..專業基金項目：四川省教育廳青年基金項目(編號：08202024)，四川省教育廳自然科學重點項目(編號：09202032)作者簡介：王和順(1975)，男，四川省西昌市人，博士，副教授，主要從事流體機械、測控技術的教學和科研工件，TelE-mail:wangheshun@.聯合收割機生產技術建設項目可行性研究報告目錄TOC\o"1-4"\h\z收割機技術歷史、現狀及發展趨勢 41.1聯合收割機的技術發展 41.1.1國內外收獲機械技術發展歷史 41.1.2國內外收獲機械技術現狀及發展趨勢 81.2聯合收割機主要結構 113.2.1割臺部分 133.2.2夾持輸送部分 163.2.3脫粒部分 173.2.4清選部分 203.2.5谷物輸送機構 253.2.6割臺升降控制部分 283.2.7 收割機行走部分 303.2.8 收割機的控制系統 331.3市場常見半喂入式水稻聯合收割機及其技術特點 373.3.1 國外常見品牌 373.3.2 國產常見品牌 423.3.3 國內外常見品牌性能參數對照 473.3.4 日本半喂入聯合收割機新成果介紹 481.4半喂入聯合收割機存在的技術問題 513.4.1發動機部分存在的問題 523.4.2脫粒不凈 543.4.3 夾持輸送部分容易堵塞 563.4.4 聯合收割機智能控制研究的關鍵問題 581.5水稻聯合收割機發展預測 583.5.1 半喂入式是水稻聯合收割機發展的趨勢 583.5.2 南方丘陵地區水稻聯合收割機發展預測 61參考資料 65產品方案的分析論證 662.1設計任務與基本原則 662.2擬定的半喂入聯合收割機總體結構分析 672.3割臺部及其方案論證 672.4夾持鏈輸送裝置方案論證 712.5脫離分離裝置方案分析論證 772.6清選裝置方案分析與論證 842.6.1清選裝置的功用與組成 842.6.2清選裝置分析論證 852.6.3清選裝置主要部件構造的分析論證 872.6.4清選裝置的傳動機構 892.6.5篩子和階梯抖動板的運動參數選擇 902.6.6小結 902.7行走傳動系統方案分析論證 912.7.1行走方式選擇 912.7.2履帶行走裝置 912.7.3履帶行走裝置的受力分析 922.7.4履帶轉向及驅動方式 932.7.5整機的行走變速方式 952.7.6發動機類型和選擇原則 962.7.7小結 982.8液壓系統的分析和論證 982.8.1聯合收割機上配置的典型液壓系統 982.8.2收割機上割臺部分液壓系統的分析 1002.8.3割臺升降液壓裝置的選取 1012.8.4靜液壓無級變速系統（HST）原理結構及其應用 1022.8.5液壓系統方案小結 1042.9總體方案 104參考資料 108生產技術方案分析論證 1123.1收割機產品生產組織形式 1123.1.1生產組織形式 1123.2收割機零件工藝技術方案 1133.2.1工藝成本及其影響因素分析 1133.2.2收割機工藝過程的一些基本問題 1143.2.3收割機工藝性相關因素及措施分析 1153.2.4沖壓工藝在收割機中應用 1173.3收割機部分零件加工工藝介紹 1173.3.1鏈條零件的加工工藝分析 1173.3.2收割機車身與底盤的連接工藝 1193.3.3附板加工工藝 1203.3.4聯合收割機圓筒形零件的加工工藝分析 1203.3.5收割機刀片毛坯的制造工藝 1213.4主要生產設備 1213.4.1沖壓設備 1213.4.2鑄造設備 1223.4.3焊接設備 1233.5小結 124參考文獻： 125..專業收割機技術歷史、現狀及發展趨勢谷物聯合收割機簡稱聯合收割機，在50年代初被稱作康拜因，是能夠一次完成谷類作物的收割、脫粒、分離莖桿、清除雜余物等工序，從田間直接獲取谷粒的收獲機械。在聯合收割機沒出現以前，脫粒機和機械收割機這些器械，大大提高了19世紀時的農業生產率。這使得用比以前少的工人去收割更多的谷物成為可能。但19世紀后期的這一發明，更進一步地提高了收獲效率。聯合收割機使收割與脫粒機結合在一個整件中，使農民能以單一的操作去完成收割和脫粒。聯合收割機按動力分為自走式及背負式，自走式機型又分輪式和履帶式；按進入脫粒方式分為半喂入式收割機和全喂入收割機兩種。全喂入式收割機，把莖桿全部輸入脫粒機脫粒，吐出稻桿基本破碎，實現稻草還田，機子造價也相對較低一些。半喂入式收割機收割稻谷后，只把谷穗輸入脫粒機脫粒，可以完整地吐出稻桿，稻草容易收集，但機子造價較高。使用聯合收割機收獲能大大節省時間和勞力，降低作業成本，提高勞動效率，減輕勞動強度，減少谷物損失，實現稻草還田，增加土地肥力。聯合收割機的技術發展國內外收獲機械技術發展歷史國內收獲機械技術發展歷史我國水稻聯合收割機的研制工作始于上個世紀六十年代。1965年廣東省農機所在鑒定牽引-60型聯合收割機后，開始研究軸流式脫粒裝置。1966年開始，先后與惠陽地區農機所惠陽縣農機一廠、廣東機引農具廠和佛山農機廠共同研制了配豐收-35拖拉機的“豐收-I型”、配套東方紅-54拖拉機的“珠江-2號”、配工農-Ⅱ手扶拖拉機的“工農-I型”懸掛式全喂入軸流型水稻聯合收割機。同時，廣東省農機所還研制了金屬覆帶行走裝置，解決聯合收割機下水田的問題。這一階段，各類水稻收獲機械研制工作己全而鋪開，為進一步發展水稻收獲機械打下了基礎。七十年代至八十年代初，中國農機院組織有關研究所，從原理到結構，從試驗性能到結構工藝性，對日本四大公司的半喂入聯合收割機作了全面剖析，并進行了大量的零部件試驗、研究，掌屋了設計技術。同期，全國開發研制了幾個品種，結構、性能達到了日本八十年代初水平。這一時期我國水稻聯合收割機技術發展較快，1972年組織了水稻聯合收割機殲滅戰課題組，分別在廣東的東莞、惠陽，江西的泰和及湖南等地集中了近六十名技術人員，進行了五種產品的研制工作，并定型了這類機型。采用了臥式割臺的輸送裝置、半喂入倒吊脫粒以及半全通用脫粒裝置等，使半喂入聯合收割機作業質量有顯著提高。但機器重量大、水田通過性和對倒伏作物適應性差，影響了推廣使用。這階段我國水稻收獲機械有了一定的發展，但是，重復研制多。據不完全統計，研制了約100種機型，其中通過省級鑒定的約有30種機型，而能夠生產的僅有幾種機型，大部分機型不具備投產條件，造成人力、財力和物力的大量浪費。為提高收割機的水田作業性能和對作物的適應性，浙江、湖北、江西、上海和福建等省市先后研制了3～5馬力專用或多用底盤收割機。主要機型有直接輸送側向條放的湖北“鄂100-3型”和“上海-90型”收割機，中間輸入側向條放的浙江“嘉興100-3”型、江西“南豐100-4”型收割機、福建“南靖-140”型和江西“萬安躍進-150型”集束堆放圓盤式收割機等。這類機型的割幅多在1米左右，具有較合理的作業速度，整機重量輕，并采用并列雙輪胎或超低壓寬斷面輪胎，提高了水田通過性。此外，中國農機院研制的帶簡易扶禾器的立式割臺收割機在一些地區也有推廣使用。1986年前后，中國農機院和浙江省農機所為減少大傾角割臺落粒損失，分別研制了小傾角立式割臺。浙江省將這種割臺成功地運用到半喂入聯合收割機，研制鑒定了“浙江-120型”，但其扶倒能力不如大傾角立式割臺。從1993年下半年開始，在持續兩年多的低谷徘徊之后，包括聯合收割機在內的整個農機市場開始走向復蘇，壟斷逐步被打破。由于水稻收獲機械是技術含量最高的農機，是水稻生產機械化的難點，也是各地發展農機化的切入點，加上水稻聯合收割機跨區作業取得的顯著效益和影響，水稻聯合收割機熱一直在持續。農機大企業、一些非農大企業和集團以及民營企業受利好和國家政策的影響也加盟水稻聯合收割機生產行列，如常柴、一拖、北汽福田公司、長江集團、金浪公司、柳林、三聯、星光等加入到研制、生產當中，大企業和集團憑借資金與技術優勢很快切入市場，并且大大提高了產品質量、性能和技術含量，使產品的升級、更新換代的能力顯著增強，推動了我國水稻收獲機械化的發展，據統計我國水稻聯合收割機生產廠家近300多家。