文献综述-收割机械

收割机械
第一节概述
作物收获是整个农业生产过程中夺取高产丰收的最后一个重要作业环节，对谷物的产量和质量都有很大的影响，其特点是季节性强、时间紧、任务重，易遭受雨、雪、风、霜的侵袭而造成损失。

因此，实现谷物收获作业机械化对于提高劳动生产率、减轻劳动强度、降低收获损失、以确保丰产丰收具有极其重要的意义。

一、国内外收获机械发展概况
（一）国内收获机械的发展概况
我国劳动人民在长期的生产实践中对收获工具有许多发明创造，据古书记载在三千五百年前已发明了镰刀，在十三世纪中叶创造了推镰等高效工具。

但这些成就在长期的封建和半封建、半殖民地的社会中得不到应有的发展及重视。

新中国成立后，相继在东北等地建立了国营农场，引进了国外先进的谷物收获机，我国谷物收获机是在此基础上逐渐发展起来的。

在近五十年的发展历程中，我国收获机械的发展速度很快，总结起来大致经历了以下几个发展阶段。

1．入门阶段（1949－1965年）
这一阶段所完成的主要是引进和仿制工作。

1949年开始从前苏联引进C－6牵引式和C－4自走式联合收获机，此后又相继从其他国家引进一些机型。

牵引式机器有：联邦德国的克拉斯、兰茨、英国阿尔滨等；自走式机型有：前苏联C－4M、CK－3、捷克ZM330、匈牙利ACD330、波兰AC－400、英国福格森和联邦德国克拉斯等。

经过多年的试验选型和农场的实际使用，曾先后选定几种机型进行仿制，但最后投产的只有两种联合收割机机型，即1956年投产的GT－4.9牵引式联合收割机和1965年投产的东风ZKBD－3型自走式联合收割机。

尽管产品的数量不多、制造质量也不高，而且在此期间国内少数单位自行设计研制的一些小型联合收割机均未成功，但此时我国已初步掌握了联合收割机的生产和制造技术。

2．发展阶段（1966－1980年）
这一阶段是我国联合收割机迅速发展的时期。

全国不仅涌现出一批新的专业联合收割机厂，而且还发展了相应的配套件厂，这些工厂通过扩建、技术改造，生产能力有了很大提高。

到70年代末，一个比较完整的联合收割机制造业已初具规模，联合收割机年产量也已达到6000台的水平。

典型的生产厂及其产品有：四平和开封联合收割机厂生产的ZKB －5、LZ－5等机型；佳木斯联合收割机厂的丰收－3.0自走式联合收割机；北京联合收割机厂的北京－2.5自走式联合收割机；依兰收获机厂的北大荒－6；新疆联合收割机厂的新疆－5等一大批自走式联合收割机。

尽管其中有的机型是国外四五十年代技术水平的老机型，机器性能相对比较落后，但这一阶段我国的联合收割机事业却是飞速发展的。

而且，这段时间的工作使我国设计研究联合收割机的水平有了长足的进步和提高，逐步具备了独立设计开发新产品的能力。

3．利用引进技术发展阶段（1981－1990年）
这个阶段是谷物联合收割机发展过程中一个艰难而又复杂的时期，经历了一个极大的起落过程。

1980年前后，改革开放政策对联合收割机的发展产生了巨大的影响。

1981年机
械部首先组织开封、佳木斯两个联合收割机厂引进美国约翰·迪尔公司的“1000”系列谷物联合收割机的制造技术，生产了1055、1065、1075三种大型联合收割机。

继而又协助四平联合收割机厂与民国德国前进工厂以合作的方式引进E514联合收割机的制造技术，进行组装和制造。

经过几年的努力，这些引进的机型陆续投产，我国的联合收割机行业的科学技术在许多方面从原来比较落后的状态，一下子跨到80年代初的国际先进水平，有了一个划时代的飞跃。

但是，由于80年代初农村经济比较落后等一些其它因素的影响，联合收割机市场明显萎缩。

自1982年起，全国产量由6000台一下子降到1000余台。

到80年代中后期，随着农村经济的发展，市场逐渐恢复。

到进入90年代，不仅产量恢复到了历史最高水平，而且新试制的产品，特别是中小型拖拉机悬挂的品种型号繁多，出现了制造、开发、选购收获机的新局面。

到90年代中后期，我国的收获机发展更加迅速，不仅各种类型机械齐全，性能也不断完善，而且产量也大幅度提高。

仅1997年全国年生产联合收割机35105台，比1982年提高了几倍。

而且，市场也比较看好，年终售出31955台，呈现出了良好的发展势头，开始了我国收获机发展的又一个崭新的阶段。

（二）国外收获机的发展概况
国外收获机发展比较有代表性的国家和地区为欧美及日本等地。

欧美多为全喂入脱粒，机型大，生产率高，适合较大规模的生产条件；日本则以中小型水稻收获机为主，多采用半喂入，机型小，生产率相对较低。

美国早在十九世纪初发明了脚踏脱粒机和畜力割捆机，1890年开始生产由30－40马力牵引的联合收获机，1920年生产动力联合收获机，1939年制成第一台自走式联合收获机，1940年基本实现收获机械化。

