第十三章联合收割机

第—节联合收获机的特点和分类

第二节联合收获机的一般构造和工作过程

第三节联合收获机的割台

2/4/20231联合收获机是将收割机和脱粒机用中间输送装置连接成为一体的机械。它能在田间一次完成切割、脱粒、分离和清选等项作业，以直接获得清洁的谷粒，因而其生产率很高。随着我国农业机械化程度的不断提高，联合收获机在收获作业中的比重必将逐步加大。在国外许多工业发达的国家，其谷物收获都是用联合收获机完成的。一、联合收获机的特点(1)生产率很高。如我国成批生产的东风—5型自走式谷物联合收获机，配以运粮车，2～4人工作，一天可以收获公顷产3～5t的小麦13.3多hm2，相当于四五百个劳动力的手工作业量。(2)谷物损失小。一般联合收获机正常工作时的总损失，收小麦时小于2％，收：水稻时小于3％，而分段收获因每项作业都有损失，其总损失高达6％～10％。2/4/20232(3)机械化程度高，因而大大减轻农民的劳动强度，改善劳动条件，并能做到大面积及时收获，为抢种下茬作物创造条件。但是，联合收获机也存在着一些问题：(1)机器构造复杂，价格昂贵，作业成本较高。目前尚难以综合利用，每年使用时间很短，造成动力积压和保管难以完善等问题。(2)联合收获机只有当谷物达到完熟期时，才能充分发挥其高效作用。而谷物的完熟期般不到一周时间，而且我国不少地区收获时节正值雨季，这些地区单纯依靠联合收获机来收获要承担一些风险。(3)从我国目前生产的联合收获机来看，产品质量较差，使用水平也较低，工作可靠性不高。据统计，平均时间利用率尚不到70％，特别是在小块地上分散使用，往往难以发挥其效能。2/4/20233二、联合收获机的分类目前世界各国生产的联合收获机型号已有一百多种。我国正在研制和生产的也有二三十种。这些机型可以按其动力供给的方式和按谷物喂入的方式加以分类。(一)按动力供给方式分类1.牵引式工作时由拖拉机牵引，机组较长，机动性较差，不能自行开道，多用于小型联合收获机。如4LQ—2.5型牵引式联合收获机，其动力由拖拉机动力输出轴供给。国外也小量生产由大功率拖拉机动力输出轴驱动的较大型的牵引式联合收获机。牵引式联合收获机的优点在于造价较低，且拖拉机可以全年充分利用。因此，在我国当前条件下，它具有一定的适应性。2/4/202342.自走式收割台和脱粒机呈T型配置，结构紧凑，机动性好，收获时能自行开道和进行选择收割，其生产率很高，如东风—5、丰收—3.0和北京—2.5型以及最近从德国引进生产的迪尔—1065型等；但它的造价高，动力和底盘不能全年充分利用。目前，国外工业发达国家生产的联合收获机绝大部分都是自走式的。3.悬挂式将联合收获机悬挂在拖拉机上，割台位于拖拉机的前方，脱粒机位于拖拉机的后方，中间输送装置在一侧，如珠江—4型联合收获机。它具有自走式的某些优点，而造价较低；但其总体配置受到拖拉机的限制，如驾驶员视野较差，中间输送装置很长，变速档位不能充分满足收获要求等，而且联合收获机是分部件悬挂在拖拉机上，装卸较费工，整体性较差。尽管如此，在我国目前情况下，这种机型仍具有相当的适应性。2/4/20235此外，还有一种半悬挂式，它侧挂在拖拉机上。割台位于拖拉机的前方，脱粒机位于其右侧，外侧安有一个行走轮支承联合收获机的大部分重量，内侧有前后两点与拖拉机铰接，以适应地形的变化。