第三节摘穗器

1、第三节 摘穗器 一.摘穗器的种类、构造和工作过程二.摘穗器的工作原理和参数分析 一、一、摘穗器的种类、构造和工作过程 现有机器上所用的摘穗器皆为辊式。按结构可分为纵卧式摘辊、现有机器上所用的摘穗器皆为辊式。按结构可分为纵卧式摘辊、立式摘辊、横卧式摘辊和纵向摘穗板四种。立式摘辊、横卧式摘辊和纵向摘穗板四种。（一）纵卧式摘辊（一）纵卧式摘辊纵卧式摘辊纵卧式摘辊1.强拉段强拉段 2.摘穗段摘穗段 3.导锥导锥 4.可调轴承可调轴承 5.茎杆茎杆 它多用在站秆摘穗的机型上，由一对纵向斜置（与水平线成它多用在站秆摘穗的机型上，由一对纵向斜置（与水平线成35400）的摘辊组成。）的摘辊组成。两轴的轴线平行

2、并具有高度差两轴的轴线平行并具有高度差，由于其前端，由于其前端高度相同，因而两辊长度不等，一般靠近机器外侧的摘辊较长、靠高度相同，因而两辊长度不等，一般靠近机器外侧的摘辊较长、靠近机器内侧的摘辊较短。近机器内侧的摘辊较短。摘辊的结构前、中、后三段有所不同摘辊的结构前、中、后三段有所不同：前：前段为带螺纹的锥体，主要起引导茎秆和有利于茎秆进入摘辊间隙的段为带螺纹的锥体，主要起引导茎秆和有利于茎秆进入摘辊间隙的作用；中段为带有螺纹凸棱的圆柱体，起摘穗作用。两对应摘辊的作用；中段为带有螺纹凸棱的圆柱体，起摘穗作用。两对应摘辊的螺纹方向相反，并相互交错配置。螺纹方向相反，并相互交错配置。 摘穗辊的直径

3、一般为摘穗辊的直径一般为72100mm，转速为，转速为600820r/min。两。两摘辊之间的间隙较茎秆直径为小，约为茎秆直径的摘辊之间的间隙较茎秆直径为小，约为茎秆直径的3050，移动，移动摘辊前轴承可以调节间隙。调节范围为摘辊前轴承可以调节间隙。调节范围为412mm（从摘辊中部测（从摘辊中部测量）。量）。 工作中，茎秆在两辊和两辊凸棱之间沿轴向移动时被向下拉伸，工作中，茎秆在两辊和两辊凸棱之间沿轴向移动时被向下拉伸，由于茎秆的抗拉力较大（由于茎秆的抗拉力较大（10001500N），而果穗与穗柄的连接力），而果穗与穗柄的连接力及穗柄与茎秆的连接力较小（约及穗柄与茎秆的连接力较小（约500N）

4、，因此果穗在两摘辊碾拉下），因此果穗在两摘辊碾拉下被摘落。被摘落。果穗一般在它与穗柄的连接处被揪断，并剥掉大部分苞叶果穗一般在它与穗柄的连接处被揪断，并剥掉大部分苞叶。摘穗辊的后段为强拉段，表面上具有较高大的凸棱和沟槽（长约摘穗辊的后段为强拉段，表面上具有较高大的凸棱和沟槽（长约120320mm）。其主要作用是将茎秆的末稍部分和在摘穗中已拉）。其主要作用是将茎秆的末稍部分和在摘穗中已拉断的茎秆强制从缝隙中拉出和咬断，以防堵塞。断的茎秆强制从缝隙中拉出和咬断，以防堵塞。 纵卧式摘辊的主要特点是：纵卧式摘辊的主要特点是：在摘穗时茎秆的压缩程度较小，因在摘穗时茎秆的压缩程度较小，因而功率耗用较小，对

