摘要：玉米根茬采收机的设计优劣，直接关系到设备制造完成后的合理性、实用性。为此，在设计前首先要确立科学的方法。本文在分析玉米根茬的采收模式、结合常规采收过程的功能参数、完成设计理论的优化基础上，提出了玉米根茬采收机设计涉及到的六个设计技术要务准备，对展开设计活动具有良好的理论支持。

    按照科学系统理论的指导，为保证其实务指导价值，玉米根茬采收机的设计必须要做好相关的设计准备。我们用通俗的语言作如下六个方面的解读。
    1 基础调研，数据留存
    深入玉米田做土壤地貌基础调研。其主要任务是：（1）对玉米根茬的行间距和株距进行测量，掌握好基本数据。（2）分别对几个不同土质的地块作土质密度、形态结构和水分含量的分析。（3）按不同地貌有选择地筛选几处各具特点的田块，对玉米根须与土壤接合特性，按含量密度情况进行分析。这样就可以综合不同土壤特点选择中间指标留存数据，为研制刀铲提供数据支持。

    2 反复对比，权衡调整
    根据掌握的基础物理数据，初步确定玉米根茬采收机系统的基本组成及功能框架思路。同时深入以下实验活动。其主要任务包括：（1）对玉米根须扎根土壤的深度进一步实验推测，目的是确立铲挖刀具的长度和角度，将几次实验的数据汇总留作参考。（2）初步确立玉米根茬的采挖模式。目前多采用的是压力、重力、振荡相结合的采挖脱土模式。实践证明，这种机械结构为有效的结构方式，可以遵循采用。（3）对采挖插入方式（角度、跨度）、破碎土块三个层面问题进行分析，其中重点要考虑力学原理，同时兼顾支出成本。原则是铲挖省力，且入土拉出的阻力小，据此反复论证计算，找出最佳的设计方式。在以往的设计制造中，突出问题是，采收铲挖的效率不高，土内留残须（土质硬，铲深不够）或铲挖深度过深，脱土效果差。因此，多做几组实验对比，再确立系统结构，更严谨可靠。
    3 规范平台，获得流程
    将调研和现场试验检测数据导入玉米根茬采收机平台。专业设计制造单位都具有较完整地实体模型平台，用以生成基础的设计流程和图纸，主要特点是设计基础扎实全面，要倡导规范设计初衷，就必须搭建这一实验平台。没有条件的可以找专业单位合作，保证实验的科学性。

    4 动作机理，优化验证
    结合设计框架中的关键部件的功能假定，对机械采挖的动作机理进行必要的研究。主要任务是：（1）根据设计前对铲挖切入角度、深度、力度的数据进一步优化，确定铲刀的大小、形态、重量、宽度、厚薄和安装角度，使刀铲的刃口、质量、铲挖方式达到最佳设计。（2）进一步优化脱土的应用模式。玉米根茬脱土并非一个步骤完成，铲挖整块出土和碾压碎土是必不可少的步骤二因此，必须对脱土过程机械运用方式做反复优化验证。
    5 全面分析，整改优化
    （1）脱土系统的方式优化结束后，要进一步确定动力机械传递机构的转速，初步确定链轮安装位置、链条长度、碾土压辊的间隙（根据土质情况确定）。（2）反复试验脱土率和脱土时间差效果。最终通过对几组脱土根茬重量检测验证来判断脱土优化方案，整合运用选择结论。（3）用摄像设备记录设备试验中的脱土画面，仔细揣摩分析对比，从中找到不断优化的整改点，重点是分析几组对比数据的差异。（4）根据差异性调整的设计参数，脱土率理应在90％以上，单个玉米根茬整个脱土过程在4～5s左右完成，为相对理想的状态。
    6 补强功能，强化效果
    依然围绕深入脱土做研究。目前，设计上除了铲挖后土块少量自然脱落和碾压碎土脱落，另设计了抖动脱土功能，可以进一步增强脱土效果。主要原理是通过升运系统改善传动频率来实现抖动脱土。但值得说明的是，并非抖动越强烈越好，金属机械部件相互链接运动是受疲劳程度影响的。抖动过于剧烈很容易造成部件变形、弯曲或断裂。专家们运用设计理论与实践模态结合的方法，对系统结构力学特点的研究成果表明，在不同抖动频段，机械所承受的振动程度是完全不同的。所以，对抖动力量相对集中的点，如铲挖刀头连接点等，设计上要尽可能增加固定力，延长作业寿命。
    总之，在设计理念上，要强调“科学性、创新性”的六字原则。其中，科学性原则永远是设计的基础。要讲求“调研先行，数据说话”的设计作风，还要善于结合实际验证结果，不断改进实验方法和设计思路；要勇于创新，在设计上敢于向专家成型的研究理论提出质疑，大胆尝试新的设计模式，完善结构和功能性设计，这是玉米采收机设计的灵魂。
    随着时代发展与科学进步，玉米根茬采收机设计理念和设计风格都会有新的突破。因此，设计人员要广泛关注设计出的新成果，善于在启发和探索中赢得更合理的设计思路，推陈出新，更好地为农业生产服务。