CN101120636B - 整株回收型自走式玉米联合收获机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及整株回收型自走式玉米联合收获机，包括机架、发动机、驾驶室、割台、驱动桥、转向桥、升运器、秸秆放铺箱、果穗箱，其特征在于：机具的行走驱动采用闭式静液压系统。割台采用立式摘穗辊结构，工作部件采用液压驱动。收获割台为新型立式摘穗辊结构，全部工作部件采用开式液压驱动系统，机具一次进地即可实现在收获玉米果穗的同时整株回收玉米秸秆，并集堆放铺的全部作业环节，极大地简化了整个行走系统的传动环节和机具结构的复杂性，提高机具工作的可靠性。

Description

整株回收型自走式玉米联合收获机

技术领域

本发明涉及一种农用机械，特别是一种采用闭式静液压行走驱动系统和工作部件开式液压驱动系统的整株回收型自走式玉米联合收获机。

背景技术

玉米与小麦、水稻并称世界三大粮食作物，在我国有着悠久的种植历史，由于它既是高产、稳产的粮食作物，同时又是副食、医药、化工、建材等行业的重要原材料和发展畜牧业不可缺少的优质饲料，从籽粒到秸秆、苞叶都有广泛的用途。因此，在我国种植面积辽阔，分布广泛。

据统计，目前在我国，玉米是仅次于小麦的主要粮食作物，种植面积约为2500万公顷(约3.75亿亩)，约占全国耕地总面积的21.1％，玉米的年产量达1.15亿吨。在世界上，我国玉米种植面积和总产量仅次于美国，居第二位。

近年来，随着国家对农业生产的投入不断加大，我国玉米生产的机械化程度不断增加。整地、播种、中耕除草、追肥、脱粒等生产环节都已基本实现机械化。但是，玉米生产中体力劳动最繁重的环节——收获，却仍然以手工作业为主。人工收获占用劳动力多，劳动强度大，据统计，玉米收获时所需劳动量约占整个玉米生产投入劳动总量的55％，在玉米生产全过程中机械化占据举足轻重的地位。并且，人工收获玉米成本较高，采用机械化收获，不仅可以把农民从繁重的体力劳动中解放出来，而且可为农民节省大量费用，包括机具折旧费、机手工资、燃料费用、修理费用全部在内，每公顷机收费用仅为人工收获费用的60％。并且人工作业生产效率低，耗时长，对下序作业影响较大，特别是小麦、玉米两茬轮作地区就显得更加突出。因此，如何加快玉米收获机械化的发展，已成为农机化发展的重要任务。

然而，我国玉米收获机械的研制及推广工作却并不顺利。据农业部最新统计资料，我国小麦机收率已经达到82％，而玉米的机械收获水平还不到2％，到目前为止，我国各玉米收获机的单位推出的新收获机产品已有近百个，尽管经过多年的努力，但这些机型仍不成熟，主要问题可归为以下两点：

(1)可靠性差，作业速度低，损失大，使用不经济。其主要原因是：这些机型大多参照前苏联的老式机型，如赫尔松-2000型，由于这些机型的研制时间早，其传动和行走系统均为机械式系统，而玉米联合收获环节多，造成了行走和传动系统过于复杂，因此大大增加了机械系统的故障率。并且由于我国玉米种植和收获的农艺有着特殊性，而我国的玉米收获机生产企业由于缺少研发力量和试验手段，无法对国内机具进行因地治宜的改进，这就造成了国外机型在国内使用时大多水土不服。

