水稻秸秆联合收获一体机的研究

刘英楠+衣淑娟+李衣菲+陶桂香

摘 要：针对水稻收获环节存在的问题以及目前水稻收获的要求，提出水稻捡拾、脱粒、打捆一体机的总体思路：通过对现有水稻捡拾、脱粒装置的改造，得出最佳结构形式和参数组合，完善目前现有的捡拾、脱粒装置；通过对水稻秸杆打捆机结构的研究，实现边收割边打捆，收割完成，打捆结束一体作业。

关键词：水稻秸秆收获一体机；工作原理、打捆

引言

作为人们日常生活中的主要粮食水稻来说，它的副产品水稻秸秆的用途非常广泛，不但可以粉碎后作为有机肥料使用而且还可以二次加工为工业所利用。水稻秸秆作为木材代替品，有很多的用途，比如制造建材、造纸原料等；同时，作为牛、羊、马的饲料又具有较高的营养价值。除此之外，还可以作为菌类的培养基以及生物的发电原料。可见，水稻秸秆的用途深入到人们日常生活的各个环节。但是水稻秸秆的浪费以及焚烧对环境的影响一直没有解决，为了完善水稻收获机械化技术发展，亟待解决的问题就是成功研制与水稻收获机械挂接的水稻打捆机，实现水稻收割打捆一体化。

1 打捆机结构

1.1 打捆机机结构方案

为了实现秸秆收集与收割同时进行，在全喂入水稻联合收割机的基础上增加秸杆收集打捆装置。水稻秸秆打捆装置主要有一下几部分组成：接收机构、输送机构、压缩机构、打捆机构以及卸料等。

1.2 工作原理过程

稻谷秸秆联合收割一体机的工作过程：拨禾轮首先将水稻放逐拨向割刀，让割刀将谷物割倒，拨禾轮随机将谷物推倒到割台上，割台输送搅龙将割倒的水稻送到伸缩拨指机构，拨指机构把搅龙输送的水稻抛至输送槽，输送槽的耙齿将送来的水稻从槽底源源不断地输送给脱粒结构，水稻进入脱粒机构后，由于受到滚筒高速钉齿的打击以及水稻在作螺旋运动的过程中不断地与凹板筛碰撞，大部分谷粒脱下，并通过凹板筛、清粮筛后落入集谷搅龙，经扬谷器抛送到粮箱包装。被脱粒机脱干净谷粒的秸杆由于被凹板筛阻留无法通过筛孔，从出草口被滚筒钉齿抛出。抛出的水稻秸秆被分批送入压缩室，压缩成草片，再被送到聚杆台，当草片达到一定量，通过打捆机构将草片打捆，最后被卸下，如图1所示：

1.3 水稻秸杆收集打捆装置的主要参数：

禾秆捆扎成型尺寸（mm）：280X280X300

压缩后禾杆片密度（g/cm3）：0.2～0.3（新鲜秸秆）

秸秆压紧力（MPa）：0.1～0.12

压缩室尺寸（mm）：300X300X10000

活塞速度（转/分）：240

2 水稻秸秆打捆机关键技术的设计

秸秆打捆结构主要由以下四部分组成：秸秆收集机构、传动机构、压缩装置、打捆机构、卸料装置等。由于这些机构加在水稻联合收割机上，会对水稻联合收割机的重心产生影响。因此，我们在按照打捆机构的时候要严格的考虑其组成的零部件尺寸、功率、结构的合理性及实用性。

2.1 秸秆收集机构

我们在排草式全喂入水稻联合收割机上安装了秸秆收集机构，目的是为了将水稻联合收割机排除的稻草收集并分批送入压缩室，实现接到的稻草一一输送给压缩室的功能。接草的过程是将联合收割机上排出机型排除的稻草收集在聚草箱里，然后通过单支承切割将杂乱的稻杆按一定量分离，依次送至压缩室。

2.2 压缩机构的设计

为了减小秸秆的体积，便于运输，设计了压缩装置，在此装置中，通过联合收割机的传动统，将运动传出。根据小捆鲜草压缩曲线，新草的压紧力为：F=1.36A·P=1.36×0.0282×0.12×106=127.9N（1.36为秸秆与压缩室挤压系数）；曲柄的转速n=240（转/分，通过变速机构使送草次数与压缩次数的比为1：1。

2.3 打捆机构及原理

打捆机构由以下几部分组成：分别为有捆绳制动器、防松杆，捆绳导管、打捆针、打结器、打结离合器、打结压绳板和割刀片等。

如图 2 所示，秸秆收集机构将禾杆送入压缩室，经压缩机构压缩的禾杆片经输送器送到聚杆台和捆绳导向板之间，由打结器离合控制杆支持，当聚集的禾杆片达到一定大小的捆束尺寸，打结离合器控制杆转动，使打结离合器控制杆脱开，压紧杆转动并压住草捆，确定草捆的尺寸，离合器开始转动，带动打捆针回转，将捆绳绕在捆束上，捆绳被打捆针的顶端经打结嘴移动打结器压绳板上，与开始被夹持的捆绳头一起扎紧，至打结器回转一周后，结束打捆动作，分割板推出捆束，并关闭打结器控制杆，等待下一次捆草的聚集。

结束语

通过对现有水稻捡拾、脱粒装置的改造，在原有的全喂入水稻联合收割机的稻谷收割基础上，增加秸秆打捆功能。完善目前现有的捡拾、脱粒装置，实现边收割边打捆，收割完成，打捆结束一体作业。打捆机结构紧凑，便于操作和维护，打捆可靠。可大大降低秸秆回收的成本，为开展水稻秸秆资源综合利用打下良好的基础。

参考文献

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作者简介：刘英楠，讲师，主要从事水稻收获机械化研究。

通讯作者：衣淑娟，教授，博士生导师，主要从事水稻收获机械化研究。