这种机型装卸方便，整体性好，造价较低，还能有效地利用拖拉机动力；存在的问题是驾驶员视野较差，工作时有些偏牵引，机组较宽，机动性不及全悬挂式和自走式好。4.通用底盘式将联合收获机悬挂在通用底盘上，收获季节过后，拆下联合收获机再装上其他农具，可以充分发挥动力机和底盘的作用。我国和前苏联都曾研制过，但由于各种农具要求不同，相互牵制较多，目前没有正式产品。2/4/20236(二)按谷物喂人方式分类1.全喂入式谷物茎秆和穗头全部喂入脱粒装置进行脱粒。按谷物通过滚筒的方向不同，又可分为切流滚筒型和轴流滚筒型两种。联合收获机的传统型式是切流滚筒型，即谷物沿旋转滚筒的前部切线方向喂入，经几分之一秒时间脱粒后，沿滚筒后部切线方向排出。现在大部分联合收获机均采用这种型式。近年来，国内外有一些联合收获机开始采用轴流滚筒型式，即谷物从滚筒轴的一端喂入，沿滚筒的轴向作螺旋状运动，一边脱粒，一边分离。它通过滚筒的时间较长，最后从滚筒轴的另一端排出。这种型式可以省去联合收获机中庞大的逐稿器，缩小于联合收获机的体积和减轻机重，并且对大豆、玉米、小麦和水稻等多种作物均能通用。我国南方研制的全喂入联合收获机多采用轴流滚筒式。美国新荷兰和万国等四个公司已成批生产轴流滚筒式联合收获机。2/4/202372.半喂人式用夹持输送装置夹住谷物茎秆，只将穗部喂入滚筒，并沿滚筒轴线方向运动进行脱粒。由于茎秆不进入脱粒器，因而简化了结构，降低了功率消耗．并保持了茎秆的完整性；但对进入脱粒装置前的茎秆整齐度要求较高。这种型式的联合收获机生产率较低，目前尚不能超过2kg／s的喂入量。它主要用于小型水稻联合收获机。此外，我国南方还研制过全喂入和半喂入通用的联合收获机，但未投入生产。除以上分类外，还可以按下列分类：(1)按作物名称分类，如小麦联合收获机、水稻联合收获机、玉米联合收获机等。(2)按谷物在机器中流动的方向和割台相对于脱粒机的位置分类，如T型、厂型、]型和直流型联合收获机等。(3)按生产率大小分类，如大型(喂入量5kg／s以上)、中型(3～5kg／s)、小型(3kg／s以下)。2/4/20238(4)按行走部件分类，如轮式、半履带式和履带式(5)按地面条件分类，如平地型和坡地型等。世界各国的谷物联合收获机主要用于收获小麦和水稻。我国南方、日本及东南亚各国是世界水稻的集中产地，由于水稻田块较小，而且潮湿带水，针对这些特点设计的水稻联合收获机都是小型的，其行走装置要有较好的防陷能力，脱粒装置要适应水稻脱粒的特点等。我国南方和日本生产的联合收获机均属这种类型。我国北方和欧、美洲种植小麦较多，地块较大，收获时地面条件较好，所以小麦联合收获机绝大多数都是大中型的。由于欧洲和美洲的条件稍有差异，一般来说，欧洲的地块较小，湿度较大，作物植株较高，单位面积的产量也较高，且易倒伏，因而欧洲和美洲生产的联合收获机在结构上也稍有差别，国外常有欧洲型和美洲型联合收获机之称。联合收获机除用于联合收获外，还可以用于两段收获，即在联合收获机的割台上安装捡拾器，捡拾由割晒机割后晾晒的禾条，并进行脱粒、分离和清选等项工序。国外以加拿大和前苏联，国内以黑龙江、新疆等省区使用较多。