(2)最重要的是国内已经推向市场的机型均只能将玉米秸秆粉碎还田，无法满足全国各地积极开展的玉米综合利用要求。

我国玉米年产量目前已达1.15亿吨，按茎杆和产粮比为1.8计算，将产生2.07亿吨的玉米茎杆，因此，这些浩荡的青纱账也被形象地称为我国的“第二草原”或“第二森林”。近年来，随着应用研究的深入和深加工技术的发展，原来被作为无用之物或简单烧柴的玉米秸秆的经济价值及利用途径不断显现，秸秆不仅是发展畜牧业的优质粗饲料和制造生物菌肥的主要原料；而且还成为制药、化工、食品等轻工业的重要原材料，如压制纤维板、炭棒、一次性餐具和制造高级铜板纸等。近年来，随着经济高速发展，我国对石油、煤碳等燃料的需求缺口急剧增加，其价格也扶摇直上，各种新型替代燃料生产技术的研究得到了迅速发展，其中就有以玉米秸秆为原料压制成高密度燃料棒来替代燃煤，通过秸秆提炼生物柴油，以秸秆替代玉米籽粒来生产酒精等多项技术。

为此，国务院在1999年初就下发了《秸秆禁烧和综合利用管理办法》的文件，并与10个省、市签订了“秸秆禁烧”合同书，号召利用玉米秸秆作饲料，在农区大力发展节粮型畜牧业和秸秆深加工行业。因此，在收获玉米果穗的同时收获玉米秸秆是关系到国民经济发展的大计。

发明内容

为实现穗茎兼收，解决现有自走玉米收获机行走驱动系统和工作部件驱动系统结构复杂、传动环节多、可靠性差的问题，本发明的目的是提供一种整株回收型自走式玉米联合收获机，该设备的行走驱动系统采用闭式静液压驱动，收获割台为新型立式摘穗辊结构，全部工作部件采用开式液压驱动系统，机具一次进地即可实现在收获玉米果穗的同时整株回收玉米秸秆，并集堆放铺的全部作业环节，极大地简化了整个行走系统的传动环节和机具结构的复杂性，提高机具工作的可靠性。

本发明整株回收型自走式玉米联合收获机的技术方案叙述如下：

整株回收型自走式玉米联合收获机，包括机架、发动机、驾驶室、割台、驱动桥、转向桥、升运器、秸秆放铺箱和果穗箱，其特征在于：机具的行走驱动采用闭式静液压系统，割台采用立式摘穗辊结构，工作部件驱动采用开式液压系统；所述的开式液压系统由发动机总成、单联泵、双联泵、油箱、散热器、回油过滤器、压力管路过滤器、两个多路转换阀、优先阀、转向油缸、果穗箱油缸、割台油缸、升运马达和摘穗马达组成；发动机总成与双联泵连接，再通过两个多路转换阀分别连接摘穗马达；单联泵连接优先阀，优先阀连接转向油缸；优先阀还连接多路转换阀，多路转换阀连接果穗箱油缸、割台油缸及升运马达；多路转换阀还连接回油过滤器，回油过滤器连接散热器。

机架为由纵梁、横梁和立柱焊接而成的框架结构，在机架的前方设有割台转轴连接板和平台连接圈梁，割台转轴连接板焊接于机架前方的立柱上，在平台连接圈梁前后两侧设有驾驶平台前连接板和驾驶平台后连接板；在机架的中部焊接有升运器前支架和升运器后支架，在机架的中后部设有液压油箱支架和发动机连接板，机架的后部设有果穗箱支架和转向桥连接架，在机架下纵梁的前部设有驱动桥连接板，在驱动桥连接板上设有割台油缸支耳，在果穗箱支架上设有果穗箱油缸支耳。

果穗升运器有两条，为双链刮板式；由筒体、可调整的被动轴、双链刮板和主动轴组成；升运器筒体由带有滑道的隔板分为上、下两部分，左升运器、右升运器均是由水平段和倾斜段组成，在左升运器主动轴左轴端安装有链轮联轴器，联轴器的另一端与驱动马达相连，在左升运器主动轴右轴端也安装有链轮联轴器，联轴器的另一端与链轮中间轴相连，驱动马达通过中间轴连接右升运器。

