摘要：本文介绍了一种具有桔秆粉碎功能的玉米割台摘穗单体的工作原理、总体结构和关键部件设计及技术参数的确定。

    0 引言
    秸秆处理技术是玉米收获过程中的一项关键技术。目前，我国在机械化收获玉米的过程中，处理秸秆的方式多数是在收获机的后腹部挂接专用秸秆粉碎还田机来对秸秆进行粉碎还田。该秸秆粉碎还田机是通过高速旋转的刀轴对秸秆进行无支撑或半支撑切割，具有功率消耗大、故障率高、安全性差、噪音高等缺点，而且受到结构的约束，该机的工作幅宽受限，一般最高配套4行收获机，因此也制约着玉米收获机向大型化的方向发展。本文介绍一种具有秸秆粉碎功能的摘穗单体，该单体可直接将秸秆粉碎还田并留矮齐茬，能耗小，可靠性高。通过该单体的串联，收割机可实现任意行数组合，对通过割台直接走向地面的秸秆不需要再配置秸秆粉碎还田装置，经过本摘穗单体处理后的秸秆可满足秸秆翻埋还田或覆盖还田的农艺要求。

    1 工作原理
    该摘穗单体的工作原理见图1。该单体是一种卧式摘穗板、拉茎辊和圆盘刀辊组合式摘穗单体。摘穗原理采用摘穗板5和对向旋转的交错棱辊（2、6）进行摘穗。秸秆切碎原理采用圆盘刀辊7嵌入棱辊进行切碎及割茬刀1进行根茬切割。六棱拉茎辊2和四棱拉茎辊6的转速比为2/3，以保证棱板的正确交错啮合，两辊的外周线速度相同，以保证同步拉扯茎秆。刀辊的外周线速度大于棱辊的线速度，即刀辊能对秸秆产生相对运动的切割作用。刀辊与拉茎辊的相对转向如图1所示，两个拉茎辊对向旋转，刀辊与四棱拉茎辊同向旋转，工作时拉茎辊轴线与地面成25°夹角，秸秆被拉扯向后下方，与刀辊交错，形成对秸秆的纵向、横向等多角度切割，切碎后的秸秆碎片被抛撒在地面。接近地面高速旋转的割茬甩刀将剩余站立秸秆近地齐茬切断，一般留茬10 cm左右，同时对经过其旋转范围的秸秆包括被齐茬切断的在刀片上方的秸秆和通过拉茎辊和刀辊的部分秸秆进行无支撑切割。从秸秆上分离的玉米穗和部分断茎被拨禾链3推向后上方，输送到横向输送装置等后序处理单元。

    2 总体结构
    总体结构见图2。支座8通过定位销与齿轮箱9定位并用螺栓紧固连接，以此保证安装精度。摘穗板5间隙在20～40 mm之间可调，调节机构采用摆杆滑块原理实现单侧调整，可实现多组联动统一调节，也可对单个单体进行微调以实现各单体摘穗板间隙的一致性。调节方式可手工调节，也可采用带有测量传感器的液压自动调节。拨禾链6带有弹性自张紧装置，能保证适当的张紧度，同时起到安全防过载的保护作用，在意外卡住拨禾链的情况下，弹簧被压缩，中心距变小，链条可以跳齿防止被拉断或造成其他损坏。引导锥4为大小两锥，分别为三头和两头螺旋导棱，相互啮合抓取秸秆，将其送到拉茎辊间。刀辊2由15片圆盘刀片串装，刀片之间用间隔套间隔，间距为高精度尺寸（25 mm），刀片的轴向位置可以通过旋转刀辊上靠近齿轮箱部位的螺母来实现整体微调，以保证各个刀片与两个拉茎棱辊上的凹槽适当的间隙（0. 75 mm）。圆盘刀片刃口呈波纹形，刃口斜面焊接麻面碳化钨耐磨层，有利于切割秸秆和增加耐磨性。六棱拉茎辊3棱高前端20 mm，后端24 mm，呈连续锥形。四棱拉茎辊7棱高有20 mm和22.5 mm两个级别，分别占辊的前1/3段和后2/3段。两辊都加工有环形凹槽，圆盘刀片嵌入其中，形成铡刀式切割作用将秸秆切碎。割茬刀1采用两片直刀铰接在刀盘上，刀盘与割茬刀轴之间设有摩擦片式安全离合器（见图3），当作业时遇有树根石头等障碍时可起到安全防护作用。每个旋转辊的前后两端都设有清草刀，防止杂草等缠绕。每个单体均设有防飞溅挡板，割台整体配置也在侧面和后面设有防护板。

    3 关键部件设计
    理论设计机器前进速度：Vm＝8 km/h，即Vm＝2. 22 m/s ，割台倾角a＝25°。要保证收割时割台不拥堵，拉茎辊拉茎的水平分速度。、应满足下式要求，vh、＞vm。由于拉茎辊的相对拉茎速度即拉茎辊外圆周速度v与拉茎辊拉茎的水平分速度vh具有如下关系，vh＝v·sina，所以推导出v·sin25 0 > 2. 22 m/s，即拉茎辊外圆周速度v＞5. 25 m/s。
    单体齿轮箱结构见图3，箱体采用铝合金材质以减轻单体重量。输入传动轴5通过小锥齿轮4带动拨禾链锥齿轮3实现对拨禾链轮6的传动；通过双面齿轮10分别带动割茬刀齿轮轴11和六棱拉茎辊齿轮8实现对割茬刀和六棱拉茎辊的传动。六棱拉茎辊齿轮和四棱拉茎辊齿轮7相互啮合，四棱拉茎辊齿轮和刀辊齿轮2相互啮合，分别实现对两辊的传动。通过速比设定及参数优化设计，确定四棱拉茎辊外周直径为95 mm，六棱拉茎辊外周直径为142.5 mm （3/2 ），刀辊直径为116 mm。同时受结构和功率约束，确定六棱拉茎辊齿轮为33齿（锥齿和直齿均为33齿），四棱拉茎辊齿轮为22齿（为六棱拉茎辊齿轮的2/3），刀辊齿轮为18齿，模数均为3.75。小锥齿轮18齿，拨禾链锥齿轮34齿，双面齿轮为38齿锥齿和32齿准双曲线齿，割茬刀齿轮轴为7齿准双曲线齿轮。
    若要满足拉茎辊外周速度要求，则输入轴的转速n应满足下式要求，n·3.14 ·142.5·38·10-3，/（60·33）＞5.25，可得n > 611 r/min，同时可得其它各轴的转速。为满足正常作业要求，输入轴的转速应适当提高15％左右。齿轮箱内部设有安全离合器9，采用滑销式安全离合器，可通过增减滑销弹簧来调节离合器最大扭矩，一般设为300～400N·m。

    4 结论
    通过该单体的串联，收割机可以实现任意行数组合，对通过割台直接走向地面的秸秆不需要再配置秸秆粉碎还田装置，经过本摘穗单体处理后的秸秆即可满足秸秆翻埋还田或覆盖还田的农艺要求。