5、茎秆不同状态的适应性较强，工作较可靠；但而功率耗用较小，对茎秆不同状态的适应性较强，工作较可靠；但摘落的果穗带有苞叶较多摘落的果穗带有苞叶较多。 （二）立式摘辊（二）立式摘辊立式摘辊立式摘辊1.挡禾板挡禾板 2.上段上段 3.下段下段 多用在割秆摘穗的机型上，由一对（或两对）倾斜（与多用在割秆摘穗的机型上，由一对（或两对）倾斜（与竖直线成竖直线成250夹角）配置的摘辊和挡禾板所组成，每个摘辊分夹角）配置的摘辊和挡禾板所组成，每个摘辊分上下两段，两段之间装有喂入链的链轮。上下两段，两段之间装有喂入链的链轮。上段为摘辊的主要上段为摘辊的主要部分。部分。为了增加摘辊对茎秆的抓取和对果穗的摘落能力，该

6、为了增加摘辊对茎秆的抓取和对果穗的摘落能力，该段的断面为花瓣形（段的断面为花瓣形（34花瓣）。花瓣）。下段为辅助部分，主要起下段为辅助部分，主要起拉引茎秆的作用。拉引茎秆的作用。该段的断面或与上段相同或采用该段的断面或与上段相同或采用46个梭个梭形。摘辊的直径一般为形。摘辊的直径一般为8095mm，上段长为，上段长为300mm左右，左右，下段为下段为150200mm。摘辊转速为。摘辊转速为10001100r/min。 立式摘辊的主要特点是：立式摘辊的主要特点是：摘穗中对茎秆的压缩程度较大，摘穗中对茎秆的压缩程度较大，果穗的苞叶被剥掉较多，在一般条件下，工作性能较好，但果穗的苞叶被剥掉较多，在一

7、般条件下，工作性能较好，但在茎秆粗大、大小不一致、含水量较多的情况下，茎秆易被在茎秆粗大、大小不一致、含水量较多的情况下，茎秆易被拉断而造成摘辊堵塞。拉断而造成摘辊堵塞。 为了改善立式摘辊的性为了改善立式摘辊的性能，我国在研制能，我国在研制4YL2玉米玉米联合收获机时，采用了组合联合收获机时，采用了组合式立式摘辊，即式立式摘辊，即前辊采用表前辊采用表面具有钩状螺纹的辊型，主面具有钩状螺纹的辊型，主要起摘穗作用；后辊采用六要起摘穗作用；后辊采用六棱形（成大花瓣形）拉茎辊，棱形（成大花瓣形）拉茎辊，有较强的拉引作用有较强的拉引作用。试验证。试验证明，该组合式摘辊性能较好，明，该组合式摘辊性能较好，

8、果穗损失率较低，工作可靠果穗损失率较低，工作可靠性较大；但机构较复杂，功性较大；但机构较复杂，功耗较大。耗较大。组合式立式摘辊组合式立式摘辊1.前摘辊前摘辊 2.挡禾板挡禾板 3.后拉茎辊后拉茎辊 （三）横卧式摘辊（三）横卧式摘辊 在自走式玉米联合收获机上有的采用横卧式摘辊。其构造与工在自走式玉米联合收获机上有的采用横卧式摘辊。其构造与工作过程如下图所示。作过程如下图所示。横卧辊式摘辊器横卧辊式摘辊器1.拨禾轮拨禾轮 2.喂入轮喂入轮 3.摘穗辊摘穗辊 4.喂入辊喂入辊 5.输送器输送器 摘穗器由一对横式卧辊、喂入轮、喂入辊等组成。工作时，被摘穗器由一对横式卧辊、喂入轮、喂入辊等组成。工作时，

