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收割机技术

微型联合收割机的研发与推广应用
2014-06-18 10:58:09

    一、研发微型联合收割机的必要性

    四川省是粮食种植大省,广大丘陵、山区农村普遍种植水稻和小麦,长期以来都是人工收割。近年来,虽然机械化收割在平坝地区已较普遍,但对丘陵、山区的水稻和小麦的机械化收割仍然没有解决。主要原因是:目前的联合收割机基本是大中型的机器,丘陵、山区的道路狭窄、田块小、梯田多、水田多,联合收割机在丘陵、山区的运输、行走、作业和机器转移都不方便。为此,开发微型谷物联合收割机,以适应丘陵、山区农村收割水稻和小麦非常必要。

    收割是谷物栽培的最后环节,对于谷物的产量和质量具有很重要的影响。收获的季节性很强,农时紧迫,人工收割劳动强度大,谷物联合收割机是集收割、脱粒、分离、清选为一体的作业,相对于分别收获来说,其机械化水平较高,能显著提高劳动生产率,降低劳动强度,能及时清理田地,以利于下茬作物的抢耕抢种。

    小型联合收割机与大型联合收割机相比,一是体积小,二是生产效率低。麻雀虽小,但五脏俱全,小型联合收割机同样具备切割、脱粒、清选、集粮的功能,并且在价格上有很强的优势。一般大型联合收割机售价都在10~20万元左右,而小型联合收割机则只需2万余元,一般一季便可收回购机成本。是一种投资小收益高的农业机械,尤其适合专业户来进行服务性生产,年作业量可达150~300亩。

    二、研发技术路线

    根据四川山区丘陵的特点,成都市刚毅机械制造幸运28组织相关技术人员,从2010年开始研发微型联合收割机,第一代样机试制后,进行了小麦收割试验,通过试验中发现的问题,进行了改进设计,主要解决脱粒滚筒易堵塞的问题;在第一代样机的基础上设计试制了第二代样机,将分离、清选和出粮装置设计为一体,结构更加紧凑,在脱粒滚筒上加装了防秸秆堵塞装置,紧接着第二代样机进行了水稻收割试验;水稻收割试验基本解决了秸秆堵塞的现象,但在水田和烂泥田收割时,收割机行走轮产生下陷问题,为此创新设计和试制了接地面积大、承压能力强的橡胶三角履带行走装置,通过水田、烂泥田的收割试验,橡胶三角履带行走装置不会产生下陷,收割机工作正常。

    在一、二代样机的基础上,改进设计第三代样机,提高了传动轴的强度、加大了出草口的位置、增加了秸秆吹出风道、增加了出草板、改变了风扇叶轮的材料,同时将下割刀设计为仿形切割;2011年通过多台、多点、多地的试验,微型谷物联合收割机达到和超过了研发任务书的要求,同时也满足了农户的需求,并于当年通过了四川省科技厅组织的省级科技成果鉴定。与会专家一致认为:该机具有自主知识产权,其综合性能在国内同类产品中处于领先水平;具有轻便、耐用、节能的特点,作为丘陵山区农村收割稻麦生产使用,工作可靠、使用方便、操作简单、维修简便,应用前景广阔,经济效益和社会效益显著。

    通过三代样机的设计、试制和试验,国家知识产权局授予了我们研发的微型谷物联合收割机18项实用新型和外观专利。

    三、微型谷物联合收割机的结构

    微型谷物联合收割机由上割台、割禾输送、脱粒分离、清选出粮、下割刀、割台升降调节、变速箱总成、机架、扶手架及各种罩壳等15个部件组成。

    1.切割装置  卧式割台、动刀、定刀均采用小刀片组合;拨禾轮用钢丝疏齿偏心拨禾。

    “微型谷物联合收割机”为梳脱式收割方式,该机采用二次切割,上割台的割刀将作物穗头割下,送入脱粒机,下割刀将剩下的割茬切割下来,铺放在田间。这种切割方式由于喂人物料中草秸的含量大大减少,脱粒工作负荷相对减轻,功率消耗少,谷粒更易于分离,从而极大地减小了排草夹带损失。梳脱式机型由于进入机器的茎秆与茎叶的含量大大降低,

