控、稻、麦均可收获等特点，能在小田块、高湿烂田进行作业。经过几十年的砰究和改进，日本半喂入联合收割机技术非常成熟。目前主要生产企业有久保田、井关、洋马、三菱四个公司，年产量10万台，市场保有量120万台，实现了水稻生产机械化。韩国有国际、东洋、LG、大同四个公司。它们从1975年开始，分别引进久保田、井关、洋马、三菱四个公司技术，并在日本机的基础上结合本国特点进行了国产化，到90年代，联合收割机机收面积达到85%。国内外收获机械技术现状及发展趋势国内现状及发展趋势随着农村城市化的进程，越来越多的耕地被占用，粮食的总产量在逐年减少。一些农学专家为了解决我国粮食问题正在研究超级杂交稻，亩产在700千克以上的杂交水稻已经问世，并逐步在大面积推广。超级杂交稻最高亩产可望达到900千克。截至2004年底，超级稻新品种在四川、福建、湖南、安徽、辽宁、浙江等水稻主产区已累计推广1000万公顷。据悉，我国将在广东、福建、湖南、湖北、江西、江苏、浙江、安徽、四川、重庆、吉林、辽宁等12个省市率先启动实施超级稻示范推广项目，力争短期内超级稻推广面积达到400万公顷。超级杂交稻与现有水稻的特性差别很大，单产高、长势密、茎秆粗、秆青叶茂、含水率高。收获这种水稻，对现有全喂入和半喂入机型在技术是一个严峻的挑战，现有推广使用的联合收割机都不适应超级稻的收获，脱粒装置处理容量与高产大流量不匹配，秆青叶茂的作物在大流量的条件下分离更加困难。如何解决这种高产超级稻的收获问题已引起收获机械专家们的注意，也已成为科技领导部门重视和关注的问题。有些收获机械专家认为，割前脱粒（梳脱式）机型由于作业时茎秆不进入机器中，可以减少机具对物料的处理量、降低损失、减少功耗、提高工作效率，是解决超级稻收获的理想机具之一。在我国xx些地区近年因为稻草作为工业原料的用途迅速增加，用户要求整草的呼声很高。宁夏中卫地区对水稻茎秆保留有强烈的要求，主要用于大棚及苗木覆盖；有的地区用茎秆作为食用菌的培养基。很多地区梳脱式收获后整草回收每亩草秸可售180～200元，给农产带来可观的经济效益。对全喂入机型草秸不能回收，割茬高反映强烈，有些地区全喂入机型已不受欢迎。河北省正在进行一项研究，小麦收获时在田间保留秸秆不切割，夏季种植玉米时采用免耕种植方式，以利于保墒，玉米产量也增加。黑龙江省正在进行一项试验和研究，水稻收获后保留茎秆不割，下茬种植时仅在要插秧的行上采用免耕或少耕法，茎秆腐烂氨化后既增加了土壤肥力，又减少了病虫害。农民要求秸秆完整性的需求将促进梳脱式机型和半喂入机型的发展。当前主流机型的发展是在保证良好性能的前提下，向高效、大功率、大喂入量方向发展，以提高生产率；对收获损失率低、高清洁度的主要工作部件的研究更为深入，研制单滚筒或双滚筒纵置的轴流式脱粒分离结构；新材料和先进制造技术的广泛应用使产品性能更好、可靠性更高；以人为本，广泛应用机电一体化和自动化技术，向舒适性、使用安全性、操作方便性方向发展；向智能化收获机发展，使操纵、调节更加灵活、快捷、方便。我国地形复杂，水稻种植的农艺、作物品种、土壤情况、水文条件相差较大，单一的水稻收获机械不可能适用所有的水稻收获，加上自然条件和经济因素的影响，多品种、多机型将成为近一段时期内水稻收获机械的发展特点。在工业发达国家，水稻收获机械已经有了长足的发展，除了具有传统的基本功能外，自动化控制秸秆堆放处理、自动打包等技术也在水稻联合收割机上得到了应用，这也必将成为我国水稻联合收割机发展的主要方向。全喂入式水稻联合收割机须用切流脱粒滚筒加轴流分离滚筒，小型机以横置、大型机以纵置为宜，目前以深受广大农场及农村用户认可。半喂入式水稻联合收割机宜积极发展国产机型，不宜盲目模仿追求现代化，要善于简化以降低成本。割前摘脱式水稻联合收割机的诞生，必将在将来的市场竞争中占有一席之地。我国水稻收获机械的发展任重道远。国外现状及发展趋势目前，国外农户越来越趋向使用大功率和可靠性高的联合收割机。为了适应这一市场发展的需要，近年来，国外联合收割机生产企业均对联合收割机产品进行了大量的技术改进：如增大分离系统结构尺寸，装用大功率发动机，采用电子和信息技术系统等。在近期推出的一些搅龙式联合收割机产品上，主要的技术改进就是为了提高收获质量（包括作物秸秆和粮食）以及生产效率。以日本为代表的半喂入联合收割机，整机造型更加美观。其以人机工程为基础，考虑了老年人、妇女操作的轻便性、安全性和舒适性。广泛采用自动控制及报警系统、轻型材料、零部件的快速装拆机构、电动式喂入深度调节机构、整机润滑系统等；进一步加大发动机的配套动力；强化主要零部件、机架、割台的强度和刚度，延长使用年限，从而降低使用成本。在行走机构上，大都采用液压无级变速机构，悬挂式支承轮和在履带中部设置可转动支重轮，利于跨沟过埂，清除淤泥。其代表机型是久保田PR0481型联合收割机。根据相关资料，国外近期推出的谷物联合收割机大多采用结构改进后的新型分离系统，对作物秸秆的破碎率较低，并装有脱粒回流性能监控系统。根据现行技术法规的要求，收割机所收获的谷物产品必须清洁干净，粮食颗粒不得有破碎现象，对收割作业部件的清洁度也有严格的质量标准规定。也就是说，联合收割机产品必须完全满足现行的技术法规要求，才准予上市销售。当前，所有新型谷物联合收割机的各种操纵控制系统，均无一例外地采用了电子技术和信息技术，并均普遍采用GPS系统，使联合收割机实现最佳化的收获作业。当前，国外大型联合收割机的小麦日收获最高可达到500吨。2007年11月的德国汉诺威Agritechnica国际农机展览会上，出现了发动机功率达到550马力的超大功率谷物联合收割机，该收割机的收割作业割幅宽度达到10.50米，其谷物的小时收割量可达50吨。国外联合收割机产品技术发展至今，已进入新部件、新结构加速发展的竞争时期，产品技术更新速度加快，几乎每年都有采用新技术和新结构的产品问世。近年来，大部分联合收割机产品均采用新型的转子式切向分离系统，也可叫做混杂式分离系统，其结构形式已趋于多样化。为了适应搅龙式联合收割机向更大功率方向发展，国外不少联合收割机生产企业采用一种辅助分离转子机构，这种机构也可以叫做离心式分离器或流量加速分离器。此外，近来推出的新型联合收割机上，广泛采用了一种新型谷物流量调节器和一种行走平衡系统，可以极大地提高作业效率，尤其可以极大地改善联合收割机的技术性能和作业质量。