返回2/4/20239自走式联合收获机由割台、倾斜输送器、睨粒机、发动机、底盘、传动系统、液压系统、电器系统、驾驶室、粮箱和草箱等部分组成(图13-1)。其中割台和脱粒机是完成收割、脱粒、分离和清选的主要工作部件。牵引式联合收获机由拖拉机牵引，并由其动力输出轴驱动工作部件，这就省去了发动机和底盘，而需增加牵引架和传动轴。悬挂式联合收获机用拖拉机替换了发动机、底盘和驾驶室，而需增加悬挂架和传动轴。一、全喂入式小麦联合收获机用于收获小麦为主的联合收获机都是全喂入式的，其总体结构虽有差别，但工作过程都相同，主要工作部件的构造也大同小异。现以北京-2.5型自走式联合收获机为例，说明其工作过程。2/4/2023102/4/2023112/4/202312拨禾轮将作物拨向切割器。切割器将作物割下后，由拨禾轮拨倒在割台上。割台螺旋推运器将割下的作物推集到割台中部，并由螺旋推运器上的伸缩扒指将作物转向送入倾斜输送器，然后由倾斜输送器的输送链耙把作物喂入滚筒进行脱粒。脱粒后的大部分谷粒连同颖壳杂穗和碎稿经凹板的栅格筛孔落到阶状输送器上，而长茎秆和少量夹带的谷粒等被逐稿轮的叶片抛送到逐稿器上。在逐稿器的抖动抛送作用下使谷粒得以分离。谷粒和杂穗短茎稿经逐稿器键面孔落到键底，然后滑到阶状输送器上，连同从凹板落下的谷粒杂穗颖壳等一起，在向后抖动输送的过程中，谷粒与颖壳杂物逐渐分离，由于比重不同，谷粒处于颖壳碎稿的下面。当经过阶状输送器尾部的筛条时，谷粒和颖壳等先从筛条缝中落下，进入上筛，而短碎茎稿则被筛条托着，进一步被分离。由阶状输送器落到上筛和下筛的过程中，受到风扇的气流吹散作用，轻的颖壳和碎稿被吹出机外，干净的谷粒落入谷粒螺旋，并由谷粒升运器送入卸粮管(大型机器则进入粮箱)。未脱净的杂余、断穗通过下筛后部的筛孔落入杂余螺旋，并经复脱器二次脱粒后再抛送回到阶状输送器上再次清选(有些机器上没有复脱器，则由杂余升运器将杂余送回脱粒器二次脱粒)。长茎稿则由逐稿器抛送到草箱(或直接抛撒在地面上)。当草箱内的茎稿集聚到一定重量后，草箱自动打开，茎稿即成堆放在地上。2/4/202313图13-3所示为美国万国公司生产的1480型联合收获机，它是全喂入式轴流滚筒型。收割台和倾斜输送器与上述相同，轴流滚筒纵向配置，谷物由轴流滚筒的一端喂入，随滚筒的回转而作螺旋状推进运动，脱下的谷粒经凹板筛并由螺旋输送到清粮装置。茎秆则由滚筒的另一端排出，并由分撒器撤布在田间。这种型式的联合收获机上取消了庞大的分离装置——逐稿器。2/4/202314二、全喂入式稻麦联合收获机为了提高联合收获机的利用率，在设计时就考虑到稻麦通用的问题。但是，水稻和小麦的收获要求不同，主要是脱粒特性上的差别。小麦粒比较坚硬，而包裹的颖壳较松，用揉搓和打击的方法容易脱出。稻粒的外壳包裹较紧，但外壳比较脆弱，容易破碎而成米粒，影响贮存；且籽粒通过小的穗轴与茎秆相连，其连接力较强，因此用梳刷和打击的方法脱粒为宜。故现在用于收获小麦的脱粒装置绝大多数采用纹杆滚筒，而用于收获水稻的脱粒装置多采用弓齿滚筒或钉齿滚筒。其次，稻谷表面粗糙带茸毛、潮湿，经滚筒脱粒后混有许多稻草毛(细碎茎叶)，其分离和清选要比小麦困难得多。此外，水稻田比麦田潮湿，行走装置要求的接地压力要小得多。2/4/202315现有的稻麦联合收获机有三种情况：1.