减少了物料在脱粒和分离装置中的相互牵扯和谷粒分离的障碍,因而可以带露水、表面水作业,对含水率高的作物敏感性不强,湿割、湿脱性能较好。   按“JB/T  7862 2-2001农业机械切割器的动刀片、定刀片和刀杆”标准,该机采用的是标V型动刀片(宽5双长80,仿标III型定刀片(宽49长61,刀杆为标I型刀杆;动刀片、定刀片和刀杆均为标准配件厂生产。

    为将谷物引向切割器,作为切割时的扶持,同时将割后作物铺放在割台上,以清理割刀,避免重割和漏割,采用带梳齿的偏心拨禾轮,其运动轨迹为余摆线,偏心拨禾轮搂齿在工作过程中始终保持与地面倾斜成一定角,易插入易插出,并且拨禾轮梳齿不易损伤谷物籽粒。

    割台作物输送采用大滚筒左右螺旋搅龙,将割下的作物送入割禾输送滚筒。根据作物的高低,割台升降用液压泵手动调节割台位置,以保证切割到作物。

    割禾输送部分采用一对短轴滚筒,将送入的割下作物喂入脱粒清粮部分。

    2.脱粒装置采用钉齿滚筒、钢丝凹板筛组合;脱粒部分采用钉齿式滚筒脱粒机,脱小麦和水稻时分别安装不同的筛板,短茎秆从筛面被排出,杂余和籽粒通过筛孔落入清粮仓,在高速旋转的离心风机作用下,杂余被吸出,使杂余和籽粒分离,籽粒从出粮口排出,从而达到清粮的效果。

    3.分离、清选、输粮装置设计为一体化化装置,籽粒杂余清选采用吸尘室和吸尘风扇组合,利用籽粒和杂余不同漂浮速度清选籽粒,链条刮板提升输粮;

    4.传动装置收割机通过变速箱实现各部位的传动,变速箱共有4个档位(前进3档、后退1档);为使传动可靠,除拨禾轮外,所有的传动均采用链条传动,收割机动力传到变速箱,变速箱动力离合器控制行走;由变速箱输出轴传到带动各部运动的割台离合器,用手柄通过动力离合器控制各部的运动状态,动力离合器合上时,整机工作,当动力离合器分开时,机器行走,而整机不工作。

    5.操作及安全装置  操作手柄上安装有操作行走动力离合器、割台离合器,转向离合器、割台升降及动力开关的部件;机架上安装油机及各种部件,扶手架上安装有各种操作手柄和指示标牌。由于整机质量较大,该机配有尾轮,用以支撑和转向;同时在凡是所有传动部件处,都安装有罩壳,防止传动部件外露,用以保证安全。

    四、微型谷物联合收割机的特点

    1.适用范围广  与国内同类机型相比,该机适用范围广,橡胶三角履带首次应用在“微型联合收割机”上,既可在干田、也可在水田和烂泥田中收割作业。单根履带宽255mm、地面接触长度550~850mm,地面接触面积1400~2 200~2,履带花纹为全地形、自清洁,履带原料为复合橡胶加钢芯,履带总成承重可达到1 000kg驱动轮、承重轮和张紧轮采用高强度尼龙、一次成型。在正常工作条件下,橡胶三角履带使用寿命可达1 000小时以上;橡胶三角履带具有压地比小,平均只有Q14~Q 3skg/cm2.轻松转向、更换方便、重量轻、强度高、适应范围广等特点。

    2.工作可靠性强  由于采取了防堵塞装置,较好地解决了目前收割机在收割中经常出现的滚筒堵塞问题,极大地提高了收割机的工作可靠性。采用二次切割,减轻了脱粒和谷草分离的工作量,大大地降低了动力消耗,并且极大地提高了收割机的工作可靠性。将谷草分离、籽粒杂余清选、出粮输送一体化设计,使得机器结构紧凑。由于将谷草分离采用机械和气流双重作用,使得谷草分离和排出顺畅,有效地解决了排草堵塞现象,同时也提高了收割机的工作可靠性。籽粒杂余清选采用吸尘室和吸尘风扇组合,利用籽粒和杂余的不同漂浮速度,极大地减少了籽粒中的含杂率(出粮的清洁度)。