本发明与现有技术相比，其新颖性和创造性体现在以下方面：

(1)独立设计的闭式静液压(全液压)行走驱动技术在本项目产品——立辊型自走式玉米收获机上的应用，是我国玉米收获机械行业的一次首创，这一系统采用变量泵与定量马达配合作为机具行走系统的动力来源，极大地简化了整个行走系统的传动环节和机具结构的复杂性，提高机具工作的可靠性，同时通过改变液压油的流量实现了机具行走过程中的无极变速，提高了机手操作过程中的方便性。

(2)独立设计的新型立式摘穗辊割台可将玉米植株割断后，然而由夹持链条夹住后向后输送至摘穗箱，玉米果穗由摘穗辊摘落，秸秆通过摘穗箱后输送至放铺箱中由收获果穗的同时将秸秆整株集堆回收。

(3)自主设计的新型夹持输送结构和摘穗部件结构突破了传统的秸秆夹持输送链主动链轮与摘穗辊同轴配置的方案，将夹持链主动链轮与摘穗辊分开传动，且配置在摘穗辊前方。消除了秸秆对链条的附加拉力。解决了长期以来立式辊机型存在的掉链断链问题，从而大大提高了夹持链条的使用寿命。

(4)独立设计的气动控制开门式放铺箱，能将由摘穗箱输入的玉米秸秆集堆后放铺于地上，并且通过控制电路改变气缸的运动频率和时间间隔，即可实现对秸秆放铺距离及每次放铺株数的调整。

(5)机具各工作部件的驱动均采用液压驱动。国内现有玉米收获机的液压系统均只能通过油缸对割台升降、机具转向、果穗箱翻转等进行较为简单的控制，而本项目的产品除具有以上功能外，在夹持、摘穗、升运等主要工作部件的驱动均采用液压马达驱动，即简化了传动系统，又提高机具可靠性，此项技术在国内属于首创。

(6)首创性地增加了液压驱动反转回吐功能，在本机的割台和升运器上实现了反转，使本机具有自动清理功能，这一功能的实现，改变了目前我国现有玉米收获机发生堵塞现象时，只能采用人工清理的现状，与人工清理方法相比，具有安全、高效、迅速、便捷的特点。

附图说明

图1是秸秆整株回收型玉米收获机主视图；

图2是秸秆整株回收型玉米收获机轴测图；

图3是机架主视图；

图4是机架俯视图；

图5是摘穗装置结构图；

图6是摘穗传动箱结构图；

图7是摘穗传动箱结构轴测图；

图8是分禾器结构示意图；

图9是夹持输送装置结构示意图；

图10是割刀间隙调整图；

图11是果穗升运器结构轴测图；

图12是升运器传动结构轴测图；

图13是放铺箱结构轴测图；

图14是驾驶室布局图；

图15是液压系统结构简图。

图中：1、机架  2、转向桥  3、放铺箱  4、割台  5、驾驶室  6、驱动桥  7、升运器  8、发动机  9、果穗箱  10、驾驶平台前连接板  11、割台转轴连接板12、平台连接圈梁  13、上纵梁  14、驾驶平台后连接板  15、升运器前支架  16、升运器后支架  17、液压油箱支架  18、发动机连接板19、果穗箱支架  20、下纵梁21、转向桥连接架  22、驱动桥连接板  23、割台油缸支耳  24、果穗箱油缸支耳  25、气缸连接架  26、摘穗上箱27、调节螺杆  28、上轴承座  29、挡板  30、下轴承座  31、左摘穗辊  32、摘穗下箱  33、右摘穗辊  34、下摘穗辊  35、右夹持输出轴  36、夹持链主动链轮  37、短输出轴  38、箱体  39、链轮联轴器  40、中间轴  41、输入轴  42、左夹持输出轴  43、下铰接点  44、分禾器  45、链环  46、下销轴47、夹持架  48、拨禾链  49、拨禾主动轮  50、固定导向键  51、割刀  52、拨禾张紧轮  53、夹持链  54、刀轴链轮  55、割刀传动链条  56、活动导向键  57、张紧轮  58、夹持张紧轮  59、弹簧  60、弹簧  61、护链板  63、下刀盘  64、调整垫  65、上刀盘  66、筒体   67、可调整的被动轴  68、双链刮板  69、主动轴  70、驱动马达71、左升运器  72、中间轴  73、右升运器74、左侧板  75、连接弯板  76、右侧板  77、上盖板78、开门机构79、箱门80、仪表盘  81、制动踏板  82、油门踏板  83、组合开关  84、变速操纵杆  85、割台运转控制杆I 86、气动控制柜  87、割台运转控制杆II 88、座椅89、手制动器  90、卸粮操纵杆  91、割台升降控制杆92、升运马达控制杆  93、前进/后退操纵杆94、方向盘  95、单联泵96、发动机总成97、行走变量泵  98、电磁换向阀  99、双联泵  100、油箱  101、散热器102、回油过滤器  103、减速箱104、行走定量马达  105、压力管路过滤器  106、优先阀  107、多路转换阀  108、多路转换阀  109、转向油缸  110、果穗箱油缸  111、割台油缸  112、升运马达  113、摘穗马达