装有纹杆滚筒的麦类联合收获机，改装后用于收获水稻。国内外生产的许多麦类联合收获机在出厂时就带有水稻收获部件，即钉齿滚筒和履带行走装置等。需要收获水稻时，将纹杆滚筒卸下，换上钉齿滚筒，并对各部件作适当调整即可。如果稻田太潮湿，可将驱动轮胎换用半履带或全履带装置。2.装有钉齿滚筒的麦类联合收获机用于收获水稻。如GT—4.9B和4LQ—2.5型等，只要加以适当调整即可用来收获水稻。4LQ—2.5型联合收获机是双滚筒脱粒装置。第一滚筒是钉齿式，第二滚筒是纹杆式。收小麦时以纹杆滚筒为主，把钉齿滚筒的间隙放大，使其只起喂入和辅助脱粒作用；收水稻时，以钉齿滚筒为主，把纹杆滚筒的间隙放大，使其只起辅助脱粒作用。2/4/2023163.装有钉齿式轴流滚筒的全喂入式联合收获机可以兼收小麦和水稻。它的工作过程与切流型联合收获机稍有不同，图13-4所示为珠江-4型联合收获机的工作过程。首先作物被拨禾轮拨向切割器进行切割，割下的作物被拨禾轮拨倒在割台上。割台螺旋将割下的作物向左侧推送到输送槽入口处，由伸缩扒指将它转向送入输送槽，再由槽内的输送链耙将它作较长距离的输送而喂入轴流滚筒的左端。然后作物沿滚筒外壳内面的导向板作轴向螺旋运动。在此过程中，作物受到滚筒钉齿的多次打击和梳刷作用而脱粒。脱下的谷粒在离心力和重力作用下从凹板筛孔分离出来，并经筛子和风扇气流的作用，将轻杂物吹出机外，而干净的谷粒则落入谷粒螺旋。该螺旋把谷粒送至扬谷器，然后装入麻袋；长茎秆则沿滚筒轴向运动至右端，在离心力和排稿轮的作用下被抛出机外。2/4/2023172/4/202318三、半喂入式水稻联合收获机我国南方研制的水稻联合收获机大多是半喂入式的。这种机型的特点是有较长的夹持输送链和夹持脱粒链。脱粒时，只将作物穗部送入滚筒，因而保持了茎秆的完整性。因为茎秆不进入滚筒，机器上的分离装置可大大简化或者省去，耗用的功率也大为减少。采用的都是弓齿轴流式滚筒。为了保证脱净，夹持脱粒的茎秆层不能太厚，因而限制了它的生产率。因此，半喂入式水稻联合收获机都是小型的。图13-5为龙江—120型半喂入水稻联合收获机。它采用东风—12型手扶拖拉机的动力和底盘。割台是带扶禾器的立式割台。其工作过程与上述相同，但其中间输送装置分为三段；从割台输送来的作物，先由中间输送链倾斜向上输送，再由二级夹持链继续向上输送，最后由脱粒夹持链夹持脱粒。2/4/202319返回2/4/202320全喂入式谷物联合收获机的割台输送器有螺旋式和带式两种。带式能整齐均匀输送谷物茎秆，对作物高矮的适应性较好；但造价较贵，且受气候潮湿的影响较大，输送辊轴容易缠草，使用中需经常调整，用毕后还要将输送带拆下保管。现在，除个别产品外，已很少使用。螺旋式推运器在输送性能和对作物的适应性方面均不及带式；但它结构紧凑，使用可靠，而且耐用。全喂入式联合收获机并不要求谷物茎秆整齐输送，因此，螺旋式推运器在全喂入式谷物联合收获机上获得了广泛的应用。一、谷物割台(一)割台螺旋推运器割台螺旋推运器由螺旋和伸缩扒指两部分组成(图13-6)。螺旋将割下的谷物推向伸缩扒指，扒指将谷物流转过90°纵向送入倾斜输送器，由输送链耙将谷物喂入滚筒。2/4/202321割台螺旋的主要参数有内径、外径、螺距和转速等。内径的大小应使其周长略大于割下谷物茎秆的长度，以免被茎秆所缠绕。在大型宽割台上还要考虑到螺旋的刚度。现有机器上多采用直径300mm。螺旋叶片的高度不宜过小，应能容纳割下的谷物，通常采用的叶片高度为100mm。因而螺旋外径一般多为500mm。螺距的大小决定于螺旋叶片对作物的输送能力。利用螺旋来输送谷物，必须克服谷物对叶片的摩擦，才能使被输送物前进。为此，螺旋推运器的螺距值应为s≤πdtgα

