玉米收獲機剝皮裝置工作原理及存在的問題與建議,農業(yè)機械化論文玉米是我們國家三大糧食作物之一，根據(jù)聯(lián)合國FAO數(shù)據(jù)庫最新統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，玉米在我們國家的種植面積為0．312億hm2，總產量為1．64億t，是僅次于美國的第2生產大國。據(jù)有關部門統(tǒng)計，2018年我們國家玉米機械化收獲水平為33%，與小麥、水稻機械化收獲水平相比差距顯著，已成為制約我們國家農業(yè)機械化發(fā)展的瓶頸。因而，必須加快推進玉米生產機械化十分是玉米收獲機械化。當下，在我們國家自走式玉米收獲機已經替代背負式玉米收獲機成為市場的主流產品。從當前國內市場上銷量比擬好的自走式玉米收獲機來看，部分2行、3行玉米機和全部4行玉米機均配置了剝皮裝置，帶有剝皮裝置的玉米收獲機占大多數(shù)。玉米剝皮裝置是玉米聯(lián)合收獲機的關鍵部件之一，其工作性能的好壞直接影響整機的作業(yè)效率、苞葉剝凈率、籽粒損失率等收獲性能指標。國外對玉米剝皮機構的研究起步比擬早，我們國家國內學者在國外研究的基礎之上進行進一步的研究，尤其是近期幾年，國內呈現(xiàn)出百花齊放的姿態(tài)。但是，國內出現(xiàn)的玉米聯(lián)合收獲機剝皮裝置的構造形式、剝皮輥型、運動參數(shù)等設定不一，而且工作性能不夠完善，適應性、可靠性不強，因而改良玉米聯(lián)合收割機的剝皮裝置，提高其工作性能還是我們國家農機科研工作者迫切需要解決的問題。1基本構造及工作原理1．1基本構造玉米聯(lián)合收獲機的剝皮裝置一般是由機架、剝皮輥組、壓送裝置、分布輪以及傳動裝置等部分組成，如此圖1所示。華而不實，剝皮輥組和壓送裝置是剝皮裝置的主要工作部件。剝皮輥組安裝在壓送裝置的下方，兩者之間留有一定的間隙。當前市場上的剝皮裝置多采用輥式剝皮原理，依靠剝皮輥對果穗苞葉的摩擦力，將苞葉剝除。1．1．1剝皮輥組剝皮輥組是玉米聯(lián)合收獲機剝皮裝置最主要的工作部件，對提高玉米果穗剝皮質量和剝皮裝置的生產效率具有決定性的作用。剝皮輥組在推送果穗至果穗箱的經過中，將玉米果穗的苞葉剝下，并將苞葉、莖葉混合物等雜物排出剝皮裝置。因而，剝皮輥的配置形式、外表形狀、材料、直徑、長度、安裝傾角以及轉速等因素將直接影響剝皮裝置的剝皮效果。剝皮輥組的配置形式主要有下面3種:1)平輥式配置如此圖2所示。平輥式配置的剝皮輥組構造簡單、成本低、工作效率較高。田間作業(yè)時，籽粒損失率及破碎率較低，不易啃傷果穗及籽粒，但對含水率較高的玉米果穗剝凈率不高。中國農業(yè)機械化科學研究院承當?shù)牟环中杏衩资斋@技術和裝備課題研制的4YZ244型自走式不分行玉米聯(lián)合收獲機采用的是平輥式排雜剝皮裝置。法國布光公司(BOUＲGOIN)生產的JLD610型自走式玉米聯(lián)合收獲機和福田雷沃生產的谷神系列也采用了平輥式剝皮裝置。2)V型配置如此圖3所示。V型配置剝皮輥的剝皮裝置，構造較簡單。但是，由于V形排列的只要一條溝槽，所以兩個上輥之間的距離并不大，這就要求果穗嚴格按一定的方向送入;假如果穗橫在剝皮輥上，由于上輥同向旋轉，在摩擦力和重力的作用下，果穗將向剝皮輥組的左下(或右下)方拋離而剝不掉苞葉。在無次序地把果穗送向該機構時，果穗將向剝皮輥組的一側方向偏移流動，使一邊剝皮輥超載，另一邊剝皮輥負載不滿，這就使得剝皮裝置的效率降低很多，而且剝皮效果差，剝凈率不高。