鲜食 玉米摘穗机设计

摘要玉米是我国主要粮食作物之一,种植区域广、面积大。

玉米收获是玉米种植中最繁重的体力劳动,农民迫切要求实现收获机械化。

目前，玉米联合收获机作业性能差是制约玉米收获机械化的一个主要因素。

摘辊是玉米联合收获机摘穗装置的关键部件，玉米茎秆在摘辊间的运动状态对玉米联合收获机的作业性能有重要影响，摘穗装置的结构参数和运动参数影响玉米茎秆在摘辊间的运动状态，因此，研究玉米茎秆在摘辊间的运动状态与摘穗装置各结构、运动参数之间的关系十分必要。

本研究以卧式摘辊为研究对象，利用室内摘穗试验台，借助高速摄像技术，在改变摘穗装置结构参数（摘辊间隙，螺旋筋升角）和运动参数（摘辊转速）的情况下，连续摄下玉米茎秆在摘辊间运动的图片，利用图像处理工具采集信息，计算出玉米茎秆的运动速度，借助Matlab 软件，分析玉米茎秆在摘辊间的运动规律，以及参数改变时对玉米茎秆运动规律的影响，为玉米联合收获机的摘穗装置的设计提供了理论和实验依据，有着重要的理论意义和实用价值。

关键词：玉米联合收获机，摘穗装置，摘穗台，ABSTRACTCorn is one of a prime grains of our country. Its planting area has reached to 24 millons hectares. Corn’s harvest is a taxing task and to realize the mechanization of the corn harvest is the primary task of agriculture mechanization currently. The process of pick is the main and vital work the corn picker do .And the pick device is the cord part of the corn picker. During the process of picking, corn corn stalk’s motion in the pick device is very fast and complicated. So far, few works have been done to research the motion of the corn stalk and many people take the corn stalk’s motion follow the principle of geometrical for granted. Consequently, the property research of the corn picker is poor and instability.In our research ,we design a dedicated test-bed to simulate the work of corn picker in the field to deep research the laws of corn corn stalk’s moving in pick device.The measure we take is that using high-speed camera technology to catch its movetrace in the pick device. Analyzing it’s trace ,we get the corn stalk’s motion law as well as all parameter’s influence , which provides some design foundation for corn combine.KEY WORDS：corn picker, pick device, picking test-bed, high-speed camera第1章绪论1.1 玉米联合收获机发展概况1．玉米联合收获机械化的发展历程收获是玉米生产全过程中的关键一环。

机械化收获是指通过机械手段，完成玉米的摘穗、输送、装箱和秸秆还田等作业，这些作业一次完成称为联合收获。

世界上第一台玉米联合收获机由澳大利亚昆士兰文巴的艾伦(George Hand)于1921 年设计出来，之后经过多次完善和改进，逐步在一些经济发达国家开始生产和使用，至上世纪50-60 年代实现了玉米联合收获机械化。

我国玉米联合收获机械化比发达国家至少滞后三十年，玉米联合收获机械的研制始于1960 年，“文革”期间被迫中断。

1971 年全国农业机械化工作会议后，玉米联合收获机械化掀起高潮，经历了从引进、使用、仿制、改进国外样机到基础理论研究和自行设计两个阶段。

截止到1983 年，通过省级鉴定的玉米联合收获机械有14 种，地市级鉴定的有5 种，其中仅有一种进行了小批量生产。

从1961 年开始研制，到1988年的28 年中，累计生产的各种类型的玉米联合收获机1143 台，其中只有两种机型生产量超过了100 台。

80 年代开始的农村联产承包责任制和国营农场兴办家庭农场，因单体种植面积过小，曾一度使玉米生产机械化进入低潮。

90 年代初全国再次掀起了玉米联合收获机械化的高潮，到目前为止，玉米联合收获机械已生产几千台，主要机型是黑龙江省赵光机械厂生产的丰收牌4YW-2 型玉米联合收获机；天津、新疆、石家庄、邯郸等地生产的4YZ-3 型自走式玉米联合收获机；北京生产的4YZ-4 型自走式玉米联合收获机；河南洛阳、山东兖州、淄博、潍坊生产的4YW-2 型悬挂式玉米联合收获机和郑州农具厂生产的单行玉米联合收获机等。