    仿形切割方式首次应用在微型联合收割机上,我们在下割刀底部安装了仿形装置,下割刀紧贴着地面切割,有效地保证了割茬高度小于100~12mm的范围内。

    五、微型谷物联合收割机的参数和性能

    ①配套动力:188F柴油机,功率:7.5kW;②作业效率:Q 05~0.1h⑧割台宽度:100 0mm;④主燃油消耗率:≤22kg/履带式(≤20kg/轮式);⑤收割作物高度:55~120cm;⑥收割机性能:总损失率、破碎率、含杂率等主要性能。

    六、微型谷物联合收割机的推广应用

    该机技术成熟、适用,作为农村小型联合收割机收割稻麦生产使用,工作可靠性高、使用方便、操作简单安全、维修容易。通过生产使用,该收割机的性能符合国家相关标准,深受农村广大农民的欢迎。

    2011年11月25日应云南省玉溪市要求,在玉溪市元江县举办了收割机现场演示会,两台收割机同时在田间收割晚稻,云南省、玉溪市、元江县等地近100名农机工作者观摩收割机演示,对微型谷物联合收割机表现出了极大的兴趣,希望微型谷物联合收割机在云南省开花结果。

    2012年3月10日,成都市刚毅机械制造幸运28在攀枝花市仁和区阿啦乡举行了“微型联合收割机现场演示推介会”,参加现场会的有四川省农业厅傅志康副厅长、夏攀峰处长、四川省农机鉴定站张山坡站长,四川及广西省部分县市的农机主管领导,7个省市的农机经销商共180多人参加。四川省农业厅傅志康副厅长在“微型联合收割机现场演示推介会”上指示,四川丘陵山区农业的发展需要小型适用的农机产品,农机企业的发展必须不断创新产品满足农民的要求。到会代表对刚毅公司开发的微型联合收割机给予了“国内首创、西部第一”的高度评价。

    2012年7月,应越南经销商的邀请,刚毅公司的两台收割机在越南北部山区进行收割水稻演示,越南国家农业机械鉴定机构的官员亲自观摩和操作刚毅收割机,并测定了收割机的相关性能。通过观摩和亲自操作,当地农民和官员一致认可,刚毅收割机适合在丘陵山区和小块田地、深泥脚水田的收割作业。

    2012年7月刚毅收割机在湖南西部丘区水田进行水稻收割演示。

    2012年8月9日,四川省农机推广总站在乐山市犍为县召开了全省水稻机械化收割现场会,参加会议的有四川省农业厅原副厅长傅志康、四川省农机推广总站站长张小军、总工程师任丹华、农业厅科教处处长张熙、农业厅调研员冯亮、四川省农机院副院长蒋立茂及各地市州推广站、农业局的农机工作者等100多人,刚毅公司的4台收割机在泥脚200mm深的水田中进行作业。参会的领导和代表在收割现场观摩了4台刚毅收割机在泥脚200mm深的水田中收割水稻作业,仔细查看了收割性能,有的代表还下田亲自操作收割机,体验收割机在深泥脚水田中行走收割水稻作业的状况,在近1小时的观摩中,代表们都异口同声地赞誉。

    2012年10月、11月、12月初,微型谷物联合收割机在贵州省遵义市、广西省桂平市、浙江省金华市等地进行了240小时、220亩收割水稻的耐久性试验,试验地区的作物亩产在350~900kg之间、作物高度在Q 7—Lan之间、田块约70%为泥足深度10~30cm的烂泥田,30%为干田、田块面积为0.08~1.5其中约85%的田块面积在0.2~0.4间。12月1日下午,在浙江省金华市汤溪镇冒雨收割水稻,在收割过程中,雨一直下个不停,但收割机切割、输禾、脱粒和输粮运转机构均未发生堵塞故障,整个演示过程中收割机运转正常、作业性能稳定。