国外谷物联合收割机近年来的技术发展趋势，是逐步向完全自动化进行收获作业的方向发展，大部分联合收割机均已采用电子传感器对所收获的粮食质量进行不间断监控，并随时进行调控。近年来国外的一些大型农机展览会上，不少新型联合收割机还采用了新型的收割系统，所装用的割台的长度可调，这样就进一步提高了联合收割机收割油菜和黑麦的质量。为了提高联合收割机的技术特性，国外谷物联合收割机的放料漏斗增加了结构尺寸，并提高了安装位置，使其容量最大可达11立方米。xx些联合收割机的前进行驶速度最高可达30km/h，这一速度可在谷物收获期间节省运送时间。对于在收获作业时的秸秆处理问题，这也是所有联合收割机生产厂家特别重视的一个问题。近年来，所有市场上销售的大型联合收割机的秸秆分布均达到了最佳化程度，但由于装用了秸秆粉碎机，也引起了能耗增加。越来越多的谷物联合收割机采用通过GPS辅助系统进行综合管理，使其走上谷物收获自动化的一个新阶段。联合收割机的割幅和作业质量的提高，不仅取决于收割系统和分离系统的设计，而且也取决于大量的附加装置，包括遥感技术系统。显而易见，大中型联合收割机通过采用智能化逻辑程序，成功使用了大量的电子调节和操纵系统。由于电子技术的应用，使联合收割机的使用效能达到最佳化。另外，由于采用了电子技术，也使得联合收割机产品的作业质量得到保证。今后，联合收割机将更为广泛地使用各种软件程序和数字逻辑设计技术。因为对于联合收割机需要的操作方法和产品质量越来越严格。在应用程序逻辑方面的另一个好处是：对联合收割机的驾驶和管理均可以采用电子系统进行自动化管理。同时，还可以对其实施的遥测技术服务和对一些组合复杂机械的故障诊断等。从国内外相关资料可以看出，半喂入水稻联合收割机将朝着单人操作、智能化、高效、可靠、经济实用方向发展。单人操作是指由驾驶员一人完成全部作业内容。目前，部分机型需要一名辅助接粮人员(带粮仓的机型除外)，只有少数机型上装有粮箱显示器，并有满箱报警装置。这种装有粮箱显示器、满箱报警装置，能够实现单人操作的技术将会随着劳动力价格的上涨而被普遍采用。智能化，是指通过电脑对主要零部件的工作状况进行监控、显示、故障报警、自动选择最佳工作状态、执行驾驶员指令、自动停机等。由于各国国情不同，智能化适度有一定的差异。高效可靠、经济实用是指:(1)通过增大发动机功率，强化结构，拆装简便、省力省时，减少非作业时间，提高生产率。(2)进一步完善、简化结构，降低制造成本，提高整机可靠性。(3)技术上将会强化“实用、先进”的原则，追求联合收割机的最大经济效益，即生产企业效益、农机经营户机收效益的最优化。另外，改善驾驶员的作业环境，减轻劳动强度，等效寿命设计等也是发展重点。联合收割机主要结构联合收割机由行走机构、动力传动机构、割禾和输送机构、脱粒机构、振动式筛选分离机构、谷物输送机构等组成。其整体外形如图3-1所示。图3-1联合收割机整体外观示意图1-割台2-变速传动系统3-脱粒部分4-切断机构5-夹持输送部分6-底盘部分作物进入割台由扶禾器扶起、夹持后切割，通过中间输送机构送到喂入深度调节机构，调整到适宜的喂入深度后；经喂入夹持装置夹持输送，经过脱粒工作部件脱粒后，稻草输送到排草装置，再通过切碎装置分段切碎还田或整齐条放，堆放于田间。谷物与杂物经凹板分离后，由清粮装置清粮。洁净的谷粒集中于粮箱后分口装袋。杂余物经复脱器复脱后，由输送装置送到清粮装置再次清粮，轻杂物排出机外。图3-2半喂入水稻联合收割机传动图1-发动机2-微拖底盘3-复脱滚筒4-收割机离合器5-脱粒滚筒6-输送搅龙7-拨禾轮8-割刀9-传动输送链小型收割机的动力装置通常只有一个，即柴油机。通过传动机构，将动力传送到各个执行机构，如收割机的行走装置，割刀的往复切割，搅龙的运转等，维持收割机正常工作时所需要的动力。如图3-2所示，为一小型半喂入式水稻联合收割机的传动示意图。3.2.1割台部分它由拨禾轮或扶禾机构、切割机构、割台输送机构及割台框架等组成。其功用是完成割禾工作，并随机把割倒的谷物集中连续不断的输送给输送槽。割台是半喂入式联合收割机的主要技术难点之一，特别是茎秆导向杆、导向板形状复杂，交接口多是制造的难点，也是故障的多发部位。根据收割机的不同特点，割台有以下几种不同的型式。带搅龙输送器的卧式割台这种割台工作时拨禾轮把作物拨向割刀，待割刀把作物割断后，拨禾轮压板随即把谷物推倒在割台上，由割台搅龙集中运送给输送槽。此种割台使用的历史最长，变化不大，所以亦称它为常规型割台，目前各国的全喂入自定式类型的联合收割机都采用了这种型式的割台。其特点是适应性好；稻、麦和豆类都适用，割幅大、小都可以用。此外它工作可靠。缺点是结构复杂、重量大。带搅龙输送器的卧式割台外形如图3-3所示。图3-3带搅龙输送器的卧式割台输送带式卧式割台这种割台和上述第一种型式的割台基本相同。所不同的是割台输送装置用帆布带输送或带拨指的链条输送代替了搅龙输送装置，因此割倒在割台上的谷物茎秆能整齐的向一侧输送，这是这种割台的最大特点。所以这种割台既可用在牵引式联合收割机上，亦可用在具有卧式割台的半喂入式联合收割机上。此外它和上述第一种割台一样具有较好的适应性，即可适应收多种作物，另外割幅大小和速度快慢都可用它。因此它是目前半喂入式收割机的主要割台型式之一。但因这种割台割倒后的谷物成纵向铺放在割台上，所以割台的纵向尺寸较大，因之造成整台收割机长度大。这将降低机组的灵活性，同时因前伸重量大使机组重心前移。其外形如图3-4所示。图3-4输送带式卧式割台立式割台这种割台的工作原理与卧式割台完全不同，工作时割刀把谷物切断后，靠机组一定的前进速度，借助未割谷物对已割谷物的挤压作用，使已割谷物在割台上保持瞬时直立状态而达到直立输送的目的。谷物直立横向输送是靠上、下两条装有拨齿的立式链条或平皮带输送的。因为这种割台割倒后的谷物不是卧倒而是直立输送，所以割台纵向尺寸可以大为缩短，重量也轻，结构也比较紧凑，此外对作物的高矮具有较好的适应性，因此这种割台目前被广泛的应用。常见的半喂入式水稻联合收割机多采用立式割台，如久保田公司的PRO208、PRO488系列，洋马公司的Ee-60，国产的如锋陵4LBZ-150型、宇成4LBZ-150型、开元4LBZ-100型也都采用了这种割台型式。