但在全国庞大的农业机械市场上，玉米联合收获机械并不多，玉米收获基本上仍靠人畜力完成，玉米联合收获机械化水平远远落后于小麦的82％[4]和水稻的20～30％。

2．玉米联合收获机械开发生产的现状随着小麦收获机械的逐步成熟，玉米联合收获机械的开发已成为新的热点，实现玉米联合收获机械化的高潮已经来临。

据调查，我国目前从事玉米联合收获机研究和制造的单位有30 多家，已开发研制出样机或小批量生产的有32 个企业约50 个产品。

从型式上看，有自走式、悬挂式(前悬挂和侧悬挂)、牵引式3 种。

配套主机包括四轮拖拉机和东方红-75 及802 履带式拖拉机。

收割行数分为单行、2 行、3行、4 行。

单行机一般与小四轮拖拉机配套，能完成摘穗、集箱和秸秆粉碎还田作业。

多行收获机既有与上海-50、铁牛-55 及东方红-75 等大中型拖拉机配套的2 行、3 行机型，也有自走式的2 行、3 行及4 行机型。

这些机型均能一次完成摘穗、输送、集箱和秸秆粉碎还田等项作业。

从开发情况看，目前单行玉米联合收获机已初步定型，已有一些企业小批量生产，但由于作业效率低，推广速度并不快。

而多行玉米联合收获机，除黑龙江赵光联合收获机厂生产的4YW-2 型牵引式联合收获机外，河南洛阳、山东兖州、淄博、潍坊产的悬挂式二行玉米联合收获机已进入示范推广阶段。

三行以上的自走式玉米联合收获虽已生产，但由于价格和适应性问题，还未形成生产批量。

目前从事该项产品研究的有河北农业大学、河北省农科院农业机械化研究所、中国农机院、河南科技大学、山东理工大学、天津市农机所、上海市农机所等单位。

另外，一些企业也在加紧进行该产品的研究开发，现已生产出样机或小批量生产的单位如下：1 单行玉米联合收获机：天津市玉米联合收获机厂、天津市农机试验鉴定推广站、张家口探矿机械厂、郑州农具厂、陕西宝鸡渭滨农机厂、天津宁河水泵厂、天津蓟县下仓脱粒机厂、河北大厂县农机局等单位。

2 行玉米联合收获机：河南科技大学(配东方红-40 拖拉机)、黑龙江赵光机械厂(4YW-2 系列牵引式)、佳木斯联合收获机厂(配东方红-75 拖拉机)、河北赵县农机修造厂(自走式)、山东兖州国丰机械厂和玉丰厂(配上海-50 拖拉机，前悬挂)、淄博第二轻工机械厂(配上海-50 拖拉机)、北汽福田潍坊农业装备公司(配欧豹-70)。

3 行玉米联合收获机：北京机械设备厂(自走式)、新疆联合收获机总厂(自走式)、黑龙江佳木斯联合收获机厂(配802 拖拉机前悬挂、JL3060 型小麦联合收割更换玉米割台)、北京永乐店机械总厂(配铁牛拖拉机)、石家庄农业机械厂(自走式)、邯郸纺织机械厂(自走式)等单位。

4 行玉米联合收获机：洛阳中收机械装备有限公司（自走式）、黑龙江赵光机械厂(自走式)、北京联合收获机厂(自走式)等。

就其价格而言，单行玉米联合收获机在 0.85—1 万元；悬挂式2 行收获机在2.5—3 万元；3 行自走式在10—13 万元；4 行自走式在18—20 万元。

单行玉米联合收获机，由于其收获行数少、效率低，拖拉机反复在田间行走，易压实土地。

2 行玉米联合收获机生产效率较高，收获过程中对土壤的破坏较小，特别是以拖拉机为配套动力的悬挂式机型成本低廉，农民比较欢迎。

三行自走式玉米联合收获机的价格如果下降到8 万以下，玉米机收市场将十分火爆。

但是，目前的价格偏高，将对其推广应用形成制约。

因此，生产企业必须上批量，降成本，使其下调到8 万元左右，这样才能使用户很快的予以接受。

从应用范围来看，我国玉米联合收获机销售使用的主区域与小麦联合收获机的基本相同。

还是以河南、河北、山东、京、津及东北地区为主。

3．发展玉米联合收获机械化的意义(1) 解决粮食自给，是加快玉米联合收获机械化的客观要求。

我国有13 亿人口，每年人口纯增1000 多万，加之耕地逐年减少，粮食自给形势十分严峻，有人甚至预言21 世纪中国的粮食将难以自给。

为了确保粮食安全，我国采取了扩大种植面积和提高单产两项措施。

提高单产主要靠选用高产优良品种、改良种植模式（覆盖、移栽）和机械化收获等措施。

我国粮食问题从长远看不是口粮问题，主要是饲料问题，其中更主要的是玉米问题。

因为随着人民生活水平的提高，饮食的变化，人均口粮不断下降，需要更多的饲料粮，而饲料粮首选作物是玉米。

玉米面积不断扩大，单产不断提高，是加快玉米联合收获机械化的客观要求。

(2) 对玉米价值认识的不断提高，是推动玉米联合收获机械化发展的动力。

玉米是高产之王，玉米最高单产达1548 公斤／亩(23.2 吨／公顷)，其潜在理论单产可达3765 公斤／亩(56.34 吨／公顷)，增产潜力极大。

我国玉米产量居世界第二，但单产比美国低56％，列居世界第28 位，是粮食增产希望之所在。

粮食的增产，带来农民收入的提高，必将推动玉米生产机械化的发展。

玉米收获作为玉米生产的主要环节，也是玉米生产实现机械化的牛鼻子。

基于以上认识，玉米联合收获机械化必将成为实现玉米生产全过程机械化的突破口。