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寧波大紅鷹學院
畢業(yè)設(shè)計（論文）文獻綜述
課題題目 ：4LBZ-100型水稻收割機傳動系統(tǒng)設(shè)計
所在學院： 機電學院
班 級： 10機自6班
姓 名： 周旦
學 號： 1021080655
指導教師： 陳光群
合作導師：
日期： 2013 年 11 月 15 日
8
前言
水稻、玉米、小麥為我國三大主要糧食作物．三大糧食作物面積約占全國糧食總面積的7 5％．并且三大糧食作物的種植面積相差不大．但三大作物的機收率{小麥為80％，已經(jīng)基本實現(xiàn)現(xiàn)代化、水稻為33．5％．玉米為3．1 2％)卻相差很大。三大作物收割的機械化程度也反映了農(nóng)業(yè)裝備傳動系統(tǒng)的發(fā)展水平。由于傳動系統(tǒng)是收割機的核心部件，它的好壞直接影響機器的整體性能。傳動系統(tǒng)的可靠性和傳動性能的高低直接影響生產(chǎn)和工作的效率以及產(chǎn)品的質(zhì)量?？梢?，一個好的傳動系統(tǒng)已經(jīng)成為農(nóng)民購買收割機的首選條件之一。
一．4LBZ-100型收割機傳動系統(tǒng)的組成
4LBZ-100型半喂入式聯(lián)合收割機是一款小型半喂入式收割機，具有小巧輕便，適應能力強的特點，特別適用于西南丘陵地區(qū)小塊不規(guī)則農(nóng)田的作業(yè)要求。它的傳動系統(tǒng)一般由離合器、變速箱、驅(qū)動橋、主減速器、差速器等組成。
二．4LBZ-100型收割機傳動系統(tǒng)工作原理
4LBZ-100型收割機傳動系統(tǒng)是該機的重要組成部分，傳動系統(tǒng)將動力源的動力合理地傳輸?shù)叫枰獎恿Φ牟考?。圖1是一種聯(lián)合收割機用的典型HST傳動示意圖。HST是泵、馬達和閥的集成體，發(fā)動機帶動泵軸2，馬達軸3驅(qū)動收割軸4，并通過中間軸5、6傳遞到剎車軸7、離合器軸8和左車軸9、右車軸10，從而能進行車速調(diào)節(jié)、方向變化、收割高度調(diào)整、收割軸升降、水平控制等操作。收割軸4上的皮帶輪拖動收割裝置，收割的谷物通過傳送帶送入脫粒裝置中。傳送帶的速度與收割機的行走速度保持一定的比例。
圖1 HST傳動示意圖
1.HST 2.泵軸 3.馬達軸 4.收割軸5、6.中間軸
7.剎車軸 8.離合器軸 9.左車軸 10.右車軸
第1章 我國水稻收割機的發(fā)展現(xiàn)狀
1.1 市場現(xiàn)狀
自2004年國家施行農(nóng)機購置補貼以來，直至2009年收割機市場一直呈現(xiàn)出持續(xù)火熱之勢，收割機產(chǎn)銷量急劇上升，保有量也迅速增大，國內(nèi)收割機生產(chǎn)企業(yè)增多，收割機技術(shù)趨于成熟，產(chǎn)量劇增，價格大幅下降以及國內(nèi)市場水稻收割機的巨大剛性需求是這幾年收割機市場一路走高的主要原因，而進入2010年，收割機市場開始步入理性增長階段，國內(nèi)市場溫和增長，沒有大起大落情況出現(xiàn)歐美與日韓等國的機器仍占據(jù)著大量市場份額，國內(nèi)企業(yè)很難與之抗衡我國水稻收割機的發(fā)展很不平衡，吉林遼寧等東北產(chǎn)區(qū)以及江浙滬等發(fā)達地區(qū)機械化程度較高，水稻機收率可以達到60%～80%，而其他水稻主產(chǎn)區(qū)( 如四川和重慶等地) 水稻機收率偏低，2009年僅能達到30%左右由于當?shù)亟?jīng)濟條件和地理環(huán)境的限制，水稻收割機的推廣普及仍存在很大的困難而在安徽湖南等地，雖然在生產(chǎn)廠家和農(nóng)機部門的共同努力下收到了一定的效果，但水稻機收率仍然不盡如人意 這些地方市場潛力較大，但對水稻收割機的技術(shù)要求更加嚴苛。
1.2 技術(shù)現(xiàn)狀
目前，我國水稻收割機主要有以下幾種類型:
1) 按喂入方式，可分為全喂入式聯(lián)合收割機和半喂入式聯(lián)合收割機 全喂入式聯(lián)合收割機結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，適合地形較好的平原地區(qū)大面積作業(yè); 半喂入式聯(lián)合收割機生產(chǎn)效率高，收獲損失小，適用范圍更加廣泛。
2) 按配置結(jié)構(gòu)，可分為自走式和背負式兩種 背負式收割機主要與手扶拖拉機以及8．83～47．8kW的四輪拖拉機配套使用，以拖拉機作為動力，降低了購機成本 而自走式收割機工作穩(wěn)定，效率高，已經(jīng)逐漸取代了背負式收割機，成為水稻收割機的主要發(fā)展趨勢。