如图3-5所示。图3-5立式割台旋转式割台这种割台采用的是圆盘式割刀，如图3-6所示。工作时，割刀本身相对于割台来说，既作公转又作自转，由于割刀的自转而把作物切断。切断后的谷物由揽禾机构榄住成束的交给夹禾输送装置运走。这种割台的优点是：工作时割台振动小，对收倒伏作物有一定的适应性。适用于低速和割幅不大(一般割幅不超过1.2米)的小型半喂入式收割机。它的缺点是结构复杂、前伸重量大、割台损失控多且难于回收。图3-6旋转割台由于联合收割机的种类不同，收割作物种类也不尽形同，因此割台部分的组成也有所差异。如在我国北方地区广泛应用的全喂入式联合收割机，由于小麦秸秆挺立，因此割台中割刀前面只有拨禾轮而没有扶禾器，且其质地较脆，因此容易割断。而南方地区广泛种植的水稻，由于其易倒的特性，因此需要在割台的前部设置扶禾机构。具体采用哪种割台型式，要综合考虑多方面的因素，选择最佳的结构型式应用到实际设计中去。3.2.2夹持输送部分图3-7所示为xx型号半喂入式联合收割机夹持输送部分的示意图。夹持输送装置在半喂入联合收割机中是较关键的部件。夹持输送机构是联合收割机上不可缺少的工作部件，依靠它把切割、脱粒和清粮等互相独立工作的工作机构有机的联系起来，使它们协调的进行工作。夹持输送装置的作用是将用扶禾器整齐的扶起，按要求的割茬进行切割后的作物连续的喂入给脱粒装置。在茎秆根部和穗头整齐的情况下进行脱粒时，脱粒损失少。如图3-7所示，切割下来的作物是用带拨齿的链和皮带来输送的。为了使作物在最适合于脱粒的状态下输送，在不同的机型上采取了各种不同的措施。茎秆输送装置采用了长皮带和链条，这些物件伸长时会引起输送不可靠，或者不能输送，必须定期张紧。图3-7半喂入式收割机夹持输送装置(a)图1-穗头输送链2-茎杆根部输送链(b)图1-穗头输送链2-茎杆根部输送链3-输送压杆输送装置的台面、台面的形状和材质对输送效果有很大影响，对寿命也有影响。另外，输送装置对脱粒也有影响，所以有必要根据作物长势情况设置调整输送装置的机构。尤其是对带横向输送形式的脱粒装置的半喂入联合收割机来说，为减少由茎秆长短不齐引起的脱粒损失，这种机构是不可缺少的。一般都采用调整输送装置的方式，但也有调整脱粒装置的。在现有的大中型半喂入联合收割机中，谷物在整个输送脱粒过程中，作物经割刀切割后需多次转向，需要在几条不同的夹持输送链之间进行传递。由于需要考虑到稻谷的输送、转向和不同夹持链条间衔接配合问题，因此如何设计夹持输送部分，是联合收割机的一大技术难点所在。夹持装置通常是由链条和带有弹簧的按压装置组成，靠弹簧的弹性力对输送进来的谷物进行加紧的。如图3-8所示。图3-8夹持输送器1-弹簧2-夹持台3-夹持输送链3.2.3脱粒部分脱粒是收获过程中最重要的作业项目之一，脱粒分离装置的功用是将谷粒从谷穗上脱下，并且在脱粒的同时尽可能的从脱出混合物(有谷粒、短茎秆、颖壳和杂物等组成)中将谷粒分离出来。脱粒分离装置是联合收割机的核心部件，在很大程度上决定了整机的工作质量和生产率。对脱粒分离装置的主要要求是脱粒干净；谷粒损失和损伤少；分离性能好；通用性好，能适应多种作物及工作条件的变化；功耗低；能满足不同地区对茎秆的不同要求。其主要由脱谷滚筒、凹板筛和附有导向螺旋的盖板等组成。脱粒装置的基本脱粒原理有以下几种：(1) 碾压脱粒：靠脱粒元件对谷穗施加压力而使谷粒脱粒，作用在谷粒上的力主要沿谷粒表面的法向，使谷粒与穗轴之间形成剪切破坏，同时存在沿谷粒表面的切向力也起脱粒作用。(2) 梳刷脱粒：将谷穗通过排列较密的脱粒元件的缝隙，靠脱粒元件对谷粒施加拉力和冲击力将其脱粒。(3) 冲击脱粒(打击脱粒)：靠脱粒元件与谷物穗头之间相互冲击使谷物脱粒。(4) 揉搓脱粒：靠脱粒元件对谷物及谷物之间的相互揉搓进行脱粒，主要是切向力。(5) 振动脱粒：利用脱粒元件对谷物施加高频振动进行脱粒。不论何种机械脱粒装置进行脱粒时都不是采用的单一原理，都是多种脱粒原理的综合应用。图3-9所示为一脱粒装置整体结构图。整个脱粒装置的工作过程是，被割刀割断了的稻谷，由夹持输送装置输送到脱粒滚筒处，滚筒上的滚齿对谷物穗部进行脱粒。打落下来的谷物首先落在凹板上面，短杆等体积较大的杂余物被筛选在外，谷粒则通过筛孔进入到清选装置进行下一阶段的清选工作。图3-9脱粒部分整体结构示意图1-脱粒滚筒2-凹板3-抖草筒4-杂余垂直搅龙5-吸风扇6-杂余水平搅龙7-振动筛8-籽粒搅龙9-吹风扇联合收割机脱粒分离装置的种类按照不同的分类方式有以下几种：(1) 根据作物喂入脱粒分离装置的情况可分为半喂入式脱粒分离装置和全喂入式脱粒分离装置两大类。(2) 半喂入式脱粒装置根据工作时滚筒和作物相对位置不同可分为倒挂输送侧脱、平移输送上脱和平移输送下脱三种脱粒方式。(3) 全喂入式脱粒分离装置根据喂入作物沿滚筒的运动方向可分为切流式、轴流式(横轴流、纵轴流)及其组合方式。(4) 按脱粒元件的形式脱粒分离装置可分为：纹杆式、钉齿式、弓齿式、齿板式、板齿式等，以及不同脱粒元件的组合式。图3-10脱粒滚筒1-割台2-喂入口3-梳导齿4-脱粒齿5-滚筒体6-输送搅龙7-排草口图3-10所示为脱粒滚筒的示意图。可以将滚筒喂入端设计为一段截锥体，便于谷物轴向喂入。示意图中，由割台1割倒的稻谷，通过夹持输送装置送到喂入口2，然后由滚筒体5对谷穗进行脱粒。打落的谷物通过输送搅龙6传输后，进行下一步清选工作；脱粒后的谷穗则通过排草口7输送到机器外部。图3-11半喂入轴流型脱谷机构1-夹禾机构2-滚筒3-凹板筛4-集谷搅龙5-排草轮目前常见的水稻联合收割机多采用半喂入轴流型脱谷机构，其示意图如图3-11所示。这种脱谷机构其滚筒钉齿采用弓齿式，滚筒盖板与凹板筛组成的圆筒不是封闭的，而是沿着滚筒轴向开有一条送禾通道。工作时，割台送来的谷物，由夹持输送链把作物根部整齐的夹住，然后输送到脱谷机构。禾穗部分进入脱谷室内，而禾根部分则由夹持输送链夹住沿着滚筒轴向移动，谷物在作轴向移动的过程中由于禾穗不断受到滚筒弓齿的梳刷、打击和震动，把谷粒脱了下来。脱下的谷粒穿过凹板筛落到清粮室或集谷搅龙上，而完整的禾秆则由出口端由夹持链送出去，或整齐的铺放到田地上或聚集成束的放到田地上。这种脱谷机构不仅解决了整秆问题，而且谷物中的杂物也比较少，再者因茎秆不进入脱谷机构内，所以消耗的功率也比较少，是目前南方水田地区一种比较理想的脱谷机构。