陳海濤+高健

摘要：玉米根茬采收機的設(shè)計優(yōu)劣，直接關(guān)系到設(shè)備制造完成后的合理性、實用性。為此，在設(shè)計前首先要確立科學(xué)的方法。本文在分析玉米根茬的采收模式、結(jié)合常規(guī)采收過程的功能參數(shù)、完成設(shè)計理論的優(yōu)化基礎(chǔ)上，提出了玉米根茬采收機設(shè)計涉及到的六個設(shè)計技術(shù)要務(wù)準備，對展開設(shè)計活動具有良好的理論支持。

關(guān)鍵詞：玉米根茬采收機；設(shè)計準備；技術(shù)要務(wù)

中圖分類號：S2255文獻標識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2017.11.007

按照科學(xué)系統(tǒng)理論的指導(dǎo)，為保證其實務(wù)指導(dǎo)價值，玉米根茬采收機的設(shè)計必須要做好相關(guān)的設(shè)計準備。我們用通俗的語言作如下六個方面的解讀。

1 基礎(chǔ)調(diào)研，數(shù)據(jù)留存

深入玉米田做土壤地貌基礎(chǔ)調(diào)研。其主要任務(wù)是：（1）對玉米根茬的行間距和株距進行測量，掌握好基本數(shù)據(jù)。（2）分別對幾個不同土質(zhì)的地塊作土質(zhì)密度、形態(tài)結(jié)構(gòu)和水分含量的分析。（3）按不同地貌有選擇地篩選幾處各具特點的田塊，對玉米根須與土壤接合特性，按含量密度情況進行分析。這樣就可以綜合不同土壤特點選擇中間指標留存數(shù)據(jù)，為研制刀鏟提供數(shù)據(jù)支持。

2反復(fù)對比，權(quán)衡調(diào)整

根據(jù)掌握的基礎(chǔ)物理數(shù)據(jù)，初步確定玉米根茬采收機系統(tǒng)的基本組成及功能框架思路。同時深入以下實驗活動。其主要任務(wù)包括：（1）對玉米根須扎根土壤的深度進一步實驗推測，目的是確立鏟挖刀具的長度和角度，將幾次實驗的數(shù)據(jù)匯總留作參考。（2）初步確立玉米根茬的采挖模式。目前多采用的是壓力、重力、振蕩相結(jié)合的采挖脫土模式。實踐證明，這種機械結(jié)構(gòu)為有效的結(jié)構(gòu)方式，可以遵循采用。（3）對采挖插入方式（角度、跨度）、破碎土塊三個層面問題進行分析，其中重點要考慮力學(xué)原理，同時兼顧支出成本。原則是鏟挖省力，且入土拉出的阻力小，據(jù)此反復(fù)論證計算，找出最佳的設(shè)計方式。在以往的設(shè)計制造中，突出問題是，采收鏟挖的效率不高，土內(nèi)留殘須（土質(zhì)硬，鏟深不夠）或鏟挖深度過深，脫土效果差。因此，多做幾組實驗對比，再確立系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，更嚴謹可靠。

3規(guī)范平臺，獲得流程

將調(diào)研和現(xiàn)場試驗檢測數(shù)據(jù)導(dǎo)入玉米根茬采收機平臺。專業(yè)設(shè)計制造單位都具有較完整地實體模型平臺，用以生成基礎(chǔ)的設(shè)計流程和圖紙，主要特點是設(shè)計基礎(chǔ)扎實全面，要倡導(dǎo)規(guī)范設(shè)計初衷，就必須搭建這一實驗平臺。沒有條件的可以找專業(yè)單位合作，保證實驗的科學(xué)性。

4動作機理，優(yōu)化驗證

結(jié)合設(shè)計框架中的關(guān)鍵部件的功能假定，對機械采挖的動作機理進行必要的研究。主要任務(wù)是：（1）根據(jù)設(shè)計前對鏟挖切入角度、深度、力度的數(shù)據(jù)進一步優(yōu)化，確定鏟刀的大小、形態(tài)、重量、寬度、厚薄和安裝角度，使刀鏟的刃口、質(zhì)量、鏟挖方式達到最佳設(shè)計。（2）進一步優(yōu)化脫土的應(yīng)用模式。玉米根茬脫土并非一個步驟完成，鏟挖整塊出土和碾壓碎土是必不可少的步驟。因此，必須對脫土過程機械運用方式做反復(fù)優(yōu)化驗證。

5全面分析，整改優(yōu)化

（1）脫土系統(tǒng)的方式優(yōu)化結(jié)束后，要進一步確定動力機械傳遞機構(gòu)的轉(zhuǎn)速，初步確定鏈輪安裝位置、鏈條長度、碾土壓輥的間隙（根據(jù)土質(zhì)情況確定）。（2）反復(fù)試驗脫土率和脫土時間差效果。最終通過對幾組脫土根茬重量檢測驗證來判斷脫土優(yōu)化方案，整合運用選擇結(jié)論。（3）用攝像設(shè)備記錄設(shè)備試驗中的脫土畫面，仔細揣摩分析對比，從中找到不斷優(yōu)化的整改點，重點是分析幾組對比數(shù)據(jù)的差異。（4）根據(jù)差異性調(diào)整的設(shè)計參數(shù)，脫土率理應(yīng)在90%以上，單個玉米根茬整個脫土過程在4～5 s左右完成，為相對理想的狀態(tài)。

6補強功能，強化效果

依然圍繞深入脫土做研究。目前，設(shè)計上除了鏟挖后土塊少量自然脫落和碾壓碎土脫落，另設(shè)計了抖動脫土功能，可以進一步增強脫土效果。主要原理是通過升運系統(tǒng)改善傳動頻率來實現(xiàn)抖動脫土。但值得說明的是，并非抖動越強烈越好，金屬機械部件相互鏈接運動是受疲勞程度影響的。抖動過于劇烈很容易造成部件變形、彎曲或斷裂。專家們運用設(shè)計理論與實踐模態(tài)結(jié)合的方法，對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)力學(xué)特點的研究成果表明，在不同抖動頻段，機械所承受的振動程度是完全不同的。所以，對抖動力量相對集中的點，如鏟挖刀頭連接點等，設(shè)計上要盡可能增加固定力，延長作業(yè)壽命。

總之，在設(shè)計理念上，要強調(diào)“科學(xué)性、創(chuàng)新性”的六字原則。其中，科學(xué)性原則永遠是設(shè)計的基礎(chǔ)。要講求“調(diào)研先行，數(shù)據(jù)說話”的設(shè)計作風，還要善于結(jié)合實際驗證結(jié)果，不斷改進實驗方法和設(shè)計思路；要勇于創(chuàng)新，在設(shè)計上敢于向?qū)＜页尚偷难芯坷碚撎岢鲑|(zhì)疑，大膽嘗試新的設(shè)計模式，完善結(jié)構(gòu)和功能性設(shè)計，這是玉米采收機設(shè)計的靈魂。

隨著時代發(fā)展與科學(xué)進步，玉米根茬采收機設(shè)計理念和設(shè)計風格都會有新的突破。因此，設(shè)計人員要廣泛關(guān)注設(shè)計出的新成果，善于在啟發(fā)和探索中贏得更合理的設(shè)計思路，推陳出新，更好地為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)。

參考文獻：

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