9、被割倒的玉米经输送器送至喂入轮和喂入辊的间隙中，继而向摘穗轮割倒的玉米经输送器送至喂入轮和喂入辊的间隙中，继而向摘穗轮喂送。该摘穗辊在回转中将茎秆由梢部拉入间隙并抛向后方，果穗喂送。该摘穗辊在回转中将茎秆由梢部拉入间隙并抛向后方，果穗被挤落于前方。被挤落于前方。 试验证明：横式摘辊由梢部抓取茎秆，抓取能力较强，果穗被试验证明：横式摘辊由梢部抓取茎秆，抓取能力较强，果穗被咬伤率也较大，摘辊易堵塞，但在收获青饲玉米时性能较好，且结咬伤率也较大，摘辊易堵塞，但在收获青饲玉米时性能较好，且结构较简单、功耗较小。国外有的青饲玉米联合收获机采用了此种机构较简单、功耗较小。国外有的青饲玉米联合收获机采用了此

10、种机构（如俄罗斯构（如俄罗斯CK2.6）。）。 （四）纵向板式摘穗器（四）纵向板式摘穗器 主要用于玉米割台上，由一对纵向斜置式拉茎辊和两个摘穗板主要用于玉米割台上，由一对纵向斜置式拉茎辊和两个摘穗板组成。组成。其特点是：其特点是：工作可靠，果穗咬伤率小，籽粒破碎率低；但果工作可靠，果穗咬伤率小，籽粒破碎率低；但果穗上带有的苞叶较多，被垃断的短茎秆也较多。穗上带有的苞叶较多，被垃断的短茎秆也较多。拉茎辊拉茎辊a) 四叶轮式四叶轮式 b) 四棱形四棱形 c) 六条圆肋式六条圆肋式 d) 六条方肋式六条方肋式二、二、摘穗器的工作原理和参数分析 现有摘穗器多为摘辊式。按茎秆喂入摘辊的方向不同，摘辊有现

11、有摘穗器多为摘辊式。按茎秆喂入摘辊的方向不同，摘辊有径向喂入式和轴向喂入式两种。现对其工作的基本条件、工作过程径向喂入式和轴向喂入式两种。现对其工作的基本条件、工作过程和参数选择等叙述如下：和参数选择等叙述如下：（一）摘辊工作的分析及其直径的确定（一）摘辊工作的分析及其直径的确定摘辊抓取茎杆的条件摘辊抓取茎杆的条件a) 开始喂入开始喂入 b) 喂入后喂入后1摘辊工作的基本条件摘辊工作的基本条件 （1）能抓取茎秆）能抓取茎秆 设两摘辊为圆柱形断面，当茎秆设两摘辊为圆柱形断面，当茎秆在喂入机构的作用下与摘辊接触时，在喂入机构的作用下与摘辊接触时，则摘辊对茎秆端部便产生支反力则摘辊对茎秆端部便产生支

12、反力N和和抓取力抓取力T，摘辊能抓取茎秆的条件是，摘辊能抓取茎秆的条件是 TxNx即即 TcosNsin 而而 TNj 式中式中 j摘辊对茎秆的抓取系数；摘辊对茎秆的抓取系数； 对茎秆的起始抓取角。对茎秆的起始抓取角。 代入上式得代入上式得 NjcosNsin 简化得简化得 jtg 即摘辊对茎秆的起始抓取角即摘辊对茎秆的起始抓取角的正切值应小于抓取系数的正切值应小于抓取系数j。 需知：抓取角需知：抓取角在茎秆进入摘辊间隙后则变小，为摘辊对茎秆挤在茎秆进入摘辊间隙后则变小，为摘辊对茎秆挤压的合力方向角压的合力方向角0，而，而0。因此其抓取能力增强。轴向喂入式。因此其抓取能力增强。轴向喂入式摘辊（

