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寧波大紅鷹學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計（論文）文獻(xiàn)綜述
課題題目 ：4LBZ-100型水稻收割機(jī)傳動系統(tǒng)設(shè)計
所在學(xué)院： 機(jī)電學(xué)院
班 級： 10機(jī)自6班
姓 名： 周旦
學(xué) 號： 1021080655
指導(dǎo)教師： 陳光群
合作導(dǎo)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(jī)收率{小麥為80％，已經(jīng)基本實(shí)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(jī)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(jī)的核心部件，它的好壞直接影響機(jī)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。可見，一個好的傳動系統(tǒng)已經(jīng)成為農(nóng)民購買收割機(jī)的首選條件之一。
一．4LBZ-100型收割機(jī)傳動系統(tǒng)的組成
4LBZ-100型半喂入式聯(lián)合收割機(jī)是一款小型半喂入式收割機(jī)，具有小巧輕便，適應(yīng)能力強(qiáng)的特點(diǎn)，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(jī)傳動系統(tǒng)工作原理
4LBZ-100型收割機(jī)傳動系統(tǒng)是該機(jī)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D1是一種聯(lián)合收割機(jī)用的典型HST傳動示意圖。HST是泵、馬達(dá)和閥的集成體，發(fā)動機(jī)帶動泵軸2，馬達(dá)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(jìn)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(jī)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(dá)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(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀
1.1 市場現(xiàn)狀
自2004年國家施行農(nóng)機(jī)購置補(bǔ)貼以來，直至2009年收割機(jī)市場一直呈現(xiàn)出持續(xù)火熱之勢，收割機(jī)產(chǎn)銷量急劇上升，保有量也迅速增大，國內(nèi)收割機(jī)生產(chǎn)企業(yè)增多，收割機(jī)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(jī)的巨大剛性需求是這幾年收割機(jī)市場一路走高的主要原因，而進(jìn)入2010年，收割機(jī)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(jī)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(jī)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(dá)地區(qū)機(jī)械化程度較高，水稻機(jī)收率可以達(dá)到60%～80%，而其他水稻主產(chǎn)區(qū)( 如四川和重慶等地) 水稻機(jī)收率偏低，2009年僅能達(dá)到30%左右由于當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)條件和地理環(huán)境的限制，水稻收割機(jī)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(jī)部門的共同努力下收到了一定的效果，但水稻機(jī)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(jī)的技術(shù)要求更加嚴(yán)苛。
1.2 技術(shù)現(xiàn)狀
目前，我國水稻收割機(jī)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(jī)和半喂入式聯(lián)合收割機(jī) 全喂入式聯(lián)合收割機(jī)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(jī)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(fù)式兩種 背負(fù)式收割機(jī)主要與手扶拖拉機(jī)以及8．83～47．8kW的四輪拖拉機(jī)配套使用，以拖拉機(jī)作為動力，降低了購機(jī)成本 而自走式收割機(jī)工作穩(wěn)定，效率高，已經(jīng)逐漸取代了背負(fù)式收割機(jī)，成為水稻收割機(jī)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(jī)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(jī)構(gòu)附著力強(qiáng)，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(jìn)行脫粒; 而梳脫收獲又稱為割前脫粒，即先進(jìn)行脫粒操作，再將植株割下 梳脫收獲可以大大減少進(jìn)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(diǎn)，盡管目前梳脫機(jī)型在可靠性和配套性方面都存在著某些不足，尚處于樣機(jī)推廣階段，但它是未來水稻聯(lián)合收割機(jī)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(jī)發(fā)展方向也不盡相同，歐美的聯(lián)合收割機(jī)大部分是全喂入自走式機(jī)型，并且機(jī)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(jī)多為半喂入自走式機(jī)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(jī)型較為接近，但可靠性較國產(chǎn)機(jī)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(jī)主要有全喂入自走式和半喂入自走式兩種機(jī)型 全喂入式機(jī)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(jī)型，半喂入式水稻聯(lián)合收割機(jī)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(jì)70年代，但由于其機(jī)型結(jié)構(gòu)復(fù)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(jī)和核心工作部件等) 