在“九五”、“十五”期間國家把水稻收獲列入重點攻關項目組織科研單位、大專院校和企業進行聯合攻關，農業部南京農業機械化研究所、河北天同神農機械有限公司、黑龍江省農墾科學院工程所、山東工程學院、廣東省農機研究所、福建省機械研究院、江蘇省鋒陵集團等單位對割前脫粒技術進行了研究。這種機型采用了目前國際上最先進的梳脫收獲工藝、梳脫——莖稈切割整齊鋪放聯合作業的工藝流程，其作業的工藝路線是：梳脫裝置先將谷物梳脫下來，經輸送裝置送入復脫清選裝置中進行復脫清選，獲得干凈的籽粒，同時設置的切割裝置將梳脫干凈的草秸切割并整齊鋪放在田間，也有的機型配粉碎裝置或切碎裝置將莖稈切碎還田。東北農業大學工程學院研制的4ZTL-1800機型專利發明，為了利用摘脫滾筒作業速度快的優點，對上述摘脫臺進行重大改造：用氣流吸運脫出物，取消了螺旋推運器和中央輸送鏈耙，從而獲得充裕的空間以便設置禾秸的切割摟集裝置，實現了摘脫同時收割禾秸的聯合收獲。后者摟成條鋪于兩履帶之間通過。由于氣吸使得它對作物不同生長狀態的適應性增強，無論慢速或快速作業，落粒損失均較低。采用了軸流滾筒復脫，立筒篩與環形道垂直氣流清選機構，結構較簡單、造價較低。缺點是能耗比摘脫臺增加，但與其他類型相比較并不遜色，體積顯得龐大但體重增加不多，噪聲有所增大。2002年以后，水稻聯合收割機進入了進一步改進提高階段。出現了新的機型，如“湖州100-12"和“龍江-120"型等，此外，還有江蘇、上海和云南三省在“龍江-120型”的基礎上研制鑒定了“江南-120型”，湖北、江西等省研制的與12馬力機耕船配套的半喂入聯合收割機，分別于1980年前后鑒定定型。廣東省改進提高了“南粵-215”半喂入聯合收割機的整體拆裝方便性。中國農機院和福建等單位為“閩江-150"型研究設計了三角皮帶無級變速專用底盤，首先應用在國產半喂入水稻聯合收割機上，實現了作業的無級變速。同時，對刀片進行了技術攻關，對半喂入機型的主要零部件還進行了三化設計工作。浙江省等單位研制了輕型切割器等。中國農機院、廣東農機所和江西農機所等先后開展了脫粒部件的室內外臺架試驗研究，探討最佳的結構和運動參數。中國農機院對半喂入聯合收割機的主要工作部件——脫粒、分離和清選部件進行了室內臺架試驗研究工作。這些基礎工作為今后我國水稻半喂入聯合收割機的發展和產品系列化做了技術準備工作。國外收獲機械發展歷史18到19世紀，在英、美等國曾有許多人研制和設計聯合收割機，其中有的人還獲得了專利或制造出了樣機，但基本都不具備實用價值，未能得到推廣。1799年英國最早出現馬拉的圓盤割刀收割機；1822年在割刀上方增加了撥禾裝置。1826年出現采用往復式切割器和撥禾輪的現代收割機雛型，用多匹馬牽引并通過地輪的轉動驅動切割器。1831年，美國農民發明家麥克科密克（C.McCormik）設計制作出第一臺由兩匹馬牽引的聯合收割機，其收割效率超過了30個人工，這是聯合收割機研制的重大突破。此后，麥克科密克一直致力于聯合收割機的改進和制造，他生產的聯合收割機供不應求。到1870年，他制造的大型聯合收割機由40匹馬牽引，收割幅寬達30米，收割機上還裝有麥秸打包裝置。1889年，美國人貝斯特（Best）設計制造出第一臺由蒸汽機驅動的自走式聯合收割機，一天最多可收割50多公頃農田。此后，又相繼誕生了由內燃機驅動的自走式聯合收割機。20世紀20年代，聯合收割機首先在美國的小麥產區大規模使用，隨后迅速推廣到了蘇聯、加拿大、澳大利亞和西歐諸國。1920年以后由于拖拉機的普遍使用，同拖拉機配套的收割機開始取代畜力收割機。日本是世界上半喂入式水稻聯合收割機(以下簡稱半喂入聯合收割機)技術最先進的國家。半喂入聯合收割機擺脫了歐美全喂入式的傳統結構，具有機器小、適應性強、可靠性高、效率高等優點。作為適合亞洲水稻農作的高性能機械，半喂入式聯合收割機完全損失小，拆裝簡便、操作舒適、電子自動監控、稻、麥均可收獲等特點，能在小田塊、高濕爛田進行作業。經過幾十年的砰究和改進，日本半喂入聯合收割機技術非常成熟。目前主要生產企業有久保田、井關、洋馬、三菱四個公司，年產量10萬臺，市場保有量120萬臺，實現了水稻生產機械化。韓國有國際、東洋、LG、大同四個公司。它們從1975年開始，分別引進久保田、井關、洋馬、三菱四個公司技術，并在日本機的基礎上結合本國特點進行了國產化，到90年代，聯合收割機機收面積達到85%。國內外收獲機械技術現狀及發展趨勢國內現狀及發展趨勢隨著農村城市化的進程，越來越多的耕地被占用，糧食的總產量在逐年減少。一些農學專家為了解決我國糧食問題正在研究超級雜交稻，畝產在700千克以上的雜交水稻已經問世，并逐步在大面積推廣。超級雜交稻最高畝產可望達到900千克。截至2004年底，超級稻新品種在四川、福建、湖南、安徽、遼寧、浙江等水稻主產區已累計推廣1000萬公頃。據悉，我國將在廣東、福建、湖南、湖北、江西、江蘇、浙江、安徽、四川、重慶、吉林、遼寧等12個省市率先啟動實施超級稻示范推廣項目，力爭短期內超級稻推廣面積達到400萬公頃。超級雜交稻與現有水稻的特性差別很大，單產高、長勢密、莖稈粗、稈青葉茂、含水率高。收獲這種水稻，對現有全喂入和半喂入機型在技術是一個嚴峻的挑戰，現有推廣使用的聯合收割機都不適應超級稻的收獲，脫粒裝置處理容量與高產大流量不匹配，稈青葉茂的作物在大流量的條件下分離更加困難。如何解決這種高產超級稻的收獲問題已引起收獲機械專家們的注意，也已成為科技領導部門重視和關注的問題。有些收獲機械專家認為，割前脫粒（梳脫式）機型由于作業時莖稈不進入機器中，可以減少機具對物料的處理量、降低損失、減少功耗、提高工作效率，是解決超級稻收獲的理想機具之一。在我國xx些地區近年因為稻草作為工業原料的用途迅速增加，用戶要求整草的呼聲很高。寧夏中衛地區對水稻莖稈保留有強烈的要求，主要用于大棚及苗木覆蓋；有的地區用莖稈作為食用菌的培養基。很多地區梳脫式收獲后整草回收每畝草秸可售180～200元，給農產帶來可觀的經濟效益。對全喂入機型草秸不能回收，割茬高反映強烈，有些地區全喂入機型已不受歡迎。河北省正在進行一項研究，小麥收獲時在田間保留秸稈不切割，夏季種植玉米時采用免耕種植方式，以利于保墑，玉米產量也增加。黑龍江省正在進行一項試驗和研究，水稻收獲后保留莖稈不割，下茬種植時僅在要插秧的行上采用免耕或少耕法，莖稈腐爛氨化后既增加了土壤肥力，又減少了病蟲害。農民要求秸稈完整性的需求將促進梳脫式機型和半喂入機型的發展。當前主流機型的發展是在保證良好性能的前提下，向高效、大功率、大喂入量方向發展，以提高生產率；對收獲損失率低、高清潔度的主要工作部件的研究更為深入，研制單滾筒或雙滾筒縱置的軸流式脫粒分離結構；新材料和先進制造技術的廣泛應用使產品性能更好、可靠性更高；以人為本，廣泛應用機電一體化和自動化技術，向舒適性、使用安全性、操作方便性方向發展；向智能化收獲機發展，使操縱、調節更加靈活、快捷、方便。我國地形復雜，水稻種植的農藝、作物品種、土壤情況、水文條件相差較大，單一的水稻收獲機械不可能適用所有的水稻收獲，加上自然條件和經濟因素的影響，多品種、多機型將成為近一段時期內水稻收獲機械的發展特點。在工業發達國家，水稻收獲機械已經有了長足的發展，除了具有傳統的基本功能外，自動化控制秸稈堆放處理、自動打包等技術也在水稻聯合收割機上得到了應用，這也必將成為我國水稻聯合收割機發展的主要方向。全喂入式水稻聯合收割機須用切流脫粒滾筒加軸流分離滾筒，小型機以橫置、大型機以縱置為宜，目前以深受廣大農場及農村用戶認可。半喂入式水稻聯合收割機宜積極發展國產機型，不宜盲目模仿追求現代化，要善于簡化以降低成本。