2/4/202322式中:d——螺旋内径；α——内径的螺旋升角。为了保证螺旋对谷物的输送和提高输送的均匀性，螺距值一般都在600mm以下，多数联合收获机上取460mm。也可用经验公式s＝(0.8-1)D来决定，式中0为螺旋外径。为了保证谷物的及时输送，需要一定的螺旋转速。由于谷物只是占有螺旋叶片空间的一小部分，因此可按经验数据确定。一般在150～200r／min范围内，即可满足输送要求；对于大割幅和高生产率的机器，可选用较大的转速。由于输送的谷物不是充满螺旋叶片空间，因此，从螺旋叶片到伸缩扒指的输送过程为非均匀连续的，是一小批一小批地输送给伸缩扒指。如果伸缩扒指位于左右螺旋的中部，为了提高其喂入的均匀性，左旋叶片和右旋叶片与伸缩扒指相交接的两个端部，应相互错开180°。有的还装有附加叶片，延伸到伸缩扒指之中，也是为了改善割台螺旋推运器的喂入均匀性。2/4/202323(二)伸缩扒指伸缩扒指安装在螺旋筒内，由若干个扒指(一般为12～16个)并排铰接在一根固定的曲轴上(图13-7。曲轴与固定轴固结在一起。曲轴中心O：与螺旋筒中心O有一偏心距。扒指的外端穿过球铰连接于螺旋筒上。这样，当主动轮通过转轴使螺旋筒旋转时，它就带动扒指一起旋转。但由于两者不同心，扒指就相对于螺旋筒面作伸缩运动。2/4/202324由图13-7可见，当螺旋筒上一点刀B1绕其中心O转动90°到B2时，带动扒指绕曲柄中心O1转动，扒指向外伸出螺旋筒的长度增大。由B2转到B3和B4时，扒指的伸出长度减小。工作时，要求扒指转到前下方时，具有较大的伸出长度，以便向后扒送谷物；当扒指转到后方时，应缩回螺旋筒内，以免回草，造成损失。如果使曲轴中心O1绕螺旋筒中心O相对转动一个角度，则可改变扒指最大伸出长度所在的位置，同时扒指外端与割台底板的间隙也随着改变。扒指外端与割台底板的间隙应保持在10mm左右。当谷物喂入量加大而需将割台螺旋向上调节时，扒指外端与底板的间隙也随着增大，此时应转动曲轴的调节手柄，使扒指外端与割台底板的间隙仍保持在10mm左右。在多数联合收获机的割台侧壁上装有调节手柄，用以改变曲轴中心O1的位置；但也有个别联合收获机(如美国的JD-7700型)的伸缩扒指是不能凋节的。2/4/202325伸缩扒指的长度L和偏心距e的确定方法是，当扒指转到后方或后上方时，应缩回到螺旋筒内，但为了防止扒指端部磨损掉入筒内，扒指在螺旋筒外应留有10mm余量。当扒指转到前方或前下方时，应从螺旋筒内伸出。为达到一定的抓取能力，扒指应伸出螺旋叶片外40～50mm。在图13-8中，D为螺旋外径，d为螺旋内径，即螺旋简直径，L为扒指长度，e为偏心距。若D＝500mm，d＝300mm得L＝225～230mm，f＝65～70mm2/4/202326(三)割台各工作部件的相互配置在割台上合理配置螺旋、割刀和拨禾轮的位置是十分