13、纵卧式摘辊），则具有此有利条件。当其前方螺旋锥体将茎摘辊（纵卧式摘辊），则具有此有利条件。当其前方螺旋锥体将茎秆引入摘辊间隙后，摘辊的抓取能力已增强，因而工作较可靠。秆引入摘辊间隙后，摘辊的抓取能力已增强，因而工作较可靠。（2）不抓取果穗）不抓取果穗 当茎秆在摘辊间隙中被向后拉引而穗当茎秆在摘辊间隙中被向后拉引而穗与摘辊相遇时，摘辊对果穗端部便产生支反与摘辊相遇时，摘辊对果穗端部便产生支反力力Ng和抓取力和抓取力Tg。为了使果穗不被抓取，必。为了使果穗不被抓取，必须满足下述条件，即须满足下述条件，即 NgsingTgcosg式中式中 TgNgg; g摘辊对果穗的抓取系数。摘辊对果穗的抓取系数。

14、代入上式得代入上式得挤落果穗条件挤落果穗条件 NgsingNggcosg简化得简化得 tggg 即摘辊对果穗的起始抓取角即摘辊对果穗的起始抓取角g的正切值应大于果穗的抓取系数的正切值应大于果穗的抓取系数g。摘辊对茎秆和果穗的抓取系数摘辊对茎秆和果穗的抓取系数j及及g，因摘辊的材料和表面形状不同而异。，因摘辊的材料和表面形状不同而异。一般为了增加摘辊对茎秆的抓取能力以提高工作可靠性，常将摘辊制成凸一般为了增加摘辊对茎秆的抓取能力以提高工作可靠性，常将摘辊制成凸凹不平的花瓣形（凹不平的花瓣形（36花瓣）或带有螺旋肋的断面。其抓取系数为花瓣）或带有螺旋肋的断面。其抓取系数为 jg（1.62.3）f0

15、.71.1式中式中 f摘辊对茎秆的摩擦系数，铸铁摘辊对茎秆的摩擦系数，铸铁f0.40.5。（3）碾拉断果穗）碾拉断果穗 摘辊在工作中不断向后方拉引茎秆，而果穗被挡在摘辊间隙之外。摘辊在工作中不断向后方拉引茎秆，而果穗被挡在摘辊间隙之外。当拉引茎秆的力大于茎秆前进阻力和果穗摘断力时，则果穗被碾拉断，当拉引茎秆的力大于茎秆前进阻力和果穗摘断力时，则果穗被碾拉断，落在摘辊的前方。落在摘辊的前方。 设摘辊对茎秆的水平拉引力为设摘辊对茎秆的水平拉引力为Tjx，茎秆进入摘辊的阻力为，茎秆进入摘辊的阻力为Njx，碾，碾拉断果穗需的力为拉断果穗需的力为Rg，则碾拉断果穗的条件为，则碾拉断果穗的条件为 即即或或

16、因为因为所以所以挤落果穗的受力分析挤落果穗的受力分析2gjxjxRNT2sincos00gjjRNT2)sincos(00gjjRN0cosjyjNN2)(0gjjyRtgN式中式中 0摘辊对茎秆的平均抓取角；摘辊对茎秆的平均抓取角； j摘辊对茎秆的抓取系数；摘辊对茎秆的抓取系数； Rg碾拉断果穗的拉断力，碾拉断果穗的拉断力，Rg385527N（前者为果穗从穗柄（前者为果穗从穗柄上的拉断力，后者为果穗连同穗柄从茎秆上的拉断力）；上的拉断力，后者为果穗连同穗柄从茎秆上的拉断力）； Njy摘辊对茎秆的垂直挤压力，与茎秆压缩率成正比，与摘辊间摘辊对茎秆的垂直挤压力，与茎秆压缩率成正比，与摘辊间隙隙h

17、的选择有关。的选择有关。 为了满足碾拉断果穗的上述条件，一般摘辊间隙为为了满足碾拉断果穗的上述条件，一般摘辊间隙为h（0.30.5d）。）。式中式中d为茎秆直径，为茎秆直径，h为摘辊间隙。为摘辊间隙。2摘辊直径的确定摘辊直径的确定 摘辊直径系根据摘辊能抓取茎秆而不抓取果穗两条件而确定。摘辊直径系根据摘辊能抓取茎秆而不抓取果穗两条件而确定。从满足抓取茎秆条件中，可看出下列尺寸关系从满足抓取茎秆条件中，可看出下列尺寸关系:简化得简化得222cosDhdDOAOBDhd1cosD、h及及a的关系的关系式中式中 D摘辊直径；摘辊直径； d茎秆直径；茎秆直径； h摘辊间隙；摘辊间隙； 摘辊茎秆的起始抓取