仍需要從日韓等企業(yè)進(jìn)口，導(dǎo)致國內(nèi)生產(chǎn)的半喂入式聯(lián)合收割機(jī)的價格一直居高不下，一臺半喂入式機(jī)型的售價在14萬～16萬元左右，一般經(jīng)濟(jì)條件的用戶根本無力購買，而且與同等價位的日韓進(jìn)口機(jī)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(jī)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(yù)測全喂入式機(jī)型將被半喂入式機(jī)型所取代，但無論從企業(yè)還是消費(fèi)者方面都更加傾向于發(fā)展成熟的全喂入式機(jī)型 而這也正反映了國內(nèi)水稻收割機(jī)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，即全喂入式水稻收割機(jī)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?yàn)榇蠊β矢咝室约疤岣呖煽啃院瓦m應(yīng)性; 而半喂入式水稻收割機(jī)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(jī)的發(fā)展趨勢
國內(nèi)水稻收割機(jī)技術(shù)與國際先進(jìn)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(jī)型。首先，對于半喂入式聯(lián)合收割機(jī)，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(jī)型的技術(shù)難題，而全喂入式機(jī)型在進(jìn)一步加大功率，提高適應(yīng)性的同時對主工作部件結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步改進(jìn)( 如采用軸流滾筒等)，使收割機(jī)結(jié)構(gòu)簡化，工作更加可靠 其次，為了提高收割機(jī)的通過性，應(yīng)著重對半鏈軌和橡膠履帶式行走結(jié)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，降低整機(jī)質(zhì)量，從而減輕水稻收獲時對土壤的壓實(shí)作用，這對于促進(jìn)免耕和少耕技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。全喂入適應(yīng)性廣，半喂入發(fā)展受限。結(jié)合我國水稻機(jī)收發(fā)展嚴(yán)重不平衡的事實(shí)，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(jī)動小功率低功耗和可靠性高的小型水稻聯(lián)合收割機(jī)，將成為我國水稻收割機(jī)發(fā)展的主要方向，借鑒日韓先進(jìn)技術(shù)和發(fā)展經(jīng)驗(yàn)可以看出，采用自走式半喂入式的小型水稻聯(lián)合收割機(jī)非常適合這些地方水稻收獲作業(yè)，而對其發(fā)動機(jī)機(jī)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(wù)通過采用模塊化設(shè)計方法，借助于CAD，Pro/E和ANSYS等計算機(jī)軟件，對收割機(jī)各部件進(jìn)行建模分析與振動測試等，進(jìn)一步優(yōu)化收割機(jī)結(jié)構(gòu)，提高收割機(jī)可靠性，也將成為水稻收割機(jī)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(jī)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(jī)型，也是當(dāng)前我國收割機(jī)發(fā)展的重要方向之一?？傊瑢τ诋?dāng)前國內(nèi)主流機(jī)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(jìn)一步提高作業(yè)效率; 采用新材料和先進(jìn)設(shè)計制造工藝，降低收獲損失率，提高清潔度; 以人為本，運(yùn)用機(jī)電一體化技術(shù)，提高整機(jī)舒適性安全性和操作方便性等除了對現(xiàn)有機(jī)型的進(jìn)一步改良和優(yōu)化之外，借鑒國外經(jīng)驗(yàn)，針對我國地形復(fù)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(jī)多用要求的新機(jī)型也必將成為我國水稻聯(lián)合收割機(jī)發(fā)展的主要方向。
第3章 收割機(jī)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(jī)的一個重要輔助系統(tǒng)，直接影響著聯(lián)合收割機(jī)各個工作部件的工作狀況，聯(lián)合收割機(jī)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(jī)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(fēng)機(jī)、橫流風(fēng)機(jī)、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?？梢钥闯觯谠O(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(dān)著脫粒的負(fù)荷，還要負(fù)責(zé)為清選裝置等其他工作裝置傳遞動力，工作負(fù)荷較重。當(dāng)喂入量過大或作物喂入不均勻時，軸流滾筒本身因負(fù)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(fù)荷變化的影響，從而進(jìn)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(jī)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(jìn)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(dāng)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(jī)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，技術(shù)水平與歐美日韓等發(fā)達(dá)國家相比仍存在較大差距，國產(chǎn)機(jī)型的市場占有率不高，收割機(jī)質(zhì)量參差不齊 盡管我國水稻機(jī)收率逐年提高，但收割機(jī)單一的機(jī)型以及可靠性適應(yīng)性功能性等方面的不足仍制約著水稻生產(chǎn)全面機(jī)械化的實(shí)現(xiàn)，加快研發(fā)進(jìn)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(jī)型，以及改進(jìn)收割機(jī)傳動系統(tǒng)存在的一系列問題，是我國水稻收割機(jī)發(fā)展的主要方向。
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