割前摘脫式水稻聯合收割機的誕生，必將在將來的市場競爭中占有一席之地。我國水稻收獲機械的發展任重道遠。國外現狀及發展趨勢目前，國外農戶越來越趨向使用大功率和可靠性高的聯合收割機。為了適應這一市場發展的需要，近年來，國外聯合收割機生產企業均對聯合收割機產品進行了大量的技術改進：如增大分離系統結構尺寸，裝用大功率發動機，采用電子和信息技術系統等。在近期推出的一些攪龍式聯合收割機產品上，主要的技術改進就是為了提高收獲質量（包括作物秸稈和糧食）以及生產效率。以日本為代表的半喂入聯合收割機，整機造型更加美觀。其以人機工程為基礎，考慮了老年人、婦女操作的輕便性、安全性和舒適性。廣泛采用自動控制及報警系統、輕型材料、零部件的快速裝拆機構、電動式喂入深度調節機構、整機潤滑系統等；進一步加大發動機的配套動力；強化主要零部件、機架、割臺的強度和剛度，延長使用年限，從而降低使用成本。在行走機構上，大都采用液壓無級變速機構，懸掛式支承輪和在履帶中部設置可轉動支重輪，利于跨溝過埂，清除淤泥。其代表機型是久保田PR0481型聯合收割機。根據相關資料，國外近期推出的谷物聯合收割機大多采用結構改進后的新型分離系統，對作物秸稈的破碎率較低，并裝有脫粒回流性能監控系統。根據現行技術法規的要求，收割機所收獲的谷物產品必須清潔干凈，糧食顆粒不得有破碎現象，對收割作業部件的清潔度也有嚴格的質量標準規定。也就是說，聯合收割機產品必須完全滿足現行的技術法規要求，才準予上市銷售。當前，所有新型谷物聯合收割機的各種操縱控制系統，均無一例外地采用了電子技術和信息技術，并均普遍采用GPS系統，使聯合收割機實現最佳化的收獲作業。當前，國外大型聯合收割機的小麥日收獲最高可達到500噸。2007年11月的德國漢諾威Agritechnica國際農機展覽會上，出現了發動機功率達到550馬力的超大功率谷物聯合收割機，該收割機的收割作業割幅寬度達到10.50米，其谷物的小時收割量可達50噸。國外聯合收割機產品技術發展至今，已進入新部件、新結構加速發展的競爭時期，產品技術更新速度加快，幾乎每年都有采用新技術和新結構的產品問世。近年來，大部分聯合收割機產品均采用新型的轉子式切向分離系統，也可叫做混雜式分離系統，其結構形式已趨于多樣化。為了適應攪龍式聯合收割機向更大功率方向發展，國外不少聯合收割機生產企業采用一種輔助分離轉子機構，這種機構也可以叫做離心式分離器或流量加速分離器。此外，近來推出的新型聯合收割機上，廣泛采用了一種新型谷物流量調節器和一種行走平衡系統，可以極大地提高作業效率，尤其可以極大地改善聯合收割機的技術性能和作業質量。國外谷物聯合收割機近年來的技術發展趨勢，是逐步向完全自動化進行收獲作業的方向發展，大部分聯合收割機均已采用電子傳感器對所收獲的糧食質量進行不間斷監控，并隨時進行調控。近年來國外的一些大型農機展覽會上，不少新型聯合收割機還采用了新型的收割系統，所裝用的割臺的長度可調，這樣就進一步提高了聯合收割機收割油菜和黑麥的質量。為了提高聯合收割機的技術特性，國外谷物聯合收割機的放料漏斗增加了結構尺寸，并提高了安裝位置，使其容量最大可達11立方米。xx些聯合收割機的前進行駛速度最高可達30km/h，這一速度可在谷物收獲期間節省運送時間。對于在收獲作業時的秸稈處理問題，這也是所有聯合收割機生產廠家特別重視的一個問題。近年來，所有市場上銷售的大型聯合收割機的秸稈分布均達到了最佳化程度，但由于裝用了秸稈粉碎機，也引起了能耗增加。越來越多的谷物聯合收割機采用通過GPS輔助系統進行綜合管理，使其走上谷物收獲自動化的一個新階段。聯合收割機的割幅和作業質量的提高，不僅取決于收割系統和分離系統的設計，而且也取決于大量的附加裝置，包括遙感技術系統。顯而易見，大中型聯合收割機通過采用智能化邏輯程序，成功使用了大量的電子調節和操縱系統。由于電子技術的應用，使聯合收割機的使用效能達到最佳化。另外，由于采用了電子技術，也使得聯合收割機產品的作業質量得到保證。今后，聯合收割機將更為廣泛地使用各種軟件程序和數字邏輯設計技術。因為對于聯合收割機需要的操作方法和產品質量越來越嚴格。在應用程序邏輯方面的另一個好處是：對聯合收割機的駕駛和管理均可以采用電子系統進行自動化管理。同時，還可以對其實施的遙測技術服務和對一些組合復雜機械的故障診斷等。從國內外相關資料可以看出，半喂入水稻聯合收割機將朝著單人操作、智能化、高效、可靠、經濟實用方向發展。單人操作是指由駕駛員一人完成全部作業內容。目前，部分機型需要一名輔助接糧人員(帶糧倉的機型除外)，只有少數機型上裝有糧箱顯示器，并有滿箱報警裝置。這種裝有糧箱顯示器、滿箱報警裝置，能夠實現單人操作的技術將會隨著勞動力價格的上漲而被普遍采用。智能化，是指通過電腦對主要零部件的工作狀況進行監控、顯示、故障報警、自動選擇最佳工作狀態、執行駕駛員指令、自動停機等。由于各國國情不同，智能化適度有一定的差異。高效可靠、經濟實用是指:(1)通過增大發動機功率，強化結構，拆裝簡便、省力省時，減少非作業時間，提高生產率。(2)進一步完善、簡化結構，降低制造成本，提高整機可靠性。(3)技術上將會強化“實用、先進”的原則，追求聯合收割機的最大經濟效益，即生產企業效益、農機經營戶機收效益的最優化。另外，改善駕駛員的作業環境，減輕勞動強度，等效壽命設計等也是發展重點。聯合收割機主要結構聯合收割機由行走機構、動力傳動機構、割禾和輸送機構、脫粒機構、振動式篩選分離機構、谷物輸送機構等組成。其整體外形如圖3-1所示。圖3-1聯合收割機整體外觀示意圖1-割臺2-變速傳動系統3-脫粒部分4-切斷機構5-夾持輸送部分6-底盤部分作物進入割臺由扶禾器扶起、夾持后切割，通過中間輸送機構送到喂入深度調節機構，調整到適宜的喂入深度后；經喂入夾持裝置夾持輸送，經過脫粒工作部件脫粒后，稻草輸送到排草裝置，再通過切碎裝置分段切碎還田或整齊條放，堆放于田間。谷物與雜物經凹板分離后，由清糧裝置清糧。潔凈的谷粒集中于糧箱后分口裝袋。雜余物經復脫器復脫后，由輸送裝置送到清糧裝置再次清糧，輕雜物排出機外。圖3-2半喂入水稻聯合收割機傳動圖1-發動機2-微拖底盤3-復脫滾筒4-收割機離合器5-脫粒滾筒6-輸送攪龍7-撥禾輪8-割刀9-傳動輸送鏈小型收割機的動力裝置通常只有一個，即柴油機。通過傳動機構，將動力傳送到各個執行機構，如收割機的行走裝置，割刀的往復切割，攪龍的運轉等，維持收割機正常工作時所需要的動力。如圖3-2所示，為一小型半喂入式水稻聯合收割機的傳動示意圖。3.2.1割臺部分它由撥禾輪或扶禾機構、切割機構、割臺輸送機構及割臺框架等組成。其功用是完成割禾工作，并隨機把割倒的谷物集中連續不斷的輸送給輸送槽。割臺是半喂入式聯合收割機的主要技術難點之一，特別是莖稈導向桿、導向板形狀復雜，交接口多是制造的難點，也是故障的多發部位。根據收割機的不同特點，割臺有以下幾種不同的型式。帶攪龍輸送器的臥式割臺這種割臺工作時撥禾輪把作物撥向割刀，待割刀把作物割斷后，撥禾輪壓板隨即把谷物推倒在割臺上，由割臺攪龍集中運送給輸送槽。此種割臺使用的歷史最長，變化不大，所以亦稱它為常規型割臺，目前各國的全喂入自定式類型的聯合收割機都采用了這種型式的割臺。其特點是適應性好；稻、麥和豆類都適用，割幅大、小都可以用。此外它工作可靠。缺點是結構復雜、重量大。帶攪龍輸送器的臥式割臺外形如圖3-3所示。圖3-3帶攪龍輸送器的臥式割臺輸送帶式臥式割臺這種割臺和上述第一種型式的割臺基本相同。所不同的是割臺輸送裝置用帆布帶輸送或帶撥指的鏈條輸送代替了攪龍輸送裝置，因此割倒在割臺上的谷物莖稈能整齊的向一側輸送，這是這種割臺的最大特點。所以這種割臺既可用在牽引式聯合收割機上，亦可用在具有臥式割臺的半喂入式聯合收割機上。