3.2.4清选部分经脱粒装置分离出来的谷杂混合物中除谷粒外还有杂余、短茎秆、颖壳、尘粒等夹杂物。清选系统的功用是把混杂在谷粒中的轻杂物清除出去。谷物脱粒后对谷杂混合物的清选分离是谷物收获工作的重要组成部分，清选是利用谷粒和杂质的物理机械性质的不同将它们进行分离的。据它们尺寸大小的不同可以用筛子进行分离；根据两者空气动力学特性的不同可用气流进行分离。在清选中脱粒物的空气动力学特性一般用临界速度(漂浮速度)来表示。所谓的临界速度，就是当物体在垂直气流的作用下，气流对物体的推用力等于物体本身的重力时，气流本身所具有的速度。显然气流的速度高于物体的临界速度时，物体将被带走。如果只用筛子清选，夹杂在杂余中的谷粒直接穿越筛孔的机会就较少，杂余也较易堵塞筛孔，若再加上气流清选，可将轻杂余吹离筛面，并将不少余杂吹走，便于分离，故在大中型联合收割机上多采用气流和筛子相结合的清选分离。为了简化结构，减少整机重量，不少单位采用不设清选筛，只用气流清选的清选系统。清选系统是谷物收获机械的主要工作部件，它对整机工作质量的好坏有很大影响，直接影响着联合收割机的清洁率、损失率、生产率等多项指标，也是关系着整机机构复杂性和机体大小的关键因素。目前常用的清选系统主要有以下几种形式。风机——振动筛型清选系统上世纪八十年代以前，我国使用的复式脱粒机、谷物联合收割机普遍采用往复式平面振动筛和离心风机组成的风机—振动筛型清选系统。这种传统的风筛式清粮装置一般多为一、两个风扇和两、三个筛子组成，以三筛式为例，它利用抖动板与上筛、上筛与中筛、中筛与下筛之间的“落差”，配合气流的作用，来提高清选质量，进行分离。这种清选系统经长期研究应用，已经发展得比较完善，但其性能的提高受其结构的限制，现已不得不靠增加风道或加长筛面的方法来提高其清选性能，这就使其结构更加复杂、庞大。且该种清粮装置的筛架质量大，又是做往复运动，具有较大的惯性力，容易引起机器的振动和连接处的松动，且当物料较湿时，易堵塞网眼，使其湿分性能和可靠性较差。若将其配置于小型、微型联合收割机，会出现动力不足、结构不配套或由于整机位置所限，结构过于简单不能满足清选要求。故它不适于小型、微型谷物联合收割机。风机——圆筒筛型清选系统为了简化结构，减少整机重量，提高清选能力，自上世纪八十年代起国内外开始了对一些新型的清选系统的研制，如风机——圆筒筛型清选系统，该清选系统以低速转动的圆筒筛代替传统的往复式平面振动筛，并配以离心风机或横流风机进行清选。河南科技大学对圆筒筛型清选机构进行了多年的研究，论述了其流场中谷粒的运动轨迹及分离机理，并使清洁率达到了过国家要求的标准。它是一种较新型的清选系统，与传统的清选机构相比具有结构简单、生产率高、湿分性能好、震动小，工作可靠等优点，目前应用的也较广泛。几十年来，各国学者为了提高其清选性能，提出和研究了一些改进装置，如改变筛筒截面形状等，取得了不少成绩。但其清选性能不够稳定，还不能完全满足生产需要。且该装置对于干作物，尤其是后期收获作物的适应性较差，不得不靠增加圆筒筛或风道来改善其清选性能。以上两种清选系统均属于筛子——气流组合式的清选系统。图3-12所示为xx款收割机的筛子——气流组合清选系统的结构示意图。它由上筛(鱼鳞筛)、下筛(冲孔蚬壳筛)、风扇等组成。鱼鳞筛的前部上方固定有一蚬壳筛。鱼鳞筛孔的开度可根据作物的干湿和筛面脱出物情况进行调节，当作物较潮湿或筛面上脱出物较厚时，应将鱼鳞筛孔的开度加大，使谷粒易于通过筛面，减少在筛尾的谷粒损失。反之，作物较干燥或筛面上脱出物较薄时，应减少开度，以减少杂物通过筛面。鱼鳞筛孔开度的调节可以利用筛子尾部的螺母来实现。筛子的运动由曲柄连杆机构来驱动，在传动链轮5上有一曲柄销6，木连杆7的一头与曲柄销6相绞连，另一端与驱动摇臂8相连，驱动摇臂8、摇臂10与驱动轴9焊合成一体，摇臂的运动通过木轴承11使筛来回运动，这样就将由传动链轮传来的回转运动转变为筛子的往复运动。上筛和下筛由同一驱动轴驱动，驱动轴在上、下筛的中间，因此工作时上筛和下筛一前一后相对运动。经脱粒后的谷粒和短茎秆通过凹板筛漏到上筛上，脱出物中的细小轻杂物在落下过程中，由于受到风扇气流的作用，被吹出机体外，较大的短茎秆则被鱼鳞筛片的阻留不能穿过筛孔，最后由于筛片的推逐而被抛出机体外，而饱满的谷粒落到鱼鳞筛面后，由于筛子的往复抖动而穿过筛孔落到下筛再进行清选。穿过鱼鳞筛的谷粗和部分轻杂物，由于受到气流的再次吹选和筛孔阻留，轻杂物被逐出机体外，而纯净的谷粒则穿过蚬壳筛最后落到集谷搅龙，至此完成了全部清粮过程。图3-12筛子——气流组合式清选机构1-蚬壳筛2-鱼鳞筛3-蚬壳筛4-风扇5-传动链轮6-曲柄销7-木连杆8-驱动摇臂9-驱动轴10-摇臂11-木轴承12-吊杆13、14-滑谷板旋风分离型清选系统旋风分离器的分离原理是利用悬浮的颗粒(与糠杂相比)不易随气流方向的改变而迅速改变的特性，在旋流室内把颗粒从xx种气体中分离出来，同样也可以利用这种特性以及根据不同颗粒的悬浮速度的不同，对颗粒进行分类，即使悬浮物经过适当的不同通道，把悬浮颗粒分离分类。该装置显示了利用混合物各成分在漂浮速度和惯性力方面的差异达到分离农业谷杂混合物的可能性。关于气流清选，HurburghJr,C.R曾做过大豆气吸清选试验，结果表明：气吸式清选系统与筛选机构相比，在任一气流速度(10～l9m/s)下，都移去了较少的可出售物和较多的杂质。同时旋风分离式气流清选系统采用气力输送方式，这种输送方式已较成熟，应用也十分广泛。有数据表明，在输送稻壳时采用气力输送是最理想的方式，其不但可以保证大喂入量，而且输送稳定、安全可靠、可调性能也好。因此采用气力清选、气流输送，省去了传统风筛清选结构中的筛子及与筛子相连的传动结构，从而使清选机构的结构大大简化，重量也大大减轻，节省了动力。因此在谷物联合收割机上采用旋风分离型清选系统是有一定依据的和发展前途的。简易旋风型清选系统为进一步简化结构，降低造价，一些单位利用气流清选原理，在一些小型收割机上采用了简易的风选装置，这种清选系统，特别是采用了的异向直接分离原理的清选系统，虽提高了工作效率，但其损失严重，且在实际应用中，机手往往为了赶时赶量，采用快速行走，加大清选风速，使其损失更为严重。