所以，如今市場上V型配置剝皮輥的玉米聯(lián)合收獲機已經比擬少見了。3)槽型配置如此圖4所示。槽型配置的剝皮輥組有兩條溝槽，上剝皮輥之間的距離比V形排列的剝皮機構要大1倍，而且兩個上輥是相向旋轉的。這樣，玉米果穗在其外表的橫向分布較均勻，消除了V形剝皮輥組出現(xiàn)的一邊超載、一邊負載不滿的現(xiàn)象。同時，假如兩個上輥工作外表由不同材料制成、形狀也不同，則兩個上輥會對橫在上面的果穗產生一個相對旋轉的力矩，使果穗在輥上相對轉動并置于剝皮裝置的溝槽里，保證果穗沿溝槽按一定的方向移動，有利于提高剝皮效果和剝皮效率。田間試驗表示清楚，槽型配置剝皮輥的剝皮裝置，在作業(yè)經過中能夠獲得較高的剝凈率;但經常出現(xiàn)啃傷籽粒的現(xiàn)象，導致籽粒損失率和籽粒破碎率較高。當前，大多數(shù)玉米聯(lián)合收獲機的剝皮裝置都采用槽型配置的剝皮輥組，如烏克蘭的赫爾松收獲機廠生產的КСКУ－6系列玉米聯(lián)合收獲機、亨運通生產的4YZ－3系列玉米聯(lián)合收獲機和洛陽中收的開拓者系列的玉米聯(lián)合收獲機等。1．1．2壓送裝置壓送裝置對改善玉米果穗剝皮質量、提高剝皮裝置生產效率具有非常重要的作用，詳細有下面5項重要功能:1)把果穗壓向剝皮輥外表，進而增大剝皮輥與果穗苞葉之間的摩擦力;2)剖開果穗苞皮，促使苞皮蓬松，使剝皮輥更好地抓取苞葉;3)防止在剝皮的經過中果穗端部翹起來，以影響剝皮效果，而且這樣有利于避免果穗端部掉粒;4)周期性地放松、壓緊剝皮輥上的果穗，使其能繞本身的軸線轉動，進而使果穗四周的苞皮都能與剝皮輥接觸，提高苞葉的剝凈率;5)通過控制放松、壓緊剝皮輥上果穗的壓力及周期，能夠在保證擁有較好的剝皮效果的同時，使果穗以適宜的速度沿剝皮輥組的溝槽移動，以保證剝皮機構較高的工作效率。根據(jù)構造的不同，壓送裝置分為輪輻式和葉輪式，分別如此圖5、圖6所示。一般將輪輻式壓送器與平輥式配置的剝皮輥組、葉輪式壓送器與槽型配置的剝皮輥組相配套使用。當前，市場上葉輪式壓送器應用最廣泛，它由兩個或多個帶有多片壓穗葉片的葉輪組成。輪軸橫向剝皮輥，置于帶有彈簧懸架的擺動杠桿上，當果穗在葉輪下面通過時能抬起一定高度。該壓送器的輪葉通常由優(yōu)質橡膠制成，其周期性地將果穗壓向剝皮輥，能夠保證玉米果穗能順利地移動和翻轉。剝皮裝置一般配備前后4排葉輪，作用各不一樣:第1排(按果穗行進方向)是逐穗輪，起定量器的作用，能使果穗以一層通往剝皮輥;第2排是剖皮輪，它的轉速比第1和第3排決定果穗在剝皮輥上通過速度的逐穗輪的轉速都高，剖皮輪能把果穗的苞葉剖成嚴密的縱條;第3排是另一個逐穗輪，限制果穗的運動速度，以此來提高剖皮效率，并能防止果穗翹起;最后一排是壓穗輪，它能夠壓住果穗，以便讓剝皮輥扯去果穗剩余的苞葉，并將果穗拋離剝皮輥組。1．2工作原理玉米聯(lián)合收獲機剝皮裝置的工作原理:玉米果穗喂入到與水平呈一定傾角并相向旋轉的剝皮輥組與壓送裝置之間時，果穗在壓送器作用下，緊貼在剝皮輥上，并且在重力以及剝皮輥和壓送裝置不斷推進的作用下，沿剝皮輥外表向前滑動;由于兩剝皮輥間存在高度差且材質不同，所以對果穗苞葉的摩擦力也不同，進而使果穗沿本身軸線轉動;在旋轉和滑動的經過中果穗苞葉被破碎，并且當剝皮輥與苞葉間的摩擦力大于苞葉和穗柄的聯(lián)合力時，將苞葉剝下，再由對輥將苞葉排出剝皮裝置，剝凈的果穗沿剝皮輥向下滑行并被輸送到果穗集裝箱。由剝皮裝置的工作原理可知，改良剝皮輥組和壓送裝置的構造、材料以及優(yōu)化剝皮裝置的運動參數(shù)可加強剝皮裝置對苞葉的剔除能力，提高剝皮裝置的工作性能和工作效率，減少籽粒損失。