此外它和上述第一種割臺一樣具有較好的適應性，即可適應收多種作物，另外割幅大小和速度快慢都可用它。因此它是目前半喂入式收割機的主要割臺型式之一。但因這種割臺割倒后的谷物成縱向鋪放在割臺上，所以割臺的縱向尺寸較大，因之造成整臺收割機長度大。這將降低機組的靈活性，同時因前伸重量大使機組重心前移。其外形如圖3-4所示。圖3-4輸送帶式臥式割臺立式割臺這種割臺的工作原理與臥式割臺完全不同，工作時割刀把谷物切斷后，靠機組一定的前進速度，借助未割谷物對已割谷物的擠壓作用，使已割谷物在割臺上保持瞬時直立狀態而達到直立輸送的目的。谷物直立橫向輸送是靠上、下兩條裝有撥齒的立式鏈條或平皮帶輸送的。因為這種割臺割倒后的谷物不是臥倒而是直立輸送，所以割臺縱向尺寸可以大為縮短，重量也輕，結構也比較緊湊，此外對作物的高矮具有較好的適應性，因此這種割臺目前被廣泛的應用。常見的半喂入式水稻聯合收割機多采用立式割臺，如久保田公司的PRO208、PRO488系列，洋馬公司的Ee-60，國產的如鋒陵4LBZ-150型、宇成4LBZ-150型、開元4LBZ-100型也都采用了這種割臺型式。如圖3-5所示。圖3-5立式割臺旋轉式割臺這種割臺采用的是圓盤式割刀，如圖3-6所示。工作時，割刀本身相對于割臺來說，既作公轉又作自轉，由于割刀的自轉而把作物切斷。切斷后的谷物由攬禾機構欖住成束的交給夾禾輸送裝置運走。這種割臺的優點是：工作時割臺振動小，對收倒伏作物有一定的適應性。適用于低速和割幅不大(一般割幅不超過1.2米)的小型半喂入式收割機。它的缺點是結構復雜、前伸重量大、割臺損失控多且難于回收。圖3-6旋轉割臺由于聯合收割機的種類不同，收割作物種類也不盡形同，因此割臺部分的組成也有所差異。如在我國北方地區廣泛應用的全喂入式聯合收割機，由于小麥秸稈挺立，因此割臺中割刀前面只有撥禾輪而沒有扶禾器，且其質地較脆，因此容易割斷。而南方地區廣泛種植的水稻，由于其易倒的特性，因此需要在割臺的前部設置扶禾機構。具體采用哪種割臺型式，要綜合考慮多方面的因素，選擇最佳的結構型式應用到實際設計中去。3.2.2夾持輸送部分圖3-7所示為xx型號半喂入式聯合收割機夾持輸送部分的示意圖。夾持輸送裝置在半喂入聯合收割機中是較關鍵的部件。夾持輸送機構是聯合收割機上不可缺少的工作部件，依靠它把切割、脫粒和清糧等互相獨立工作的工作機構有機的聯系起來，使它們協調的進行工作。夾持輸送裝置的作用是將用扶禾器整齊的扶起，按要求的割茬進行切割后的作物連續的喂入給脫粒裝置。在莖稈根部和穗頭整齊的情況下進行脫粒時，脫粒損失少。如圖3-7所示，切割下來的作物是用帶撥齒的鏈和皮帶來輸送的。為了使作物在最適合于脫粒的狀態下輸送，在不同的機型上采取了各種不同的措施。莖稈輸送裝置采用了長皮帶和鏈條，這些物件伸長時會引起輸送不可靠，或者不能輸送，必須定期張緊。圖3-7半喂入式收割機夾持輸送裝置(a)圖1-穗頭輸送鏈2-莖桿根部輸送鏈(b)圖1-穗頭輸送鏈2-莖桿根部輸送鏈3-輸送壓桿輸送裝置的臺面、臺面的形狀和材質對輸送效果有很大影響，對壽命也有影響。另外，輸送裝置對脫粒也有影響，所以有必要根據作物長勢情況設置調整輸送裝置的機構。尤其是對帶橫向輸送形式的脫粒裝置的半喂入聯合收割機來說，為減少由莖稈長短不齊引起的脫粒損失，這種機構是不可缺少的。一般都采用調整輸送裝置的方式，但也有調整脫粒裝置的。在現有的大中型半喂入聯合收割機中，谷物在整個輸送脫粒過程中，作物經割刀切割后需多次轉向，需要在幾條不同的夾持輸送鏈之間進行傳遞。由于需要考慮到稻谷的輸送、轉向和不同夾持鏈條間銜接配合問題，因此如何設計夾持輸送部分，是聯合收割機的一大技術難點所在。夾持裝置通常是由鏈條和帶有彈簧的按壓裝置組成，靠彈簧的彈性力對輸送進來的谷物進行加緊的。如圖3-8所示。圖3-8夾持輸送器1-彈簧2-夾持臺3-夾持輸送鏈3.2.3脫粒部分脫粒是收獲過程中最重要的作業項目之一，脫粒分離裝置的功用是將谷粒從谷穗上脫下，并且在脫粒的同時盡可能的從脫出混合物(有谷粒、短莖稈、穎殼和雜物等組成)中將谷粒分離出來。脫粒分離裝置是聯合收割機的核心部件，在很大程度上決定了整機的工作質量和生產率。對脫粒分離裝置的主要要求是脫粒干凈；谷粒損失和損傷少；分離性能好；通用性好，能適應多種作物及工作條件的變化；功耗低；能滿足不同地區對莖稈的不同要求。其主要由脫谷滾筒、凹板篩和附有導向螺旋的蓋板等組成。脫粒裝置的基本脫粒原理有以下幾種：(1) 碾壓脫粒：靠脫粒元件對谷穗施加壓力而使谷粒脫粒，作用在谷粒上的力主要沿谷粒表面的法向，使谷粒與穗軸之間形成剪切破壞，同時存在沿谷粒表面的切向力也起脫粒作用。(2) 梳刷脫粒：將谷穗通過排列較密的脫粒元件的縫隙，靠脫粒元件對谷粒施加拉力和沖擊力將其脫粒。(3) 沖擊脫粒(打擊脫粒)：靠脫粒元件與谷物穗頭之間相互沖擊使谷物脫粒。(4) 揉搓脫粒：靠脫粒元件對谷物及谷物之間的相互揉搓進行脫粒，主要是切向力。(5) 振動脫粒：利用脫粒元件對谷物施加高頻振動進行脫粒。不論何種機械脫粒裝置進行脫粒時都不是采用的單一原理，都是多種脫粒原理的綜合應用。圖3-9所示為一脫粒裝置整體結構圖。整個脫粒裝置的工作過程是，被割刀割斷了的稻谷，由夾持輸送裝置輸送到脫粒滾筒處，滾筒上的滾齒對谷物穗部進行脫粒。打落下來的谷物首先落在凹板上面，短桿等體積較大的雜余物被篩選在外，谷粒則通過篩孔進入到清選裝置進行下一階段的清選工作。圖3-9脫粒部分整體結構示意圖1-脫粒滾筒2-凹板3-抖草筒4-雜余垂直攪龍5-吸風扇6-雜余水平攪龍7-振動篩8-籽粒攪龍9-吹風扇聯合收割機脫粒分離裝置的種類按照不同的分類方式有以下幾種：(1) 根據作物喂入脫粒分離裝置的情況可分為半喂入式脫粒分離裝置和全喂入式脫粒分離裝置兩大類。(2) 半喂入式脫粒裝置根據工作時滾筒和作物相對位置不同可分為倒掛輸送側脫、平移輸送上脫和平移輸送下脫三種脫粒方式。(3) 全喂入式脫粒分離裝置根據喂入作物沿滾筒的運動方向可分為切流式、軸流式(橫軸流、縱軸流)及其組合方式。(4) 按脫粒元件的形式脫粒分離裝置可分為：紋桿式、釘齒式、弓齒式、齒板式、板齒式等，以及不同脫粒元件的組合式。圖3-10脫粒滾筒1-割臺2-喂入口3-梳導齒4-脫粒齒5-滾筒體6-輸送攪龍7-排草口圖3-10所示為脫粒滾筒的示意圖。可以將滾筒喂入端設計為一段截錐體，便于谷物軸向喂入。示意圖中，由割臺1割倒的稻谷，通過夾持輸送裝置送到喂入口2，然后由滾筒體5對谷穗進行脫粒。打落的谷物通過輸送攪龍6傳輸后，進行下一步清選工作；脫粒后的谷穗則通過排草口7輸送到機器外部。圖3-11半喂入軸流型脫谷機構1-夾禾機構2-滾筒3-凹板篩4-集谷攪龍5-排草輪目前常見的水稻聯合收割機多采用半喂入軸流型脫谷機構，其示意圖如圖3-11所示。這種脫谷機構其滾筒釘齒采用弓齒式，滾筒蓋板與凹板篩組成的圓筒不是封閉的，而是沿著滾筒軸向開有一條送禾通道。工作時，割臺送來的谷物，由夾持輸送鏈把作物根部整齊的夾住，然后輸送到脫谷機構。禾穗部分進入脫谷室內，而禾根部分則由夾持輸送鏈夾住沿著滾筒軸向移動，谷物在作軸向移動的過程中由于禾穗不斷受到滾筒弓齒的梳刷、打擊和震動，把谷粒脫了下來。脫下的谷粒穿過凹板篩落到清糧室或集谷攪龍上，而完整的禾稈則由出口端由夾持鏈送出去，或整齊的鋪放到田地上或聚集成束的放到田地上。這種脫谷機構不僅解決了整稈問題，而且谷物中的雜物也比較少，再者因莖稈不進入脫谷機構內，所以消耗的功率也比較少，是目前南方水田地區一種比較理想的脫谷機構。3.2.4清選部分經脫粒裝置分離出來的谷雜混合物中除谷粒外還有雜余、短莖稈、穎殼、塵粒等夾雜物。清選系統的功用是把混雜在谷粒中的輕雜物清除出去。谷物脫粒后對谷雜混合物的清選分離是谷物收獲工作的重要組成部分，清選是利用谷粒和雜質的物理機械性質的不同將它們進行分離的。