3、4两种清选方式，都属于气流清选方式，也叫做无筛风选式。其原理说明图如图3-13所示。气流清选方式是利用各种脱出物不同的空气动力学特性来达到清选的目的。图3-13风扇清选示意图图中，风扇产生的气流，对从上方垂直落下的脱出物进行吹扬，这时落下的脱出物除受本身重力作用外，还受到气流的作用力。飘浮系数较大的混杂物，受气流的作用力较大，被气流吹得较远，而飘浮系数较小的谷粒，则落得较近，从而达到了清选的目的。近年来，为降低含杂率，科研单位和生产厂家对清选机构做了多项改进设计，主要有：(1) 增设二次回收装置将原鱼鳞筛尾落下的清选物(含杂余)通过新增设二次回收搅龙4重新送回清选筛清选(图3-14)。(2) 增设杂余复脱装置鱼鳞筛尾部的脱出物(含杂余)经一组新增设的水平——垂直搅龙2送到复脱装置，处理后从复脱器凹板筛进入鱼鳞筛再次清选。复脱器由一组小型脱粒滚筒和凹板筛组成，从而有效地减少短茎杆数量并使难脱水稻品种带粒小穗彻底脱粒，能有效地提高籽粒清洁度(图3-14)。图3-14杂余复脱装置1-复脱装置2-杂余垂直搅龙3-脱粒室4-籽粒垂直搅龙5-杂余水平搅龙6-籽粒水平搅龙(3) 应用“径向风机——圆筒筛”清选装置取消清选室鱼鳞筛，以2个圆筒筛和一个径向风机取而代之，形成双筛双风机结构。从凹板筛分离的脱出物在离心风机的风力下，大部份籽粒在前圆筒筛落下，其余进入后圆筒筛清选，短茎杆等重杂质由径向分机吸走排往机外(图3-15)。图3-15径向风机清选装置1-输送槽2-凹板筛3-径向风机4-前圆筒筛5-后圆筒筛6-离心风机7-搅龙径向风机的工作原理与离心风机不同，它壳体两端封闭，中间部份敞开。当叶轮在壳体内转动时，气流在其内部形成一个低压中心，使风机内外产生很大压力差，外部气流在风扇的整个宽度上径向吸入，穿越叶轮的进口风叶栅，随后从扩散管排出。其特点是气流从两维空间内流过叶轮，因而气流比较均匀；没有侧向进气口，不受侧向风的影响；在相同转速下，为获得相同的出口速度，叶轮直径几乎只有离心风机的一半，因而结构紧凑，功率消耗小。研究表明，从轴流式脱粒装置分离出的脱出物比切流式多，约占总喂入量的55%～65%,脱出物中需清除的杂质占30%～35%，清选负荷大。风筛式清选装置筛面气流的合理分布要求是筛子前段应有适当长度的高风区，风速可随纵向逐渐下降，筛尾风速可略有上升，以排出重杂质。前部风速7～8m/s，中部5～6m/s，后部1～2m/s。有关试验表明，(粮箱)籽粒含杂率的71.5%是筛尾推出的短茎杆、空穗头等杂质，这是由于筛尾风速偏低不能将其推出机外所致，筛尾风速过大将增大清选损失。因此含杂率较高。而“径向风机圆筒筛”式清选装置设在后上方的径向风机有助于后部的重杂质吸走，从而有效地降低含杂率。3.2.5谷物输送机构谷粒输送机构是将从稻穗上打落下的谷物进行传输的机构。常用的谷粒输送机构有以下几种型式：搅龙式、帆布袋式、链指式、链耙式、刮板式、斗式、扬谷器和气流式。由于各种输送机构的结构型式和工作原理的不同，其适用范围也不一样，使用时应根据具体场合合理的选择应用。下面简要的介绍几种常见型式。螺旋式输送器（搅龙）搅龙在农、牧、副业加工机械上应用最为广泛，除了单独用于输送外，还可以在输送的同时对输送物进行混合、压缩、揉摈和洗涤等。谷物联合收割机上的搅龙，主要用来输送割台割下的谷物和输送脱粒后的谷粒等。其外形如图3-16所示。搅龙输送的特点是：适应性广，可以水平输送，也可以倾斜或垂直输送；输送韧可以是长、短茎秆，也可以是粒状、块状、粉状和糊状的物料。此外它还具有结构简单，坚固耐用，使用安全可靠，工作不受自然条件影响，且转速可以在很大的范围内变化等的优点。其缺点是：易于使输送韧损伤和破碎，消耗的功率也比其它类型〔气流输送例外)输送机构的大，通常大50～100%，并且要求喂入均匀。图3-16螺旋输送器1-螺旋2-输送管3-活门刮板式输送机构刮板式输送机构（图3-17）由固定在套筒滚子链上的橡皮刮板(或铁刮板)和链轮及外壳等组成，刮板多为梯形。其特点是可以水平输送，也可倾斜输送，可以输送粒状、粉状和糊状的物品，在收割机上常用它来输送谷粒及杂余。根据输送机构的构造和用途不同，可以用下边的链条(沿外壳的底部)或上边的链条(沿外壳当中的隔板)来输送物品。当用来输送割倒的谷物时，则可改用链耙式，链耙式输送机构与刮板式类似，不同的是刮板改用一段角铁，角铁两端各固定在一条套筒滚子链上，为了减少刮板对输送槽底的摩擦，在角铁上装上一块与角铁等长带锯齿状的橡胶皮带。图3-17刮板式输送器工作原理示意图斗式升运机构斗式升运机构构造比较简单(如图3-18所示)，它由固定在皮带上的升运斗、皮带轮、外壳和喂入斗等部分组成。其特点是适宜于运粒状的物料，不适宜于运潮湿多杂物的谷粒，故联合收割机上不宜用它。但谷物干燥机、粮食加工厂和饲料加工厂中则广泛应用它，多用作垂直输送。图3-18斗式升运机构抛扔器（扬谷器）抛扔器又名扬谷器，其构造如图3-19所示，主要由扬升叶轮、传动轴和扬升管等组成，它具有构造简单、使用方便、易制造、重量轻等优点，因此目前被广泛的应用在电动脱谷机和联合收割机上，此外在饲料加工机械上也应用很普遍。其缺点是对均匀连续喂入很严格，如突然过量喂入时就会产生堵塞，同时对叶轮的转速要求稳定，转速下降时抛扔力不够，也易造成堵塞。另外叶片和底壳容易磨损，所以叶片和底壳的材料应进行热处理，以提高其耐磨性。图3-19扬谷器构造图工作时，扬谷器主要是利用其高速旋转的叶片把物料抛扔出去，而叶片旋转产生的强烈气流则起辅助输送作用。为了尽量利用气流的辅助输送作用，同时也为了提高输送谷粒的清洁度，所以在出粮口的上方开设一排尘筒，它一方面能排除轻杂物，还可以作为扬谷器的工作信号(如发现排尘筒没有混杂有轻杂物的气流喷出时，则说明扬谷器被堵塞了，应立即停机)。为了减少物料扬升阻力，最理想的是垂直扬送，如果工作条件要求倾斜扬送时，其倾角也不应小于60°～65°。并且扬升管道最好是采用等截面的圆形管或方形管，以便减小对管壁的摩擦阻力。3.2.6割台升降控制部分割台升降机构是联合收割机上的一个不可缺少的辅助机构，它可以根据实际工作的需要随时把割台升起或降下，并可以调整割茬的高低。一般情况下，对割台升降机构主要有以下几个方面的要求：(1) 反应灵敏，升降迅速，一般从最低位置升到最高位置最多不超过3～5秒钟。