具体实施方式

见图1，整株回收型自走式玉米联合收获机，包括机架1、发动机8、驾驶室5、割台4、驱动桥6、转向桥2、升运器7、秸秆放铺箱3、果穗箱9，机具的行走驱动采用闭式静液压系统。工作部件驱动采用开式液压系统。

见图15，闭式静液压系统由发动机总成96、行走变量泵97、电磁换向阀98、行走定量马达104、油箱100、减速箱103组成，发动机总成96工作，带动行走变量泵97，使行走定量马达104工作，带动驱动桥上的减速箱103，使整车向前移动。电磁换向阀98连接行走变量泵97，实现刹车制动。

见图15，开式液压系统由发动机总成96、单联泵95、双联泵99、油箱100、散热器101、回油过滤器102、压力管路过滤器105、多路转换阀107、多路转换阀108、优先阀106、转向油缸109、果穗箱油缸110、割台油缸111、升运马达112、摘穗马达113组成；发动机总成96工作，带动双联泵99，通过两个多路转换阀108使摘穗马达113运转。单联泵95连接优先阀106，优先阀106连接转向油缸109；优先阀106还连接多路转换阀107，多路转换阀107连接果穗箱油缸110、割台油缸111及升运马达112；多路转换阀108还连接回油过滤器102，回油过滤器102连接散热器101。

见图3、图4，机架为由上纵梁13、下纵梁20、横梁、立柱焊接而成的框架结构，在机架的前方设有割台转轴连接板11和平台连接圈梁12，割台转轴连接板11焊接于机架前方的立柱上，在平台连接圈梁12前后两侧设有驾驶平台前连接板10和驾驶平台后连接板14；在机架的中部焊接有升运器前支架15和升运器后支架16，在机架的中后部设有液压油箱支架17和发动机连接板18，机架的后部设有果穗箱支架19和转向桥连接架21，在机架下纵梁20的前部设有驱动桥连接板22，在驱动桥连接板22上设有割台油缸支耳23，在果穗箱支架19上设有果穗箱油缸支耳24。

整株回收型自走式玉米联合收获机的割台为立式摘穗辊结构，包括摘穗装置、摘穗传动箱、夹持输送装置、分禾器、护罩。驱动马达输出的驱动力通过摘穗传动箱变速、换向后分四路输出，分别驱动夹持链主动链轮和摘穗辊旋转。各工作部件通过螺栓与割台支架紧固连接，并通过转轴和油缸与主机架连接。玉米秸秆首先由割刀割断，然而由夹持链条夹住后向后输送至摘穗箱，玉米果穗由摘穗辊摘落，秸秆通过摘穗箱后输送至放铺箱中。