3) 按行走方式，可分為輪式和履帶式兩種 輪式行走機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，在長江以北土質(zhì)較好的平原地帶以及田地分散的丘陵山區(qū)地帶使用較為普遍; 履帶式行走機構(gòu)附著力強，適宜在泥地和水田中作業(yè)。
4) 按脫粒方式，可分為梳脫收獲和喂入式收獲兩種 喂入式收獲即先將植株割下后整體經(jīng)過脫粒裝置進行脫粒; 而梳脫收獲又稱為割前脫粒，即先進行脫粒操作，再將植株割下 梳脫收獲可以大大減少進入脫離裝置中的物料的草谷比例( 僅為0．18～0．48) ， 從而減少功率消耗，提高工作效率。另外，梳脫收獲具有濕脫性能好損失小和清潔度高等優(yōu)點，盡管目前梳脫機型在可靠性和配套性方面都存在著某些不足，尚處于樣機推廣階段，但它是未來水稻聯(lián)合收割機的一個重要發(fā)展方向由于作業(yè)環(huán)境的不同，國外聯(lián)合收割機發(fā)展方向也不盡相同，歐美的聯(lián)合收割機大部分是全喂入自走式機型，并且機型較大，檔次較高，能同時收獲小麥水稻玉米和大豆等農(nóng)作物，功率較大，一般為147kW以上，工作效率很高; 而日韓的聯(lián)合收割機多為半喂入自走式機型，可以兼收稻麥，適合水田作業(yè)，其功率和價格等都與國產(chǎn)半喂入機型較為接近，但可靠性較國產(chǎn)機型更高，更加小巧專業(yè)，在國內(nèi)市場上占有較大份額。目前，我國水稻聯(lián)合收割機主要有全喂入自走式和半喂入自走式兩種機型 全喂入式機型起步較早，技術(shù)較為成熟，盡管存在無法解決水稻倒伏時無法作業(yè)和秸稈利用等問題，但仍是國內(nèi)市場上的主流機型，半喂入式水稻聯(lián)合收割機是日本最先研制出來的，在我國的生產(chǎn)研發(fā)雖然起步于20世紀70年代，但由于其機型結(jié)構(gòu)復雜，技術(shù)含量高，制造難度大，成本較高，企業(yè)很難在短期內(nèi)收回投資，所以至今仍沒有形成大批量生產(chǎn)的能力，由于缺乏核心技術(shù)，一些主要零部件( 如發(fā)動機和核心工作部件等) 仍需要從日韓等企業(yè)進口，導致國內(nèi)生產(chǎn)的半喂入式聯(lián)合收割機的價格一直居高不下，一臺半喂入式機型的售價在14萬～16萬元左右，一般經(jīng)濟條件的用戶根本無力購買，而且與同等價位的日韓進口機型相比，性能和價位都不具有競爭優(yōu)勢 相對而言，國產(chǎn)大型全喂入式機型每臺3萬～5萬元的售價更容易被用戶接受。所以，盡管某些專家曾預測全喂入式機型將被半喂入式機型所取代，但無論從企業(yè)還是消費者方面都更加傾向于發(fā)展成熟的全喂入式機型 而這也正反映了國內(nèi)水稻收割機技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，即全喂入式水稻收割機產(chǎn)品基本定型，但仍難以解決水稻倒伏和秸稈回收利用問題，目前的發(fā)展方向為大功率高效率以及提高可靠性和適應性; 而半喂入式水稻收割機尚缺乏核心技術(shù)支持，缺乏自主品牌，成本居高不下，盡管很適合我國西南地區(qū)水稻主產(chǎn)區(qū)收獲作業(yè)，但發(fā)展受限，技術(shù)難題亟待解決。
第2章 水稻收割機的發(fā)展趨勢
國內(nèi)水稻收割機技術(shù)與國際先進水平仍存在著巨大的差距，存在諸多問題，而解決這些問題的根本途徑就是加大研發(fā)力度，從技術(shù)層面上打破國外企業(yè)的壟斷，盡快生產(chǎn)出適合我國水稻產(chǎn)區(qū)使用的機型。首先，對于半喂入式聯(lián)合收割機，割前脫粒技術(shù)成為發(fā)展趨勢，采用梳脫收獲工藝，梳脫莖稈切割整齊鋪放聯(lián)合作業(yè)的工藝流程，可以很好地解決半喂入機型的技術(shù)難題，而全喂入式機型在進一步加大功率，提高適應性的同時對主工作部件結(jié)構(gòu)的進一步改進( 如采用軸流滾筒等)，使收割機結(jié)構(gòu)簡化，工作更加可靠 其次，為了提高收割機的通過性，應著重對半鏈軌和橡膠履帶式行走結(jié)構(gòu)進行進一步優(yōu)化，降低整機質(zhì)量，從而減輕水稻收獲時對土壤的壓實作用，這對于促進免耕和少耕技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。全喂入適應性廣，半喂入發(fā)展受限。