(2) 主要在南方地区使用的收割机，割台设计的提升高度，小型机的应不少于300毫米，中型机的应不少于500毫米，大型机的应不少于700毫米，否则跨越水沟或上下田埂时割台易与地面碰撞。(3) 提升或下降过程中能稳定停留在任何需要的位置上。(4) 工作可靠。(5) 操纵方便、省力。(6) 结构简单、易制造、造价低。割台升降机构常用的有以下几种型式。手杆式割台升降机构当割台要升起或降落时，由驾驶员扳动手杆再通过连杆机构把割台升起或降落。它的优点是构造简单，易制造，工作可靠。缺点是操纵费力，升降的灵敏度也很低，因此它只适用于小型收割机上。例如湖州100-12型半喂入联合收割机上就用这种升降机构。机械式割台升降机构机械式割台升降机构的主要工作部件是蜗轮蜗杆，由蜗轮带动绞盘通过钢丝绳带动割台升起或降落，之所以必须要蜗杆蜗轮，是因为蜗轮蜗杆可以正转，也可以反转，同时本身有自锁作用，这正是割台升降机构所需要的三个位置：即升、降和中立。带动蜗轮正反转的机构常用的有锥摩擦轮、锥齿轮和圆柱齿轮等(如图3-20所示)，这种升降机构只用于配套在手扶拖拉机上的小型收割机上。图3-20机械式割台升降机构1-主轴齿轮2-提升齿轮3-齿轮托架4-蜗杆轴齿轮5-蜗杆轴6-换向拨杆7-中间齿轮8-下降齿轮液压式割台升降机构利用液体压力通过油缸柱塞的往复运动，带动杠杆，使割台实现升降工作。这种升降机构的优点是：反应灵敏，起落迅速，操纵省力方便，通常大、中、小型收割机都用它。在大、中型悬挂式联合收割机上，直接利用拖拉机上的液压机构来升降割台。对于自走式联合收割机，其割台具备有较理想的液压升降机构，结构比较紧凑，是割台升降最常用的型式。联合收割机割台液压升降机构由两个基本部分组成：一是悬挂机构，割台通过悬挂机构与收割机机架相连接，而悬挂机构则由一系列杠杆和铰链组成。它借助于杠杆和铰链来升降割台。二是液压机构，它产生液体压力，推动油缸柱塞，通过上述悬挂机构带动割台升降。图3-21所示为xx型号液压控制割台升降系统的示意图。图3-21割台升降液压系统示意图1-油泵2-三位四通阀3-安全阀4-贮能器5-油缸6-固定式节流阀收割机行走部分行走机构设计被认为是水稻联合收割机的主要难题之一。要充分发挥收割机收割作业的优越性，除了收割、脱粒、清选和输送等机构外，收割机还应当配备有性能良好的行走机构。针对水田收割机械的行走机构，我国的科研人员曾进行过大量的研究、研制和实验工作，取得了很大的成绩，已先后研制出了多种型式的水稻收割机的行走机构。现有水稻联合收割机的行走机构，基本上有两种型式，一种是轮式行走机构，另一种是履带式行走机构，而以采用后一种型式的较多。轮式行走机构轮式行走机构的优点是：(1) 结构简单、重量轻，轮胎是标准件，价格便宜。(2) 坚固耐用、拆装方便。(3) 在路面或干地上行走时，机动性好，行走阻力也小。然而南方水稻收割机如果采用轮式行走机构时，则存在着极其严重的缺点，主要是：(1) 对自然条件适应性差，例如配中型拖拉机的全悬挂收割机，其机组的接地压力约为1.1公斤/平方厘米，而采用履带行走机构的收割机，其接地压力要比轮式的小得多。所以轮式行走机构收割机在湿田或水田中工作时，下陷深，行走阻力大，拐弯困难，后轮侧边推起的泥团会影响下一行程割台的工作。(2) 轮式行走机构跨越水沟和田埂的能力也差，所以转移田块时往往需要人工锄埂、填沟，为它开路。为了改善轮子在水田中的附着性能，有些地区则加防滑链，有些地区别采用高花纹轮胎。履带式行走机构由于履带式行走机构具有如下优点：(1) 接地面积大，接地压力小，下陷小，所以对水、旱田的适应性较好。(2) 拐弯灵便，拐弯半径小。(3) 具有轮式行走机构无法比拟的跨构越埂能力。因此，它被广泛的采用为水稻联合收割机的行走机构。当然，它也有缺点：主要是重量大、成本高，结构复杂、易磨损、行走平稳性较差、在公路上行驶时易破坏路面等。但对于作为水稻联合收割机的行走机构来说，其优点显然是主要的。目前应用在收割机上的履带有如下三种形式：(1) 全金属履带它具有易制造，耐用，部分零件磨损后可更换等优点，但在旱地上行走时平稳性稍差。(2) 金属板嵌胶刺履带它和全金属履带基本相同，不同的是履刺用嵌入的胶刺代替，这就改善了履带行走的平稳性。(3) 橡胶履带它具有结构简单、易于大批生产、价钱便宜、消耗于自身的行走阻力小、行走平稳性好和不破坏路面等优点。但使用寿命较短，又无法修复。只能作为收割机专用，不能用作其它牵引作业。实践表明橡胶履带式行走装置是水稻湿田收获的最佳行走机构。但1995年刚面市时，普遍采用孔型驱动轮、后驱动、窄履带和整体式刚性台车(支重轮座)设计方案，进入角和离开角偏小，存在履带强度差、易脱轨、接地比压大、通过性差等问题。近年来，为了提高收割机的行走性能，对其底盘作了如下改进设计:(1) 由后驱动改为前驱动为降低重心高度，联合收割机底盘均采用低置驱动轮布置。采用后驱动存在如下问题:① 由于行走器为环状橡胶履带，与驱动轮和导向轮的贴合性较差。而且履带上带为松边，当张紧力不足时，易出现脱轨。② 履带在湿地行走时，履刺插入并挤压土壤，使土壤变形并产生驱动力。但前后履刺引起土壤的变形是不一致的。因为履带支承面后部的履刺离开土壤时，还未离开土壤的其它履刺受到了额外的载荷。即履带支承面从前到后的变形量逐个增大，后部附着条件变差。③ 履带式行走机构接近角α一般均大于离去角β。由于低置驱动，β角小，易受烂泥与杂草堵塞而影响驱动轮正常工作。④ 由于操纵台必须设在底盘前部，驱动轮在后方时，操纵机构不紧凑。因此，前驱动设计较为合理(图3-21)。(2) 驱动轮由轮孔式(Φ312)改为轮齿式(Φ232)使履带α角从25°增大到45°,提高了通过性。(3) 设置平衡轮支重轮中间一组改为可偏转的平衡轮，提高了行走平顺性。(4) 提高履带强度履带内芯钢丝强度增大，使履带的抗拉强度从1.79MPa增大到2.55MPa。(5) 增大履带带宽以带宽350mm替代原300mm履带，降低了接地比压。(6) 加大了履带轨距由原来的810mm增大到900mm以上，提高了横向稳定性。(7) 改变支重轮配置方式由原来的行走梁两侧配置为外侧悬挂。减少了挂泥挂草，方便保养。(8) 改进履带导向杆设计由平直改为弓形，减小了履带与导向杆的磨擦，延长了它们的使用寿命。