1)摘穗装置结构及功能

摘穗装置的作用是接受夹持装置输送来的玉米植株，并将玉米植株上的玉米穗摘下，摘穗后的玉米茎秆抛送到摘穗辊后面作下一步处理。

摘穗装置的结构如图5所示。该装置由左摘穗辊31、右摘穗辊33，下摘穗辊34、摘穗上箱26、摘穗下箱32、上轴承座28、下轴承座30、调节螺杆27、挡板29组成。摘穗辊为立式复合辊，分为左摘穗辊31、右摘穗辊33、下摘穗辊34，左摘穗辊31和右摘穗辊33与摘穗上箱26内部的上轴承座28连接，上轴承座28侧部设有调节螺杆27；在左摘穗辊31和右摘穗辊33下部均设有下摘穗辊34，下摘穗辊34与摘穗下箱32下部的下轴承座30相连接，在摘穗装置侧部设有挡板29；上摘穗辊为螺旋勾爪配以圆弧形直筋，以增强拉茎能力，下摘穗辊34为6键直筋，便于抓取，螺旋有左、右之分，成对使用，安装位置如图5所示。

两摘穗辊间隙可以通过上轴承座28来调整。如收获的玉米秆粗，穗大或工作时折断茎秆较多，此时应将摘辊间隙调大；反之茎秆较细、果穗不大，或摘穗时果穗损伤严重时，应将间隙调小。

2)摘穗传动箱结构及功能：

见图6，摘穗传动箱由链轮联轴器39、输入轴41、短输出轴37、左夹持输出轴42、右夹持输出轴35、中间轴40、夹持链主动链轮36、箱体38构成，输入轴41下轴端安装有链轮联轴器39，联轴器的另一端与驱动马达70相连。在输入轴41和短输出轴37上轴端分别安装有方孔联轴器，联轴器的另一端与左摘穗辊32右摘穗辊33下端相连。左夹持输出轴42和右夹持输出轴35上端安装有夹持链主动链轮36，通过链传动带动夹持输送装置运转。

动力由驱动马达通过链轮联轴器39和输入轴41传入变速箱内，通过各级齿轮啮合传动、换向后由输入轴41、短输出轴37、左夹持输出轴42、右夹持输出轴35传出，分别带动左摘穗辊32和右摘穗辊33、夹持输送装置运转。

3)分禾器

见图8，分禾器44有左、中、右之分，它们分别由左、中、右护罩和夹持输送装置组成两个夹持通道。

分禾器44是用薄板和骨架焊接而成，由下铰接点43、链环45、下销轴46构成。

4)夹持输送装置

见图9，夹持装置是由夹持架47，夹持链53，割刀51，活动导向键56、固定导向键50，张紧装置和护链板61等主要元件组成，如图9所示。夹持装置的作用是夹持玉米植株，切断茎秆，并将切断的植株输送至摘穗辊，完成收获前期作业环节。夹持装置前端为割刀51、传动链条55、主、被动链轮及张紧轮57通过张紧轮可调节链条松紧度。夹持链53安装时，应保证夹持链主动链轮36、被动链轮、张紧轮57、活动导向键56和固定导向键50在同一平面内，两条链条链应错开。

夹持链主动链轮36通过夹持链53带动与拨禾主动轮49同轴固定的被动轮转动，拨禾主动轮49同步转动，并通过拨禾链48带动与拨禾被动轮同轴安装的刀轴链轮54转动。刀轴链轮54通过割刀传动链条55带动割刀51转动。活动导向键56的作用是为夹持输送装置提供对秸秆的夹紧力。链条松紧度是靠弹簧60的拉力来实现的，调整弹簧拉杆螺母可改变弹簧长度，弹簧越长，拉力越大。夹持链对玉米茎秆的夹持力是通过弹簧60来实现的，当弹簧拉长后，其拉力通过连杆传递到活动导向键56上，变为对茎秆的夹持力，弹簧力大小决定了夹持力大小。

在活动导向键前端有一对固定导向键50，其作用是使两夹持链形成一个锥形入口，入口大小决定了收获机工作质量，茎秆粗大而开口小，玉米植株不能被夹持链夹住而被推倒，如茎秆较细，开口较大时，植株未被链条夹住已被割刀切断而倾倒。