    2012年底菲律宾AGD公司订购了刚毅公司的微型联合收割机16台套,为了使刚毅公司的收割机适应菲律宾的农艺要求,并打开菲律宾的市场,2013年刚毅公司先后两次派出技术人员赴菲律宾进行收割机市场考察和推广演示,2月5~8日公司派出2人到菲律宾考察农村水稻田及收割机市场的状况,3月18~26日派出5人赴菲律宾进行收割机的推广演示。3月22日按菲律宾安排,刚毅收割机在菲律宾距马尼拉200多公里的北部地区加潘市马林巴镇泥脚深度为30(m的带水烂泥田中演示,参加演示的菲律宾农业部鉴定专家要求刚毅收割机冒雨在演示田中间环境最恶劣的地方进行收割,刚毅公司的操作人员在雨中下田收割;菲方人员也冒雨下田随机观察和检测,并隔一段时间用网袋在出草口和出风口收集吹出物料,用于测量收割机的吹出损失,30 cm深泥脚烂泥水田中,人员行走都很困难,但收割机行走一直很稳健,虽然在收割过程中,雨一直下个不停、最后越下越大,但收割机切割、输禾、脱粒和输粮运转机构均未发生堵塞故障,整个演示过程中收割机运转正常、作业性能稳定。菲律宾农业部鉴定专家对我们收割机能在30cm深度的烂泥水田中进行正常收割作业、并且损失很少,非常满意;菲律宾弟7电视台的2名记者,现场拍摄了收割机在深泥脚水田的水稻收割作业,同时记者对我刚毅公司和菲律宾当地农民多方进行了采访,被采访的农民和经销商都一致称颂收割机。3月24日在菲律宾北部地区的农村,刚毅收割机为当地农民演示收割作业,演示现场田块约1。8,田块为干田,水稻植株高度为700~800mm,作物产量约300多公斤,从下午1:30分开始,两台收割机同时进行田间收割作业。当时的气温高达30C,太阳光线照射强烈,开始两台收割机由刚毅公司的机手操作,割了两圈后便由当地农民操作,一直到收割完毕;整个收割用时35分钟,平均每1台收割机的效率为每小时L 543亩。当地农民对机器收割非常满意。

    机割和人工收割相比,使用机械收获每亩成本降低200元,收获速度提升了8倍,极大地降低了农民的收割成本和提升了收割速度,减轻了农民的劳动强度,农民购买机械后连续收割23天,即可回收购机成本。

    2012年成都市刚毅机械制造幸运28小批量生产了1 000多台,2013年对微型谷物联合收割机的结构和传动进行了优化设计,进一步提高了微型谷物联合收割机的性能和使用可靠性,当年制造了3 000多台,产品销售南方各地,并拓展到东南亚各国。

    七、结束语

    党中央、国务院高度重视农业机械化发展,法律法规政策不断完善,农业机械化发展的政策环境更加优化。国家财政支持能力增强,农民收入持续增加,农机社会化服务市场日渐成熟,农业机械化发展的经济基础更加坚实。工业化、城镇化加快推进,农民渴望有尊严的生活和体面劳动,农村青壮年劳力短缺矛盾日益突出,农业机械化发展的需求更加

旺盛而迫切。加快推进农业现代化,转变农业发展方式,优化农业生产力布局,农业机械化发展的空间更加广阔。

    农业部十二五规划西南丘陵山区“强力推进丘陵山区主要粮油作物和特色农产品生产机械化,重点推广轻便、耐用、低耗的中小型耕种收机械和植保机械”。

    工业和信息化部十二五规划中明确提出十二五期间:联合收割机需求量增加。联合收割机“十二五”期间总需求量约80万台,平均每年15万台以上。其中,小麦联合收割机需求量基本稳定,水稻联合收割机增长较快。

    2010年全国小麦种植面积3 65亿亩,产量1141。5亿公斤,水稻种植面积4 69亿亩,产量l 870亿公斤;2010年四川小麦种植面积2 043 8万亩,产量563 8万吨,水稻种植面积2 989。5万亩,产量1 200万吨;西南丘陵山区多梯田、水田,稻麦的种植面积大于60%,大中型的收割机无法下田作业,而轻小型的稻麦收割机由于体积小、重量轻、转移方便、适于田间收割作业,因此“微型收割机”的生产使用对西南丘陵山区的稻麦收割作业机械化有重要的意义。

    我们研发的适用于西南丘陵山区的“微型谷物联合收割机”具有轻便、耐用、低耗的特点,产品开发符合农业部和工业和信息化部十二五规划的要求,产品具有广阔的市场前景。在西南丘陵山区推广使用将有力地促进农业生产的发展,推动十二五规划在西南丘陵山区的目标实施。


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