結(jié)合我國水稻機收發(fā)展嚴重不平衡的事實，針對西南地區(qū)分散的丘陵與山區(qū)等作業(yè)環(huán)境，開發(fā)出靈活機動小功率低功耗和可靠性高的小型水稻聯(lián)合收割機，將成為我國水稻收割機發(fā)展的主要方向，借鑒日韓先進技術(shù)和發(fā)展經(jīng)驗可以看出，采用自走式半喂入式的小型水稻聯(lián)合收割機非常適合這些地方水稻收獲作業(yè)，而對其發(fā)動機機械結(jié)構(gòu)和主要工作部件等核心技術(shù)的研發(fā)，將成為我國農(nóng)業(yè)部門與相關(guān)企業(yè)的重要任務通過采用模塊化設(shè)計方法，借助于CAD，Pro/E和ANSYS等計算機軟件，對收割機各部件進行建模分析與振動測試等，進一步優(yōu)化收割機結(jié)構(gòu)，提高收割機可靠性，也將成為水稻收割機設(shè)計制造的重要環(huán)節(jié)隨著公頃產(chǎn)量1050kg以上的超級雜交水稻的問世，如何解決現(xiàn)有收割機脫粒裝置處理容量與高產(chǎn)大流量不匹配稈青葉茂作物在大流量條件下分離困難等問題，設(shè)計生產(chǎn)出適合其特性的機型，也是當前我國收割機發(fā)展的重要方向之一?？傊瑢τ诋斍皣鴥?nèi)主流機型，在保證良好性能的前提下，保證高效率大功率和大喂入量，從而進一步提高作業(yè)效率; 采用新材料和先進設(shè)計制造工藝，降低收獲損失率，提高清潔度; 以人為本，運用機電一體化技術(shù)，提高整機舒適性安全性和操作方便性等除了對現(xiàn)有機型的進一步改良和優(yōu)化之外，借鑒國外經(jīng)驗，針對我國地形復雜，水稻種植農(nóng)藝作物品種土壤情況和水文條件差異較大等現(xiàn)狀，功能更加齊全滿足一機多用要求的新機型也必將成為我國水稻聯(lián)合收割機發(fā)展的主要方向。
第3章 收割機傳動系統(tǒng)存在問題的分析
傳動系統(tǒng)作為聯(lián)合收割機的一個重要輔助系統(tǒng)，直接影響著聯(lián)合收割機各個工作部件的工作狀況，聯(lián)合收割機在使用中出現(xiàn)的工作速度慢、易堵塞、損失大、清潔率低等問題，與傳動系統(tǒng)設(shè)計不合理有很大的關(guān)系。( 1 )傳動路線設(shè)計不合理。原設(shè)計中的傳動路線是這樣的：由發(fā)動機到中間軸，再到軸流滾筒；軸流滾筒后分為3路，一路為物料攪龍、離心風機、橫流風機、前后圓筒篩等，另一路為接力輸送器、割臺等，最后一路為排草輪?？梢钥闯?，在原設(shè)計中，各工作部件的動力都是通過軸流滾筒傳遞的。軸流滾筒不但承擔著脫粒的負荷，還要負責為清選裝置等其他工作裝置傳遞動力，工作負荷較重。當喂入量過大或作物喂入不均勻時，軸流滾筒本身因負荷變化而引起的轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定，會直接影響到其他工作裝置的正常工作；反過來，軸流滾筒的轉(zhuǎn)速又受到其他工作裝置負荷變化的影響，從而進一步影響脫粒滾筒所帶動的其他工作裝置的速度。這種相互之間的影響使脫粒滾筒和工作裝置的堵塞時有發(fā)生，各工作部件無法正常工作，從而影響整機的工作質(zhì)量和工作效率。( 2 )各工作部件物料處理能力不匹配。如果某一工作部件對上一部件輸送過來 的物料不能快速高效地處理完畢，并順利輸送到下一部件，就會造成喂入量稍一過大，很快就堆積堵塞，影響整車前進速度。這種情況一方面與各工作部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計有關(guān)，另一方面與工作轉(zhuǎn)速有關(guān)。這一缺陷突出表現(xiàn)在物料攪龍、籽粒攪龍輸送物料的能力不足上，當遇到干焦作物、潮濕作物或喂入量過大時，便無法及時處理脫粒裝置輸送過來的物料，造成凹板下面及清選裝置堵塞。
總結(jié)
綜上所述，目前我國水稻收割機經(jīng)過幾十年的發(fā)展，技術(shù)水平與歐美日韓等發(fā)達國家相比仍存在較大差距，國產(chǎn)機型的市場占有率不高，收割機質(zhì)量參差不齊 盡管我國水稻機收率逐年提高，但收割機單一的機型以及可靠性適應性功能性等方面的不足仍制約著水稻生產(chǎn)全面機械化的實現(xiàn)，加快研發(fā)進程，掌握核心技術(shù)，生產(chǎn)出適合山地與丘陵等特殊地形的機型，以及改進收割機傳動系統(tǒng)存在的一系列問題，是我國水稻收割機發(fā)展的主要方向。
參考文獻
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