2存在的問題及建議當前，玉米果穗剝皮是國內外尚未徹底解決的技術難題，市場上主要的幾種剝皮裝置都存在難以解決的技術缺陷。由于玉米剝皮裝置的作業(yè)性能指標不僅遭到本身構造參數(shù)、運動參數(shù)的影響，同時還遭到玉米果穗的物理特性等其他因素影響，因而開發(fā)設計出工作性能可靠、工作效率高的玉米聯(lián)合收獲機剝皮裝置還存在著很多難題。2．1剝皮技術難題玉米聯(lián)合收獲機上配置的剝皮裝置采用的均為輥式剝皮原理，依靠剝皮輥對玉米果穗苞葉的摩擦力，將苞葉剝除。當摩擦力增大時，果穗剝凈率增高，但相應的啃穗現(xiàn)象嚴重，脫落的籽粒也增加;反之，啃穗、掉?，F(xiàn)象減少，但果穗剝凈率降低。當前，玉米果穗剝皮裝置還沒有將剝凈率和損失率、破碎率統(tǒng)一到適宜的地步。在田間作業(yè)時，玉米收獲機由于在摘穗經過中會產生大量斷莖、碎葉等雜物，經常出現(xiàn)剝皮裝置被堵塞的現(xiàn)象，影響了整機的工作性能，降低了工作效率。綜上所述，應進一步加大對剝皮輥配置形式、外形尺寸等關鍵因素的研發(fā)力度，提高剝皮輥的工作性能及剝皮裝置剝凈率，降低果穗籽粒損失率和損傷率，同時提高剝皮輥處理斷莖的能力。2．2可靠性差，制造工藝水平低當前，市場上的玉米聯(lián)合收獲機剝皮裝置的可靠性差，作業(yè)時的穩(wěn)定性不夠高，尤其是其主要工作部件剝皮輥的工作可靠性和使用壽命較低，嚴重影響了玉米收獲機工作性能及作業(yè)的穩(wěn)定性。剝皮輥的可靠性和使用壽命與所選用材料、加工精度、裝配精度等因素嚴密相關。剝皮輥的制造工藝水平差，設備比擬落后，加工精度、裝配精度較低，致使工作部件磨損加快，工裝水平低，產品質量不穩(wěn)定。因而，應進一步完善玉米聯(lián)合收獲機的剝皮性能，提高其作業(yè)的穩(wěn)定性及剝皮裝置的可靠性。尤其是要加強玉米剝皮輥材質的研究，完善加工工藝，提高裝配精度，加強質量管理體系，保證產品質量，提高剝皮裝置的可靠性及工作的穩(wěn)定性。2．3互換性差，標準不統(tǒng)一當前，我們國家玉米聯(lián)合收獲機剝皮裝置的研制呈現(xiàn)出百花齊放的姿態(tài)，但是由于缺乏充足的理論設計根據(jù)，而且國家尚未制訂相關的標準，以致于剝皮裝置構造形式、剝皮輥型并沒有構成統(tǒng)一形式，運動參數(shù)也設定不一，零部件互換性差，難于實現(xiàn)玉米聯(lián)合收獲機的標準化生產。所以，應盡快制訂有關玉米剝皮裝置的標準，規(guī)范玉米剝皮裝置的研究與發(fā)展，提高并保證剝皮裝置相關部件的通用性和互換性。2．4種植農藝不統(tǒng)一我們國家玉米種植帶多樣，縱跨寒溫帶、溫帶、亞熱帶和熱帶生態(tài)區(qū)，分布在高原、丘陵、平原等不同地理環(huán)境;種植農藝多樣，有一熟、兩熟等種植農藝，種植行距也不統(tǒng)一;玉米生物特性差異較大，玉米品種多而雜，其果穗大小及苞葉嚴密度等生物特性差異較大。多樣的玉米種植形式極大地增加了玉米收獲機械化的難度，已成為制約我們國家玉米收獲機械化發(fā)展的主要因素之一。針對我們國家玉米種植形式多樣、農機農藝融合度不高的特點，應從長遠方向考慮，逐步統(tǒng)一玉米種植形式，逐步走上農藝與農機相匹配的道路，才能真正地實現(xiàn)農機農藝的融合，促進玉米收獲機械化的快速發(fā)展。但當前作為一個過渡期，能夠因地制宜地開發(fā)