據它們尺寸大小的不同可以用篩子進行分離；根據兩者空氣動力學特性的不同可用氣流進行分離。在清選中脫粒物的空氣動力學特性一般用臨界速度(漂浮速度)來表示。所謂的臨界速度，就是當物體在垂直氣流的作用下，氣流對物體的推用力等于物體本身的重力時，氣流本身所具有的速度。顯然氣流的速度高于物體的臨界速度時，物體將被帶走。如果只用篩子清選，夾雜在雜余中的谷粒直接穿越篩孔的機會就較少，雜余也較易堵塞篩孔，若再加上氣流清選，可將輕雜余吹離篩面，并將不少余雜吹走，便于分離，故在大中型聯合收割機上多采用氣流和篩子相結合的清選分離。為了簡化結構，減少整機重量，不少單位采用不設清選篩，只用氣流清選的清選系統。清選系統是谷物收獲機械的主要工作部件，它對整機工作質量的好壞有很大影響，直接影響著聯合收割機的清潔率、損失率、生產率等多項指標，也是關系著整機機構復雜性和機體大小的關鍵因素。目前常用的清選系統主要有以下幾種形式。風機——振動篩型清選系統上世紀八十年代以前，我國使用的復式脫粒機、谷物聯合收割機普遍采用往復式平面振動篩和離心風機組成的風機—振動篩型清選系統。這種傳統的風篩式清糧裝置一般多為一、兩個風扇和兩、三個篩子組成，以三篩式為例，它利用抖動板與上篩、上篩與中篩、中篩與下篩之間的“落差”，配合氣流的作用，來提高清選質量，進行分離。這種清選系統經長期研究應用，已經發展得比較完善，但其性能的提高受其結構的限制，現已不得不靠增加風道或加長篩面的方法來提高其清選性能，這就使其結構更加復雜、龐大。且該種清糧裝置的篩架質量大，又是做往復運動，具有較大的慣性力，容易引起機器的振動和連接處的松動，且當物料較濕時，易堵塞網眼，使其濕分性能和可靠性較差。若將其配置于小型、微型聯合收割機，會出現動力不足、結構不配套或由于整機位置所限，結構過于簡單不能滿足清選要求。故它不適于小型、微型谷物聯合收割機。風機——圓筒篩型清選系統為了簡化結構，減少整機重量，提高清選能力，自上世紀八十年代起國內外開始了對一些新型的清選系統的研制，如風機——圓筒篩型清選系統，該清選系統以低速轉動的圓筒篩代替傳統的往復式平面振動篩，并配以離心風機或橫流風機進行清選。河南科技大學對圓筒篩型清選機構進行了多年的研究，論述了其流場中谷粒的運動軌跡及分離機理，并使清潔率達到了過國家要求的標準。它是一種較新型的清選系統，與傳統的清選機構相比具有結構簡單、生產率高、濕分性能好、震動小，工作可靠等優點，目前應用的也較廣泛。幾十年來，各國學者為了提高其清選性能，提出和研究了一些改進裝置，如改變篩筒截面形狀等，取得了不少成績。但其清選性能不夠穩定，還不能完全滿足生產需要。且該裝置對于干作物，尤其是后期收獲作物的適應性較差，不得不靠增加圓筒篩或風道來改善其清選性能。以上兩種清選系統均屬于篩子——氣流組合式的清選系統。圖3-12所示為xx款收割機的篩子——氣流組合清選系統的結構示意圖。它由上篩(魚鱗篩)、下篩(沖孔蜆殼篩)、風扇等組成。魚鱗篩的前部上方固定有一蜆殼篩。魚鱗篩孔的開度可根據作物的干濕和篩面脫出物情況進行調節，當作物較潮濕或篩面上脫出物較厚時，應將魚鱗篩孔的開度加大，使谷粒易于通過篩面，減少在篩尾的谷粒損失。反之，作物較干燥或篩面上脫出物較薄時，應減少開度，以減少雜物通過篩面。魚鱗篩孔開度的調節可以利用篩子尾部的螺母來實現。篩子的運動由曲柄連桿機構來驅動，在傳動鏈輪5上有一曲柄銷6，木連桿7的一頭與曲柄銷6相絞連，另一端與驅動搖臂8相連，驅動搖臂8、搖臂10與驅動軸9焊合成一體，搖臂的運動通過木軸承11使篩來回運動，這樣就將由傳動鏈輪傳來的回轉運動轉變為篩子的往復運動。上篩和下篩由同一驅動軸驅動，驅動軸在上、下篩的中間，因此工作時上篩和下篩一前一后相對運動。經脫粒后的谷粒和短莖稈通過凹板篩漏到上篩上，脫出物中的細小輕雜物在落下過程中，由于受到風扇氣流的作用，被吹出機體外，較大的短莖稈則被魚鱗篩片的阻留不能穿過篩孔，最后由于篩片的推逐而被拋出機體外，而飽滿的谷粒落到魚鱗篩面后，由于篩子的往復抖動而穿過篩孔落到下篩再進行清選。穿過魚鱗篩的谷粗和部分輕雜物，由于受到氣流的再次吹選和篩孔阻留，輕雜物被逐出機體外，而純凈的谷粒則穿過蜆殼篩最后落到集谷攪龍，至此完成了全部清糧過程。圖3-12篩子——氣流組合式清選機構1-蜆殼篩2-魚鱗篩3-蜆殼篩4-風扇5-傳動鏈輪6-曲柄銷7-木連桿8-驅動搖臂9-驅動軸10-搖臂11-木軸承12-吊桿13、14-滑谷板旋風分離型清選系統旋風分離器的分離原理是利用懸浮的顆粒(與糠雜相比)不易隨氣流方向的改變而迅速改變的特性，在旋流室內把顆粒從xx種氣體中分離出來，同樣也可以利用這種特性以及根據不同顆粒的懸浮速度的不同，對顆粒進行分類，即使懸浮物經過適當的不同通道，把懸浮顆粒分離分類。該裝置顯示了利用混合物各成分在漂浮速度和慣性力方面的差異達到分離農業谷雜混合物的可能性。關于氣流清選，HurburghJr,C.R曾做過大豆氣吸清選試驗，結果表明：氣吸式清選系統與篩選機構相比，在任一氣流速度(10～l9m/s)下，都移去了較少的可出售物和較多的雜質。同時旋風分離式氣流清選系統采用氣力輸送方式，這種輸送方式已較成熟，應用也十分廣泛。有數據表明，在輸送稻殼時采用氣力輸送是最理想的方式，其不但可以保證大喂入量，而且輸送穩定、安全可靠、可調性能也好。因此采用氣力清選、氣流輸送，省去了傳統風篩清選結構中的篩子及與篩子相連的傳動結構，從而使清選機構的結構大大簡化，重量也大大減輕，節省了動力。因此在谷物聯合收割機上采用旋風分離型清選系統是有一定依據的和發展前途的。簡易旋風型清選系統為進一步簡化結構，降低造價，一些單位利用氣流清選原理，在一些小型收割機上采用了簡易的風選裝置，這種清選系統，特別是采用了的異向直接分離原理的清選系統，雖提高了工作效率，但其損失嚴重，且在實際應用中，機手往往為了趕時趕量，采用快速行走，加大清選風速，使其損失更為嚴重。3、4兩種清選方式，都屬于氣流清選方式，也叫做無篩風選式。其原理說明圖如圖3-13所示。氣流清選方式是利用各種脫出物不同的空氣動力學特性來達到清選的目的。圖3-13風扇清選示意圖圖中，風扇產生的氣流，對從上方垂直落下的脫出物進行吹揚，這時落下的脫出物除受本身重力作用外，還受到氣流的作用力。飄浮系數較大的混雜物，受氣流的作用力較大，被氣流吹得較遠，而飄浮系數較小的谷粒，則落得較近，從而達到了清選的目的。近年來，為降低含雜率，科研單位和生產廠家對清選機構做了多項改進設計，主要有：(1) 增設二次回收裝置將原魚鱗篩尾落下的清選物(含雜余)通過新增設二次回收攪龍4重新送回清選篩清選(圖3-14)。(2) 增設雜余復脫裝置魚鱗篩尾部的脫出物(含雜余)經一組新增設的水平——垂直攪龍2送到復脫裝置，處理后從復脫器凹板篩進入魚鱗篩再次清選。復脫器由一組小型脫粒滾筒和凹板篩組成，從而有效地減少短莖桿數量并使難脫水稻品種帶粒小穗徹底脫粒，能有效地提高籽粒清潔度(圖3-14)。圖3-14雜余復脫裝置1-復脫裝置2-雜余垂直攪龍3-脫粒室4-籽粒垂直攪龍5-雜余水平攪龍6-籽粒水平攪龍(3) 應用“徑向風機——圓筒篩”清選裝置取消清選室魚鱗篩，以2個圓筒篩和一個徑向風機取而代之，形成雙篩雙風機結構。從凹板篩分離的脫出物在離心風機的風力下，大部份籽粒在前圓筒篩落下，其余進入后圓筒篩清選，短莖桿等重雜質由徑向分機吸走排往機外(圖3-15)。圖3-15徑向風機清選裝置1-輸送槽2-凹板篩3-徑向風機4-前圓筒篩5-后圓筒篩6-離心風機7-攪龍徑向風機的工作原理與離心風機不同，它殼體兩端封閉，中間部份敞開。當葉輪在殼體內轉動時，氣流在其內部形成一個低壓中心，使風機內外產生很大壓力差，外部氣流在風扇的整個寬度上徑向吸入，穿越葉輪的進口風葉柵，隨后從擴散管排出。