以上改进设计使履带行走机构的可靠性提高，行走性能改善。图3-22所示为新、旧型式行走履带对照图。(a)旧式行走机构 (b)新型行走机构图3-22新、旧型式行走履带对照图1-橡胶履带2-驱动轮3-行走支架4-支重轮1-橡胶履带2-驱动轮3-导向杆4-支重轮5-平衡轮5-张紧器6-调节螺母7-调节丝杆8-张紧轮 6-调节螺母7-调节丝杆8-张紧器9-张紧轮10-后支重轮11-行走梁总成履带自走式全喂入联合收割机一般将8.8KW手拖变速箱改进后作底盘变速箱。其级差变速设计和转向制动装置不太适应联合收割机作业要求，近年来有如下改进设计：(1) 增设无级变速装置。利用原联合收割机液压系统，加装液压无级变速装置(HST)，与原变速箱机械传动系统结合作为新的无级变速箱。可根据作物、地面情况实现高效作业。该项设计的技术继承性和经济性都较好。(2)以带式制动器取代蹄式制动器。原转向制动装置是将原转向轴中间截断，用两只铜套与中央传动齿轮相接，并在其另一端增设蹄式制动器。由于铜套磨损，易引起齿轮啮合间隙改变而造成转向制动不畅，是该型联合收割机故障最多的部位之一。新设计的制动器恢复转向轴的整轴结构并采用带式制动，提高了转向制动机构的可靠性。(3) 以“整轴式多摩擦片制动器”取代“蹄式制动器”联合收割机转向频繁，该项技术解决了牙嵌式离合器冲击力大易磨损，蹄式制动片易磨损的不足。图3-23所示为新型磨片式转向制动装置。图3-23磨片式转向制动装置1-整体式转向轴2-变速箱轴承盖3-摩擦式4-钢片5-弹簧6-拨叉7-滑动转向齿轮8-中央传动齿轮9-压盘10-滚动轴承收割机的控制系统目前在工作部件的状态监测与自动控制方面取得了不少科研成果。我国的联合收割机也有较大的发展。性能良好的收割机，应在不超过允许损失量的前提下发挥最大的收获效率。收获质量的好坏与收割机本身的工作状态、操作水平、作物性质及地面形貌等密切相关。大的行走速度可以提高生产效率，但行走速度的提高要受到众多因素的限制。首先，行走速度太快，会使脱粒装置过载，脱粒滚筒转速下降导致损失量增加，甚至造成堵塞；其次，大的喂入量会使分离损失指数增加从而引起总损失量超标；此外，田间情况不佳，行走功率也在不断变化。有必要对行走速度加以调整，以防止发动机过载熄火。联合收割机工作时，驾驶员要密切注视机器的工作状态，从各部件发出的噪声中分辨异常声音，以及早发现并排除故障。随着联合收割机日益向大型化、高速化发展，仅用人的听力和视力去识别故障将变得越来越困难，这就迫切需要研究相应的故障监测手段与自动控制方法，对联合收割机各性能参数进行综合调整，这在客观上也决定了联合收割机向以计算机为辅助的机电一体化方向发展；另外，相关学科如自动控制理论、微机技术、动态测试与传感器技术的高速发展，必然将其成果渗透于农业机械，从而加快农业机械化进程。因而实现联合收割机自动控制对农业生产有着重要的意义。自动调平机构联合收割机自动控制是从工作部件超载自动报警和减轻操作人员劳动强度的自动控制装置开始的。坡地上的自动调平机构是最早用于生产的联合收割机自动控制装置，它利用U型连通器原理感知析组横向倾斜量，当倾角大于允许值时，连通器膜片活塞接通电触点，经电磁液流分配阀驱动调平油缸，保持机组倾角处在一定的范围内。实验证明，采用这种机构可使坡地上工作的联合收割机损失量大大下降。行走速度自动控制行走速度自动控制的目的是使滚筒负荷稳定，保持合理的、均匀的喂入量，使整机损失量不超过允许值。保持滚筒负荷稳定一般有三种途径：改变行走速度、改变割茬高度及改变割幅宽度。其中通过改变行走速度控制喂入量因易于实现、通用性强而得到广泛应用。图3-24a是机——液式行走速度控制原理图。传感器测量倾斜输送器链条的浮动量，当其超过一定值时，拉丝拉动液流分配阀，使行走机构无级变速器的油缸动作，改变变速器的传动比，从而使喂入量稳定在设定值附近。图3-24b是电——液式行走速度控制系统图。当谷物层厚度变化时，传感器随倾斜输送器左右摆动，喂入量超过设定值时，触点a接通，电磁阀左线圈通电，压力油进入油缸下腔，驱动行走无级变速器，使行走速度下降；反之喂入量小于设定值时，b点接通。电磁阀右线圈通电，油缸上腔进油。行走速度加大，从而使喂入量稳定在一定的范围内。范围的大小由a、b两触点的位置确定。在久保田ZX3000半喂入式联合收割机上，直接测量滚筒扭矩，通过电子回路，用电动机改变无级变速器中的油泵斜盘角度，从而调节行走速度，使负荷稳定。(a)机—液式行走速度控制原理图 (b)电—液式行走速度自动控制原理图图3-24行走速度控制原理图1-传感器2-拉丝3-调节杆 1-传感器2-横杆3-线圈4-分配阀4-分配阀5-油缸6-无级变速器圆盘 5-油缸6-无级变速器圆盘喂入深度自动控制日本的半喂入联合收割机广泛使用了喂入深度自动控制装置，YANMARTC系列收割机在滚筒入口处设置三个传感器，如图所示。当第一个传感器探测到穗头进入滚筒时，后面的两个传感器开始工作，以判断穗头是否处在第二和第三两个传感器之间，否则表明喂入深度不合适，系统发出指令，由油缸移动夹持链条的位置，直到台适的喂入深度。图3-25喂入深度自动控制图1-脱粒滚筒2-传感器（3只）3-喂入链4-喂入深度调节油缸5-分配阀脱粒滚筒转速自动控制对于一特定的作物，脱粒滚筒转速与喂入量之间应有良好的匹配关系，当喂入量增大时滚筒转速应相应增加，以提高对作物的脱粒能力。研究表明，对于潮湿谷物，采用转速自动控制后，谷粒损失量约减少75%，而谷粒损伤率只提高0.7%，这种系统同时检测喂入量和滚筒转速，根据喂入量变化及实际转速相对于设定转速的偏差，通过液压系统和无级变速器控制滚筒转速。这种方案当发动机过载时会导致控制失效。以上控制方法都是当被控量超过设定极限值时，系统才起调节作用，由于联合收割机系统存在大延时，误差变化难以及时掌握，往往使被控量在大范围内起伏变化，系统控制指标产生振荡，易于引起控制目标超差或滚筒堵塞，而且监测多用机械方式，不便于实现自动控制。割茬高度自动控制在大中型联合收割机上，采用仿形液压板控制割茬高度，以使割茬高度均匀。在小型联合收割机上，一般在分禾器下设置检测滑撬或位置开关，以控制割台油缸动作，达到同样的目的。如前所述控制割茬高度的另一个目的是使滚筒负荷稳定在一定的范围内。