在夹持装置前端有一对花瓣状圆盘切割刀，见图10，上刀盘65、下刀盘63应保持锋利，并保证一定间隙，其间隙可用增减图10中调整垫64厚度的方法来调整，间隙过小，容易打刀，间隙过大，切割质量不好。一般情况下，其间隙应为0.5～1mm之间为宜。当圆盘刀片用钝后，可卸下用平面磨床磨平。

见图11，果穗升运器的作用是将摘下的果穗送入果穗箱中。本机安装有两条果穗升运器，两条升运器的结构相同，为双链刮板式。如图11所示。主要由筒体66、可调整的被动轴67、双链刮板68、主动轴69组成。升运器筒体66由带有滑道的隔板分为上、下两部分，上部为输送果穗槽体。

见图12，左升运器71、右升运器73均是由水平段和倾斜段组成，在左升运器主动轴左轴端安装有链轮联轴器，联轴器的另一端与驱动马达70相连。在左升运器主动轴右轴端也安装有链轮联轴器，联轴器的另一端与链轮中间轴72相连，液压马达输出的驱动力通过中间轴72传入右升运器73，并分别带动左右升运器71、73以相同速度运转。

见图13，本机安装有左、右两个放铺箱，放铺箱由左侧板74、右侧板76、连接弯板75、上盖板77、箱门79和开门机构78组成，放铺箱配置在摘穗装置后方。主要完成集铺和放铺两个过程。

每个放铺箱前部与两个摘穗机构相对正，摘穗机构向后抛出的秸秆从放铺箱入口处抛入，在放铺箱内集中，此为集铺。集好后的秸秆通过定时开门的方式堆放于田间，此为放铺。放铺箱的开门机构78由气缸控制，通过调整气缸开关及间隔时间可以控制放铺距离和铺堆大小。

Claims (3)

1.整株回收型自走式玉米联合收获机，包括机架、发动机、驾驶室、割台、驱动桥、转向桥、升运器、秸秆放铺箱和果穗箱，其特征在于：机具的行走驱动采用闭式静液压系统，割台采用立式摘穗辊结构，工作部件驱动采用开式液压系统；所述的开式液压系统由发动机总成、单联泵、双联泵、油箱、散热器、回油过滤器、压力管路过滤器、两个多路转换阀、优先阀、转向油缸、果穗箱油缸、割台油缸、升运马达和摘穗马达组成；发动机总成与双联泵连接，再通过两个多路转换阀分别连接摘穗马达；单联泵连接优先阀，优先阀连接转向油缸；优先阀还连接多路转换阀，多路转换阀连接果穗箱油缸、割台油缸及升运马达；多路转换阀还连接回油过滤器，回油过滤器连接散热器。

2.根据权利要求1所述的整株回收型自走式玉米联合收获机，其特征在于：机架为由纵梁、横梁和立柱焊接而成的框架结构，在机架的前方设有割台转轴连接板和平台连接圈梁，割台转轴连接板焊接于机架前方的立柱上，在平台连接圈梁前后两侧设有驾驶平台前连接板和驾驶平台后连接板；在机架的中部焊接有升运器前支架和升运器后支架，在机架的中后部设有液压油箱支架和发动机连接板，机架的后部设有果穗箱支架和转向桥连接架，在机架下纵梁的前部设有驱动桥连接板，在驱动桥连接板上设有割台油缸支耳，在果穗箱支架上设有果穗箱油缸支耳。

3.根据权利要求1所述的整株回收型自走式玉米联合收获机，其特征在于：果穗升运器有两条，为双链刮板式；由筒体、可调整的被动轴、双链刮板和主动轴组成；升运器筒体由带有滑道的隔板分为上、下两部分，左升运器、右升运器均是由水平段和倾斜段组成，在左升运器主动轴左轴端安装有链轮联轴器，联轴器的另一端与驱动马达相连，在左升运器主动轴右轴端也安装有链轮联轴器，联轴器的另一端与链轮中间轴相连，驱动马达通过中间轴连接右升运器。

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