其特點是氣流從兩維空間內流過葉輪，因而氣流比較均勻；沒有側向進氣口，不受側向風的影響；在相同轉速下，為獲得相同的出口速度，葉輪直徑幾乎只有離心風機的一半，因而結構緊湊，功率消耗小。研究表明，從軸流式脫粒裝置分離出的脫出物比切流式多，約占總喂入量的55%～65%,脫出物中需清除的雜質占30%～35%，清選負荷大。風篩式清選裝置篩面氣流的合理分布要求是篩子前段應有適當長度的高風區，風速可隨縱向逐漸下降，篩尾風速可略有上升，以排出重雜質。前部風速7～8m/s，中部5～6m/s，后部1～2m/s。有關試驗表明，(糧箱)籽粒含雜率的71.5%是篩尾推出的短莖桿、空穗頭等雜質，這是由于篩尾風速偏低不能將其推出機外所致，篩尾風速過大將增大清選損失。因此含雜率較高。而“徑向風機圓筒篩”式清選裝置設在后上方的徑向風機有助于后部的重雜質吸走，從而有效地降低含雜率。3.2.5谷物輸送機構谷粒輸送機構是將從稻穗上打落下的谷物進行傳輸的機構。常用的谷粒輸送機構有以下幾種型式：攪龍式、帆布袋式、鏈指式、鏈耙式、刮板式、斗式、揚谷器和氣流式。由于各種輸送機構的結構型式和工作原理的不同，其適用范圍也不一樣，使用時應根據具體場合合理的選擇應用。下面簡要的介紹幾種常見型式。螺旋式輸送器（攪龍）攪龍在農、牧、副業加工機械上應用最為廣泛，除了單獨用于輸送外，還可以在輸送的同時對輸送物進行混合、壓縮、揉擯和洗滌等。谷物聯合收割機上的攪龍，主要用來輸送割臺割下的谷物和輸送脫粒后的谷粒等。其外形如圖3-16所示。攪龍輸送的特點是：適應性廣，可以水平輸送，也可以傾斜或垂直輸送；輸送韌可以是長、短莖稈，也可以是粒狀、塊狀、粉狀和糊狀的物料。此外它還具有結構簡單，堅固耐用，使用安全可靠，工作不受自然條件影響，且轉速可以在很大的范圍內變化等的優點。其缺點是：易于使輸送韌損傷和破碎，消耗的功率也比其它類型〔氣流輸送例外)輸送機構的大，通常大50～100%，并且要求喂入均勻。圖3-16螺旋輸送器1-螺旋2-輸送管3-活門刮板式輸送機構刮板式輸送機構（圖3-17）由固定在套筒滾子鏈上的橡皮刮板(或鐵刮板)和鏈輪及外殼等組成，刮板多為梯形。其特點是可以水平輸送，也可傾斜輸送，可以輸送粒狀、粉狀和糊狀的物品，在收割機上常用它來輸送谷粒及雜余。根據輸送機構的構造和用途不同，可以用下邊的鏈條(沿外殼的底部)或上邊的鏈條(沿外殼當中的隔板)來輸送物品。當用來輸送割倒的谷物時，則可改用鏈耙式，鏈耙式輸送機構與刮板式類似，不同的是刮板改用一段角鐵，角鐵兩端各固定在一條套筒滾子鏈上，為了減少刮板對輸送槽底的摩擦，在角鐵上裝上一塊與角鐵等長帶鋸齒狀的橡膠皮帶。圖3-17刮板式輸送器工作原理示意圖斗式升運機構斗式升運機構構造比較簡單(如圖3-18所示)，它由固定在皮帶上的升運斗、皮帶輪、外殼和喂入斗等部分組成。其特點是適宜于運粒狀的物料，不適宜于運潮濕多雜物的谷粒，故聯合收割機上不宜用它。但谷物干燥機、糧食加工廠和飼料加工廠中則廣泛應用它，多用作垂直輸送。圖3-18斗式升運機構拋扔器（揚谷器）拋扔器又名揚谷器，其構造如圖3-19所示，主要由揚升葉輪、傳動軸和揚升管等組成，它具有構造簡單、使用方便、易制造、重量輕等優點，因此目前被廣泛的應用在電動脫谷機和聯合收割機上，此外在飼料加工機械上也應用很普遍。其缺點是對均勻連續喂入很嚴格，如突然過量喂入時就會產生堵塞，同時對葉輪的轉速要求穩定，轉速下降時拋扔力不夠，也易造成堵塞。另外葉片和底殼容易磨損，所以葉片和底殼的材料應進行熱處理，以提高其耐磨性。圖3-19揚谷器構造圖工作時，揚谷器主要是利用其高速旋轉的葉片把物料拋扔出去，而葉片旋轉產生的強烈氣流則起輔助輸送作用。為了盡量利用氣流的輔助輸送作用，同時也為了提高輸送谷粒的清潔度，所以在出糧口的上方開設一排塵筒，它一方面能排除輕雜物，還可以作為揚谷器的工作信號(如發現排塵筒沒有混雜有輕雜物的氣流噴出時，則說明揚谷器被堵塞了，應立即停機)。為了減少物料揚升阻力，最理想的是垂直揚送，如果工作條件要求傾斜揚送時，其傾角也不應小于60°～65°。并且揚升管道最好是采用等截面的圓形管或方形管，以便減小對管壁的摩擦阻力。3.2.6割臺升降控制部分割臺升降機構是聯合收割機上的一個不可缺少的輔助機構，它可以根據實際工作的需要隨時把割臺升起或降下，并可以調整割茬的高低。一般情況下，對割臺升降機構主要有以下幾個方面的要求：(1) 反應靈敏，升降迅速，一般從最低位置升到最高位置最多不超過3～5秒鐘。(2) 主要在南方地區使用的收割機，割臺設計的提升高度，小型機的應不少于300毫米，中型機的應不少于500毫米，大型機的應不少于700毫米，否則跨越水溝或上下田埂時割臺易與地面碰撞。(3) 提升或下降過程中能穩定停留在任何需要的位置上。(4) 工作可靠。(5) 操縱方便、省力。(6) 結構簡單、易制造、造價低。割臺升降機構常用的有以下幾種型式。手桿式割臺升降機構當割臺要升起或降落時，由駕駛員扳動手桿再通過連桿機構把割臺升起或降落。它的優點是構造簡單，易制造，工作可靠。缺點是操縱費力，升降的靈敏度也很低，因此它只適用于小型收割機上。例如湖州100-12型半喂入聯合收割機上就用這種升降機構。機械式割臺升降機構機械式割臺升降機構的主要工作部件是蝸輪蝸桿，由蝸輪帶動絞盤通過鋼絲繩帶動割臺升起或降落，之所以必須要蝸桿蝸輪，是因為蝸輪蝸桿可以正轉，也可以反轉，同時本身有自鎖作用，這正是割臺升降機構所需要的三個位置：即升、降和中立。帶動蝸輪正反轉的機構常用的有錐摩擦輪、錐齒輪和圓柱齒輪等(如圖3-20所示)，這種升降機構只用于配套在手扶拖拉機上的小型收割機上。圖3-20機械式割臺升降機構1-主軸齒輪2-提升齒輪3-齒輪托架4-蝸桿軸齒輪5-蝸桿軸6-換向撥桿7-中間齒輪8-下降齒輪液壓式割臺升降機構利用液體壓力通過油缸柱塞的往復運動，帶動杠桿，使割臺實現升降工作。這種升降機構的優點是：反應靈敏，起落迅速，操縱省力方便，通常大、中、小型收割機都用它。在大、中型懸掛式聯合收割機上，直接利用拖拉機上的液壓機構來升降割臺。對于自走式聯合收割機，其割臺具備有較理想的液壓升降機構，結構比較緊湊，是割臺升降最常用的型式。聯合收割機割臺液壓升降機構由兩個基本部分組成：一是懸掛機構，割臺通過懸掛機構與收割機機架相連接，而懸掛機構則由一系列杠桿和鉸鏈組成。它借助于杠桿和鉸鏈來升降割臺。二是液壓機構，它產生液體壓力，推動油缸柱塞，通過上述懸掛機構帶動割臺升降。圖3-21所示為xx型號液壓控制割臺升降系統的示意圖。圖3-21割臺升降液壓系統示意圖1-油泵2-三位四通閥3-安全閥4-貯能器5-油缸6-固定式節流閥收割機行走部分行走機構設計被認為是水稻聯合收割機的主要難題之一。要充分發揮收割機收割作業的優越性，除了收割、脫粒、清選和輸送等機構外，收割機還應當配備有性能良好的行走機構。針對水田收割機械的行走機構，我國的科研人員曾進行過大量的研究、研制和實驗工作，取得了很大的成績，已先后研制出了多種型式的水稻收割機的行走機構。現有水稻聯合收割機的行走機構，基本上有兩種型式，一種是輪式行走機構，另一種是履帶式行走機構，而以采用后一種型式的較多。輪式行走機構輪式行走機構的優點是：(1) 結構簡單、重量輕，輪胎是標準件，價格便宜。(2) 堅固耐用、拆裝方便。(3) 在路面或干地上行走時，機動性好，行走阻力也小。然而南方水稻收割機如果采用輪式行走機構時，則存在著極其嚴重的缺點，主要是：(1) 對自然條件適應性差，例如配中型拖拉機的全懸掛收割機，其機組的接地壓力約為1.1公斤/平方厘米，而采用履帶行走機構的收割機，其接地壓力要比輪式的小得多。所以輪式行走機構收割機在濕田或水田中工作時，下陷深，行走阻力大，拐彎困難，后輪側邊推起的泥團會影響下一行程割臺的工作。