先用传感器检测出株高，对应于株高，由液压系统调整剖台高度，使其不至于过低而增加脱粒与分离负担，又不至于过高而漏割穗头。除以上所述外，日本针对小型联合收割机的特点，研究了自动操向、自动装袋自动停车等问题，并在实验室内试制出无人驾驶联合收割机样机，在自动检测与报警方面，主要研究了滚筒、二次处理装置、输粮搅龙的过载报警及损失量检测传感器。总之，以往联合收割机自动报警或自动控制，基本上是各自独立处理，各参数之间彼此联系不密切，如何利用先进的控制理论将多个参数综合起来进行协调控制已成为今后联合收割机自动控制的一个研究方向。市场常见半喂入式水稻联合收割机及其技术特点3.3.1 国外常见品牌久保田PRO488-CN4-S50(日本)久保田在PR0481型基础上专为中国市场而开发了PR0488型联合收割机，该机型经过改良后能适应高湿烂田的湿田型机器。其具有以下几个方面的特点：(1) 前伸量小的带扶禾器的立式割台① 扶禾器采用门形结构，前伸量小， 图3-26久保田PRO488收割机实物图割台刚度好，不易损坏变形，转向更灵活。割台动力单向同步输送，扶禾高度和速度可适时调节，满足不同高度作物、不同脱粒难度品种和倒伏作物要求，对严重倒伏作物也能轻松扶起并顺利输送。③ 切割装置采用动定刀组合及动刀左右双驱动机构，割台振动小，零部件不易损坏。④ 割幅宽，各链条交接口设计紧凑，交接平稳顺畅，输送平滑均匀整齐，不易堵塞。⑤ 割台导轨采用实心方铜，提高输送链条和链条架等易磨损零部件的刚度和强度。(2) 高处理能力的脱粒清选装置① 采用下脱式轴流二次清选机构，结构简单新颖，脱粒清选等各项性能指标极佳。② 大直径超长单脱粒筒，凹板包角大，脱粒间隙可调，脱粒能力超强，降低籽粒破碎率，提高籽粒清洁度。上抬式脱粒筒，脱粒清选室可完全打开，清扫拆装和维修保养方便。整体箱式大摇摆振动筛，多级筛分选，气选方式并用，提高清选能力，改善湿脱性能。采用可更换的高强度钢板筛网，并可根据实际情况增设唇形加强板、加强筋等方式来增强对难脱作物品种的适应性。高效率并能轻松装接粮输粮。(3) 大排量、高功率、省油的发动机普遍采用直喷式高速柴油机，动力强劲，功率大，油料消耗少。高速作业中体现低振动、低噪声和低消耗的优异性能。动力储备充足合理，可以承受大负荷作业，满足7500—11250kg/hm高产水稻收割需要，收割优质高效。发动机高位采气，3级滤芯过滤，吸入空气清洁；冷却进风口大，进风充足，散热效果好。(4) 操作轻便的液压行走无级变速机构行走变速采用静液压无级变速机构与简单的齿轮式变速箱相结合的变速方式，操作舒适。单手柄液压操作，动力变速时不必踩下主离合器踏板，只需扳动主变速杆即可实现，能最大限度减轻劳动强度。视野宽阔的操作台，设计合理的组合操纵手柄，即使在满载或陡急的弯道也能轻松驾驭，确保平稳操作。(5) 低接地压力的橡胶履带行走装置普遍采用耐高湿烂田的轻型重量平衡设计，宽幅履带、大行走轮、高离地间隙，使机器接地压力小，适合中国地块小、田埂多、湿烂田多及多季作业等恶劣条件，进一步改善了田间通过性，在湿地上也能更加平稳工作；可单独更换带轮内藏式履带张紧螺栓，可快维修保养降低维修成本和时间。(6) 反应灵敏的自动控制报警装置① 普遍采用了机电液一体化技术，实现模拟人工的自动化控制，在易发生故障或人工难以监测到的重要工作部位装有先进的自动控制装置，部分实现了自动监测和控制，大大降低了劳动强度。普遍采用高可靠性的液压电气装置，能有效防止故障发生并延长使用寿命。水温、茎秆堵塞和发动机油压等各种自动装置在仪表盘上能自动报警，令检测更快捷容易。其性能参数详表如表3-1所示：表3-1PRO488性能参数表整机尺寸长×宽×高（mm）4150×1900×2200整机重量（Kg）2220发动机型号V2203-M-DI-C-E-2型式立式水冷4缸冲程直喷式柴油机总排气量（mL［L］）2197（2.917）额定输出/转速（ps（KW）/rpm）48(35.3)/2700燃油0#柴油（高等级）油箱容量（L）50起动方式起动马达蓄电池（V·Ah）12·52行走部分履带宽度×接地长度（mm）400×1300中心距离（mm）970平均接地压力（Kgf/cm）0.213变速方式静液压无极变速（HST）变速档次无极副变速3档行走速度前进（m/s）低速：0~0.86标准：0~1.22行走：0~1.65后退（m/s）转向方式电磁液压式收割部收割行数（行）4收割宽度（mm）1450割刀宽度（mm）1436割茬高度范围（mm）35~150脱粒深度控制系统自动/手动适应作物高度（全长）（mm）650~1300倒伏适应性（程度）顺割：低于85°逆割：低于70°（麦低于45°）扶禾档数3脱粒部脱粒系统下脱、单筒、轴流式脱粒部直径×宽（mm）424×800转速（rpm）505二次输送方式螺旋搅龙二次处理方式再筛选螺旋杆齿筛选方式鼓风、吸引、分离筒、摇动筛选式卸谷部取谷漏斗式集谷箱容量（L（袋×50L））200（约4袋）卸袋口3切草部出厂样式切草长度：50mm切草刀：齿形圆盘陶瓷洋马4LBZG(J)-77B（Ee-60）(日本)洋马联合收割机Ee-60具有灵巧的机身与齐备的性能。粮仓容量为100升，400×1160mm的湿田履带和能在湿烂地块中保持重量平衡的粮仓组合,提高了湿烂田的通过性。收割机割台可以左右滑动(最大15mm)。为保证潮湿作物的输送,采用了倾斜角度比较舒缓的螺旋方式。另外,采用2段分割式轨道,方便堵塞清扫。图3-27洋马Ee-60半喂入联合收割机实物图表3-2Ee-60性能参数表整机尺寸长×宽×高（mm）2695×1540×1660整机质量（Kg）920发动机型号3TNV70型式水冷四冲程三缸立式柴油发动机总排气量（L(cc)）0.854（854）额定功率（Kw（PS））10.3（14.0）额定转速（rpm）2500使用燃料0号燃料油箱容量（L）13启动方式电启动行走部履带宽×接地长（mm）400×1160中心距离800平均接地压力（KPa（KPf/cm））9.6（0.098）变速方式HST液压式无极变速变速档速前进后退无极×副变速2档行驶速度（m/s）前进=低速：0~0.63、高速：0~1.4（发动机转速固定时）后退=低速：0~0.50、高速：0~1.08割台部割台行数（行）2分草杆前端间距（