18、角。摘辊茎秆的起始抓取角。 由上式可看出：当摘辊直径由上式可看出：当摘辊直径D与间隙与间隙h增大时，茎秆的起始抓增大时，茎秆的起始抓取角取角变小，对茎秆抓取有利；反之，则对抓取茎秆不利变小，对茎秆抓取有利；反之，则对抓取茎秆不利。 因为因为 代入上式为代入上式为 即即又因为又因为tgj，则得，则得 上式是按抓取茎秆条件而推导的最小摘辊直径公式。同理，可按上式是按抓取茎秆条件而推导的最小摘辊直径公式。同理，可按不抓取果穗条件导出最大摘辊直径公式为不抓取果穗条件导出最大摘辊直径公式为 211costgDhdtg11122111tghdD2111jhdD2111gghdD 兼顾两者要求的摘辊直径应为

19、兼顾两者要求的摘辊直径应为 式中式中 dg果穗直径。果穗直径。22111111jgghdDhd（二）茎秆在摘辊中的运动分析和摘辊长度的确定（二）茎秆在摘辊中的运动分析和摘辊长度的确定 摘辊工作长度（摘穗段长度）系根据茎秆在摘穗过程中的运动摘辊工作长度（摘穗段长度）系根据茎秆在摘穗过程中的运动要求而确定。现按茎秆向摘辊的喂入方向不同，分别讨论如下：要求而确定。现按茎秆向摘辊的喂入方向不同，分别讨论如下：1茎秆在纵卧式摘辊中的运动及摘辊长度的确定茎秆在纵卧式摘辊中的运动及摘辊长度的确定 纵卧式摘辊在工作中由前部的螺旋锥体将茎秆引到摘穗段，此纵卧式摘辊在工作中由前部的螺旋锥体将茎秆引到摘穗段，此后由

20、于摘辊间隙变小而且越来越小，茎秆受碾拉开始按摘辊的运动后由于摘辊间隙变小而且越来越小，茎秆受碾拉开始按摘辊的运动规律运动。规律运动。 摘辊的圆周速度摘辊的圆周速度v，可分解为使茎秆沿轴向移动的相对分速度，可分解为使茎秆沿轴向移动的相对分速度v1和使茎秆向下拉伸的相对分速度和使茎秆向下拉伸的相对分速度v2。其值为。其值为 v v1 1vtgvtgcos2vv 卧辊中的茎杆运动分析卧辊中的茎杆运动分析 若不考虑摘辊表面形状对速度的影响，令茎秆沿轴向移过若不考虑摘辊表面形状对速度的影响，令茎秆沿轴向移过L L段段的时间与茎秆被拉伸的时间与茎秆被拉伸L Lg g段的时间相等，则可推得摘辊工作段的最段的

21、时间相等，则可推得摘辊工作段的最小长度小长度L L。因因因或或则得则得 L LLgsinLgsin式中式中 L L摘辊工作段的最小长度；摘辊工作段的最小长度； 摘辊倾角，一般为摘辊倾角，一般为3030400400； Lg Lg果穗最低结穗与最高结穗的高度差，果穗最低结穗与最高结穗的高度差，一般一般LgLg0.40.40.6m(0.6m(个别品种，个别品种，LgLg可达可达1m)1m)。21vLvLtgcosvLvtgLg 举例计算：举例计算：1 1如国产如国产4YW4YW2 2型玉米联合收获机，其型玉米联合收获机，其35350 0，如取，如取LgLg0.8m0.8m，代入式，代入式得：得：L