(2) 輪式行走機構跨越水溝和田埂的能力也差，所以轉移田塊時往往需要人工鋤埂、填溝，為它開路。為了改善輪子在水田中的附著性能，有些地區則加防滑鏈，有些地區別采用高花紋輪胎。履帶式行走機構由于履帶式行走機構具有如下優點：(1) 接地面積大，接地壓力小，下陷小，所以對水、旱田的適應性較好。(2) 拐彎靈便，拐彎半徑小。(3) 具有輪式行走機構無法比擬的跨構越埂能力。因此，它被廣泛的采用為水稻聯合收割機的行走機構。當然，它也有缺點：主要是重量大、成本高，結構復雜、易磨損、行走平穩性較差、在公路上行駛時易破壞路面等。但對于作為水稻聯合收割機的行走機構來說，其優點顯然是主要的。目前應用在收割機上的履帶有如下三種形式：(1) 全金屬履帶它具有易制造，耐用，部分零件磨損后可更換等優點，但在旱地上行走時平穩性稍差。(2) 金屬板嵌膠刺履帶它和全金屬履帶基本相同，不同的是履刺用嵌入的膠刺代替，這就改善了履帶行走的平穩性。(3) 橡膠履帶它具有結構簡單、易于大批生產、價錢便宜、消耗于自身的行走阻力小、行走平穩性好和不破壞路面等優點。但使用壽命較短，又無法修復。只能作為收割機專用，不能用作其它牽引作業。實踐表明橡膠履帶式行走裝置是水稻濕田收獲的最佳行走機構。但1995年剛面市時，普遍采用孔型驅動輪、后驅動、窄履帶和整體式剛性臺車(支重輪座)設計方案，進入角和離開角偏小，存在履帶強度差、易脫軌、接地比壓大、通過性差等問題。近年來，為了提高收割機的行走性能，對其底盤作了如下改進設計:(1) 由后驅動改為前驅動為降低重心高度，聯合收割機底盤均采用低置驅動輪布置。采用后驅動存在如下問題:① 由于行走器為環狀橡膠履帶，與驅動輪和導向輪的貼合性較差。而且履帶上帶為松邊，當張緊力不足時，易出現脫軌。② 履帶在濕地行走時，履刺插入并擠壓土壤，使土壤變形并產生驅動力。但前后履刺引起土壤的變形是不一致的。因為履帶支承面后部的履刺離開土壤時，還未離開土壤的其它履刺受到了額外的載荷。即履帶支承面從前到后的變形量逐個增大，后部附著條件變差。③ 履帶式行走機構接近角α一般均大于離去角β。由于低置驅動，β角小，易受爛泥與雜草堵塞而影響驅動輪正常工作。④ 由于操縱臺必須設在底盤前部，驅動輪在后方時，操縱機構不緊湊。因此，前驅動設計較為合理(圖3-21)。(2) 驅動輪由輪孔式(Φ312)改為輪齒式(Φ232)使履帶α角從25°增大到45°,提高了通過性。(3) 設置平衡輪支重輪中間一組改為可偏轉的平衡輪，提高了行走平順性。(4) 提高履帶強度履帶內芯鋼絲強度增大，使履帶的抗拉強度從1.79MPa增大到2.55MPa。(5) 增大履帶帶寬以帶寬350mm替代原300mm履帶，降低了接地比壓。(6) 加大了履帶軌距由原來的810mm增大到900mm以上，提高了橫向穩定性。(7) 改變支重輪配置方式由原來的行走梁兩側配置為外側懸掛。減少了掛泥掛草，方便保養。(8) 改進履帶導向桿設計由平直改為弓形，減小了履帶與導向桿的磨擦，延長了它們的使用壽命。以上改進設計使履帶行走機構的可靠性提高，行走性能改善。圖3-22所示為新、舊型式行走履帶對照圖。(a)舊式行走機構 (b)新型行走機構圖3-22新、舊型式行走履帶對照圖1-橡膠履帶2-驅動輪3-行走支架4-支重輪1-橡膠履帶2-驅動輪3-導向桿4-支重輪5-平衡輪5-張緊器6-調節螺母7-調節絲桿8-張緊輪 6-調節螺母7-調節絲桿8-張緊器9-張緊輪10-后支重輪11-行走梁總成履帶自走式全喂入聯合收割機一般將8.8KW手拖變速箱改進后作底盤變速箱。其級差變速設計和轉向制動裝置不太適應聯合收割機作業要求，近年來有如下改進設計：(1) 增設無級變速裝置。利用原聯合收割機液壓系統，加裝液壓無級變速裝置(HST)，與原變速箱機械傳動系統結合作為新的無級變速箱。可根據作物、地面情況實現高效作業。該項設計的技術繼承性和經濟性都較好。(2)以帶式制動器取代蹄式制動器。原轉向制動裝置是將原轉向軸中間截斷，用兩只銅套與中央傳動齒輪相接，并在其另一端增設蹄式制動器。由于銅套磨損，易引起齒輪嚙合間隙改變而造成轉向制動不暢，是該型聯合收割機故障最多的部位之一。新設計的制動器恢復轉向軸的整軸結構并采用帶式制動，提高了轉向制動機構的可靠性。(3) 以“整軸式多摩擦片制動器”取代“蹄式制動器”聯合收割機轉向頻繁，該項技術解決了牙嵌式離合器沖擊力大易磨損，蹄式制動片易磨損的不足。圖3-23所示為新型磨片式轉向制動裝置。圖3-23磨片式轉向制動裝置1-整體式轉向軸2-變速箱軸承蓋3-摩擦式4-鋼片5-彈簧6-撥叉7-滑動轉向齒輪8-中央傳動齒輪9-壓盤10-滾動軸承收割機的控制系統目前在工作部件的狀態監測與自動控制方面取得了不少科研成果。我國的聯合收割機也有較大的發展。性能良好的收割機，應在不超過允許損失量的前提下發揮最大的收獲效率。收獲質量的好壞與收割機本身的工作狀態、操作水平、作物性質及地面形貌等密切相關。大的行走速度可以提高生產效率，但行走速度的提高要受到眾多因素的限制。首先，行走速度太快，會使脫粒裝置過載，脫粒滾筒轉速下降導致損失量增加，甚至造成堵塞；其次，大的喂入量會使分離損失指數增加從而引起總損失量超標；此外，田間情況不佳，行走功率也在不斷變化。有必要對行走速度加以調整，以防止發動機過載熄火。聯合收割機工作時，駕駛員要密切注視機器的工作狀態，從各部件發出的噪聲中分辨異常聲音，以及早發現并排除故障。隨著聯合收割機日益向大型化、高速化發展，僅用人的聽力和視力去識別故障將變得越來越困難，這就迫切需要研究相應的故障監測手段與自動控制方法，對聯合收割機各性能參數進行綜合調整，這在客觀上也決定了聯合收割機向以計算機為輔助的機電一體化方向發展；另外，相關學科如自動控制理論、微機技術、動態測試與傳感器技術的高速發展，必然將其成果滲透于農業機械，從而加快農業機械化進程。因而實現聯合收割機自動控制對農業生產有著重要的意義。自動調平機構聯合收割機自動控制是從工作部件超載自動報警和減輕操作人員勞動強度的自動控制裝置開始的。坡地上的自動調平機構是最早用于生產的聯合收割機自動控制裝置，它利用U型連通器原理感知析組橫向傾斜量，當傾角大于允許值時，連通器膜片活塞接通電觸點，經電磁液流分配閥驅動調平油缸，保持機組傾角處在一定的范圍內。實驗證明，采用這種機構可使坡地上工作的聯合收割機損失量大大下降。行走速度自動控制行走速度自動控制的目的是使滾筒負荷穩定，保持合理的、均勻的喂入量，使整機損失量不超過允許值。保持滾筒負荷穩定一般有三種途徑：改變行走速度、改變割茬高度及改變割幅寬度。其中通過改變行走速度控制喂入量因易于實現、通用性強而得到廣泛應用。圖3-24a是機——液式行走速度控制原理圖。傳感器測量傾斜輸送器鏈條的浮動量，當其超過一定值時，拉絲拉動液流分配閥，使行走機構無級變速器的油缸動作，改變變速器的傳動比，從而使喂入量穩定在設定值附近。圖3-24b是電——液式行走速度控制系統圖。當谷物層厚度變化時，傳感器隨傾斜輸送器左右擺動，喂入量超過設定值時，觸點a接通，電磁閥左線圈通電，壓力油進入油缸下腔，驅動行走無級變速器，使行走速度下降；反之喂入量小于設定值時，b點接通。電磁閥右線圈通電，油缸上腔進油。行走速度加大，從而使喂入量穩定在一定的范圍內。范圍的大小由a、b兩觸點的位置確定。在久保田ZX3000半喂入式聯合收割機上，直接測量滾筒扭矩，通過電子回路，用電動機改變無級變速器中的油泵斜盤角度，從而調節行走速度，使負荷穩定。(a)機—液式行走速度控制原理圖 (b)電—液式行走速度自動控制原理圖圖3-24行走速度控制原理圖1-傳感器2-拉絲3-調節桿 1-傳感器2-橫桿3-線圈4-分配閥4-分配閥5-油缸6-無級變速器圓盤 5-油缸6-無級變速器圓盤喂入深度自動控制日本的半喂入聯合收割機廣泛使用了喂入深度自動控制裝置，YANMARTC系列收割機在滾筒入口處設置三個傳感器，如圖所示。當第一個傳感器探測到穗頭進入滾筒時，后面的兩個傳感器開始工作，以判斷穗頭是否處在第二和第三兩個傳感器之間，否則表明喂入深度不合適，系統發出指令，由油缸移動夾持鏈條的位置，直到臺適的喂入深度。圖3-25喂入深度自動控制圖1-脫粒滾筒2-傳感器（3只）3-喂入鏈4-喂入深度調節油缸5-分配閥脫粒滾筒轉速自動控制對于一特定的作物，脫粒滾筒轉速與喂入量之間應有良好的匹配關系，當喂入量增大時滾筒轉速應相應增加，以提高對作物的脫粒能力。研究表明，對于潮濕谷物，采用轉速自動控制后，谷粒損失量約減少75%，而谷粒損傷率只提高0.7%，這種系統同時檢測喂入量和滾筒轉速，根據喂入量變化及實際轉速相對于設定轉速的偏差，通過液壓系統和無級變速器控制滾筒轉速。這種方案當發動機過載時會導致控制失效。以上控制方法都是當被控量超過設定極限值時，系統才起調節作用，由于聯合收割機系統存在大延時，誤差變化難以及時掌握，往往使被控量在大范圍內起伏變化，系統控制指標產生振蕩，易于引起控制目標超差或滾筒堵塞，而且監測多用機械方式，不便于實現自動控制。割茬高度自動控制在大中型聯合收割機上，采用仿形液壓板控制割茬高度，以使割茬高度均勻。在小型聯合收割機上，一般在分禾器下設置檢測滑撬或位置開關，以控制割臺油缸動作，達到同樣的目的。如前所述控制割茬高度的另一個目的是使滾筒負荷穩定在一定的范圍內。先用傳感器檢測出株高，對應于株高，由液壓系統調整剖臺高度，使其不至于過低而增加脫粒與分離負擔，又不至于過高而漏割穗頭。除以上所述外，日本針對小型聯合收割機的特點，研究了自動操向、自動裝袋自動停車等問題，并在實驗室內試制出無人駕駛聯合收割機樣機，在自動檢測與報警方面，主要研究了滾筒、二次處理裝置、輸糧攪龍的過載報警及損失量檢測傳感器。總之，以往聯合收割機自動報警或自動控制，基本上是各自獨立處理，各參數之間彼此聯系不密切，如何利用先進的控制理論將多個參數綜合起來進行協調控制已成為今后聯合收割機自動控制的一個研究方向。市場常見半喂入式水稻聯合收割機及其技術特點3.3.1 國外常見品牌久保田PRO488-CN4-S50(日本)久保田在PR0481型基礎上專為中國市場而開發了PR0488型聯合收割機，該機型經過改良后能適應高濕爛田的濕田型機器。其具有以下幾個方面的特點：(1) 前伸量小的帶扶禾器的立式割臺① 扶禾器采用門形結構，前伸量小， 圖3-26久保田PRO488收割機實物圖割臺剛度好，不易損壞變形，轉向更靈活。割臺動力單向同步輸送，扶禾高度和速度可適時調節，滿足不同高度作物、不同脫粒難度品種和倒伏作物要求，對嚴重倒伏作物也能輕松扶起并順利輸送。③ 切割裝置采用動定刀組合及動刀左右雙驅動機構，割臺振動小，零部件不易損壞。④ 割幅寬，各鏈條交接口設計緊湊，交接平穩順暢，輸送平滑均勻整齊，不易堵塞。⑤ 割臺導軌采用實心方銅，提高輸送鏈條和鏈條架等易磨損零部件的剛度和強度。(2) 高處理能力的脫粒清選裝置① 采用下脫式軸流二次清選機構，結構簡單新穎，脫粒清選等各項性能指標極佳。② 大直徑超長單脫粒筒，凹板包角大，脫粒間隙可調，脫粒能力超強，降低籽粒破碎率，提高籽粒清潔度。上抬式脫粒筒，脫粒清選室可完全打開，清掃拆裝和維修保養方便。整體箱式大搖擺振動篩，多級篩分選，氣選方式并用，提高清選能力，改善濕脫性能。采用可更換的高強度鋼板篩網，并可根據實際情況增設唇形加強板、加強筋等方式來增強對難脫作物品種的適應性。高效率并能輕松裝接糧輸糧。(3) 大排量、高功率、省油的發動機普遍采用直噴式高速柴油機，動力強勁，功率大，油料消耗少。高速作業中體現低振動、低噪聲和低消耗的優異性能。動力儲備充足合理，可以承受大負荷作業，滿足7500—11250kg/hm高產水稻收割需要，收割優質高效。發動機高位采氣，3級濾芯過濾，吸入空氣清潔；冷卻進風口大，進風充足，散熱效果好。(4) 操作輕便的液壓行走無級變速機構行走變速采用靜液壓無級變速機構與簡單的齒輪式變速箱相結合的變速方式，操作舒適。單手柄液壓操作，動力變速時不必踩下主離合器踏板，只需扳動主變速桿即可實現，能最大限度減輕勞動強度。視野寬闊的操作臺，設計合理的組合操縱手柄，即使在滿載或陡急的彎道也能輕松駕馭，確保平穩操作。(5) 低接地壓力的橡膠履帶行走裝置普遍采用耐高濕爛田的輕型重量平衡設計，寬幅履帶、大行走輪、高離地間隙，使機器接地壓力小，適合中國地塊小、田埂多、濕爛田多及多季作業等惡劣條件，進一步改善了田間通過性，在濕地上也能更加平穩工作；可單獨更換帶輪內藏式履帶張緊螺栓，可快維修保養降低維修成本和時間。(6) 反應靈敏的自動控制報警裝置① 普遍采用了機電液一體化技術，實現模擬人工的自動化控制，在易發生故障或人工難以監測到的重要工作部位裝有先進的自動控制裝置，部分實現了自動監測和控制，大大降低了勞動強度。普遍采用高可靠性的液壓電氣裝置，能有效防止故障發生并延長使用壽命。水溫、莖稈堵塞和發動機油壓等各種自動裝置在儀表盤上能自動報警，令檢測更快捷容易。其性能參數詳表如表3-1所示：表3-1PRO488性能參數表整機尺寸長×寬×高（mm）4150×1900×2200整機重量（Kg）2220發動機型號V2203-M-DI-C-E-2型式立式水冷4缸沖程直噴式柴油機總排氣量（mL［L］）2197（2.917）額定輸出/轉速（ps（KW）/rpm）48(35.3)/2700燃油0#柴油（高等級）油箱容量（L）50起動方式起動馬達蓄電池（V·Ah）12·52行走部分履帶寬度×接地長度（mm）400×1300中心距離（mm）970平均接地壓力（Kgf/cm）0.213變速方式靜液壓無極變速（HST）變速檔次無極副變速3檔行走速度前進（m/s）低速：0~0.86標準：0~1.22行走：0~1.65后退（m/s）轉向方式電磁液壓式收割部收割行數（行）4收割寬度（mm）1450割刀寬度（mm）1436割茬高度范圍（mm）35~150脫粒深度控制系統自動/手動適應作物高度（全長）（mm）650~1300倒伏適應性（程度）順割：低于85°逆割：低于70°（麥低于45°）扶禾檔數3脫粒部脫粒系統下脫、單筒、軸流式脫粒部直徑×寬（mm）424×800轉速（rpm）505二次輸送方式螺旋攪龍二次處理方式再篩選螺旋桿齒篩選方式鼓風、吸引、分離筒、搖動篩選式卸谷部取谷漏斗式集谷箱容量（L（袋×50L））200（約4袋）卸袋口3切草部出廠樣式切草長度：50mm切草刀：齒形圓盤陶瓷洋馬4LBZG(J)-77B（Ee-60）(日本)洋馬聯合收割機Ee-60具有靈巧的機身與齊備的性能。糧倉容量為100升，400×1160mm的濕田履帶和能在濕爛地塊中保持重量平衡的糧倉組合,提高了濕爛田的通過性。收割機割臺可以左右滑動(最大15mm)。為保證潮濕作物的輸送,采用了傾斜角度比較舒緩的螺旋方式。另外,采用2段分割式軌道,方便堵塞清掃。圖3-27洋馬Ee-60半喂入聯合收割機實物圖表3-2Ee-60性能參數表整機尺寸長×寬×高（mm）2695×1540×1660整機質量（Kg）920發動機型號3TNV70型式水冷四沖程三缸立式柴油發動機總排氣量（L(cc)）0.854（854）額定功率（Kw（PS））10.3（14.0）額定轉速（rpm）2500使用燃料0號燃料油箱容量（L）13啟動方式電啟動行走部履帶寬×接地長（mm）400×1160中心距離800平均接地壓力（KPa（KPf/cm））9.6（0.098）變速方式HST液壓式無極變速變速檔速前進后退無極×副變速2檔行駛速度（m/s）前進=低速：0~0.63、高速：0~1.4（發動機轉速固定時）后退=低速：0~0.50、高速：0~1.08割臺部割臺行數（行）2分草桿前端間距（