22、L0.8sin3500.8sin3500.43m0.43m而该机取摘穗段长度为而该机取摘穗段长度为0.650.65。2. 2. 又如又如ZMAJZMAJ型玉米割台，其拉茎辊倾角为型玉米割台，其拉茎辊倾角为3030，如取，如取LgLg0.8m0.8m，则，则L L0.8sin300.8sin300.4m0.4m。而该机的拉茎辊长度为。而该机的拉茎辊长度为0.47m0.47m。1茎秆在立式摘辊中的运动及摘辊茎秆在立式摘辊中的运动及摘辊长度分析长度分析 当茎秆被喂入链从根部喂入摘穗辊当茎秆被喂入链从根部喂入摘穗辊后，迅速由摘辊的下段过渡到摘辊的上后，迅速由摘辊的下段过渡到摘辊的上段，此后茎秆按上段的

23、运动规律运动。段，此后茎秆按上段的运动规律运动。摘辊的圆周速度可分解为摘辊的轴向摘辊的圆周速度可分解为摘辊的轴向移动速度移动速度v1茎秆的拉伸速度茎秆的拉伸速度v2，即，即 v1vctg0 v2vcsc0立辊中茎杆运动分析立辊中茎杆运动分析式中式中 v摘辊圆周速度；摘辊圆周速度； 0由于挡禾板的作用，茎秆在上段始端由于挡禾板的作用，茎秆在上段始端A位置时的倾角（茎秆位置时的倾角（茎秆与摘辊轴线的夹角）。与摘辊轴线的夹角）。 需知需知0是一变值。当茎秆向上移动到摘辊末端是一变值。当茎秆向上移动到摘辊末端B时，时，0/2。因。因v1及及v2的平均值可由下式推得的平均值可由下式推得 000212cs

24、cln20vdvctgvp0002222ln2csc0ctgvdvvp 若令茎秆由若令茎秆由A移动到移动到B的时间（的时间（t）与茎秆由）与茎秆由A点拉伸到点拉伸到C点的时间相点的时间相等，则可得摘辊的最小工作长度等，则可得摘辊的最小工作长度L0 因为因为 或或pgpvLvLt21000022ln2csclnctgvLvLg 所以所以 若令茎秆由若令茎秆由A移动到移动到B的时间（的时间（t）与茎秆由）与茎秆由A点拉伸到点拉伸到C点的时间相点的时间相等，则可得摘辊的最小工作长度等，则可得摘辊的最小工作长度L0 举例计算：如举例计算：如4YW2型玉米联合收获机的型玉米联合收获机的042（设计时已确

25、（设计时已确定），如取定），如取Lg0.6m，则，则 而该机的摘辊工作段长度为而该机的摘辊工作段长度为0.29m，可见符合要求，即：在一般结穗，可见符合要求，即：在一般结穗高度范围内的果穗均可在茎秆向上移动中摘落，而个别结穗高度过大时高度范围内的果穗均可在茎秆向上移动中摘落，而个别结穗高度过大时可能在茎秆移动到上端后被集中摘下。可能在茎秆移动到上端后被集中摘下。2lncscln00ctgLLg)(25. 0415. 0177. 06 . 06 . 2lg3 . 25 . 1lg3 . 06 . 0mL（三）摘辊速度的选择（三）摘辊速度的选择 摘辊圆周速度是影响摘穗器性能的重要因素之一，其大小应根摘辊圆周速度是影响摘穗器性能的重要因素之一，其大小应根据摘穗质量和生产率要求而确定。现按摘辊配置不同分别讨论。据摘穗质量和生产率要求而确定。现按摘辊配置不同分别讨论。 1纵卧式摘辊的速度选择纵卧式摘辊的速度选择 试验指出：纵卧式摘辊在摘穗中，茎秆处于直立或少许向后倾试验指出：纵卧式摘辊在摘穗中，茎秆处于直立或少许向后倾斜时，摘穗损失最小。建议采用下述