七十年代以后属于高度发展阶段，机具向大马力发展，并采用先进的液压电控和监视系统。

近年来轴流式联合收获机有较大的发展，尤其是最近由约翰·迪尔公司生产的CTSⅡ多滚筒大马力联合收获机，很好地解决了水稻收获的一些难题。

目前，美国收获机行业由约翰·迪尔等少数几家公司垄断，处于世界先进水平。

欧洲一些国家原以使用割捆机和脱粒机为主，五十年代后迅速发展联合收获机。

比较有代表性的有前东德E512、E514、E516，前西德克拉斯D76、D96、D106，法国的布劳特801等，均有比较先进的性能。

日本在借鉴西方收获机械的基础上，结合本国山地丘陵较多，水稻种植面积大等特点，研制出一系列小型水稻收获机械，独具特色。

日本收获机械发展较晚，1967年末开始生产推广小型半喂入联合收获机，1976年水稻机收面积为39.3％，1977年达到了91.4％，基本上实现了收获机械化。

目前，日本的水稻收获机械在性能、自动化程度等许多方面都达到了相当高的水平。

久保田、洋马等公司的半喂入水稻联合收割机处于世界先进水平。

目前，世界收获机械的发展，不仅在传统的收获机上增设了许多电液自动化控制系统，如凯斯公司的2300系列大型联合收获机上设置了GPS接收装置，为将来精确农业的发展奠定了基础。

而且，突破了传统的收获工艺，发展了割前脱粒。

如东北农业大学研制的气吸式割前脱粒联合收获机，英国谢尔本公司生产的梳脱台等。

总之，世界收获机械正向着自动化、适用化、多样化方向发展。

二、谷物收获方法
根据不同的自然条件、栽培制度、经济和技术水平，我国目前采用的机械化谷物收获方法有以下几种：
1．分段收获法
采用多种机械分别完成割、捆、运、堆垛、脱粒和清选等作业的方法，称为分段收获法。

这种方法使用的机器结构简单，造价较低；保养维护方便，易于推广。

但整个收获过程还需大量人力配合，劳动生产率较低，而且收获损失也较高。

2．联合收获法
采用谷物联合收割机在田间一次完成切割、脱粒、分离和清选等全部作业的收获方法。

这种方法的特点是：提高了生产效率，减轻了劳动强度，也有利于抢农时，并降低了收获损失。

但联合收割机的结构复杂，造价较高，每年使用时间短，收获成本较高；还要求有较大的田块和较高的管理与使用水平。

3．两段收获法
此法先用割晒机将谷物割倒并成条地铺放在高度为15－20cm的割茬上，经过3－5天晾晒使谷物完成后熟并风干，然后用装有拾禾器的联合收获机进行捡拾、脱粒、分离和清选作业。

这种方法具有以下优点：
1）由于作业时间较联合收获法提前7－8天，可延长收获时间。

2）由于谷物后熟作用，使绝大部分籽粒饱满、坚实、色泽一致，提高了粮食等级，增加了收获量。

3）由于收回的籽粒含水量小，且清洁率较高，显著地减轻了晒场的负担。

但此法也存在下列缺点：由于两次作业，机器行走部分对土壤破坏和压实程度增加，油料消耗较联合收获法增加7－10％；当收获期逢连雨时，谷物在条铺上易发霉、生芽。

因此，采用两段收获法时，应注意以下几个方面问题：
1）割茬高度应适宜：一般取割茬为15－20cm，植株高大时（1m以上），应略高，为18－25cm；植株矮小时（80－90cm），应略低，为15－18cm。

2）条铺的形状应适当：为有利于谷物捡拾，禾杆的穗部应互相搭接，搭接的方向与机器行走方向平行或成45°以内的倾角，勿使穗部着地。

3）割晒的时间应适当：一般在谷物腊熟期进行，这时植株大部分变黄，上稍仍有少许微绿色，籽粒为淡黄色呈腊状。

此时收割既可保证籽粒的后熟作用，又可减少收获中的落粒损失。

三、谷物收获的农业技术要求
谷物收获的农业技术要求是谷物联合收获机使用和设计的依据。

由于我国谷物种植面积很广，种类也很繁多，而且各地区自然条件有差异，栽培制度亦各不相同，所以对于谷物收获的农业技术要求也不一样，概括起来主要有以下几点：
1．适时收获，尽量减少收获损失
适时收获对于减少收获损失具有很大意义。

为了防止自然落粒和收割时的振落损失，谷物一到黄熟中期便需及时收获，到黄熟末期收完，一般为5－15天。

因此，为满足适时收获减少损失的要求，收获机械要有较高的生产率和工作可靠性。

2．保证收获质量
在收获过程中除了减少谷粒损失外，还要尽量减少破碎及减轻机械损伤，以免降低发芽率及影响贮存，所收获的谷粒应具有较高的清洁率。

割茬高度应尽量低些，一般要求为5－10cm，只有两段收获法才保持茬高15－25cm。

3．禾条铺放整齐、秸秆集堆或粉碎
割下的谷物为了便于集束打捆，必须横向放铺，按茎基部排列整齐，穗头朝向一边；两段收获用割晒机割晒，其谷穗和茎基部须互相搭接成为连续的禾条，铺放在禾茬上，以
图8-1 侧向输送侧放铺型收割机
1.分禾器
2.扶禾星轮
3.输送带
便于通风晾晒及后熟，并防止积水及霉变；拣拾和直收时，秸秆应进行粉碎直接还田。

4．要有较大的适应性
我国各地的自然条件和栽培制度有很大差异，有平原、山地、梯田；有旱田、水田；有平作、垄作、间套作，此外，还有倒伏收获、雨季收获等。

因此，收获机械应力求结构简单、重量轻，工作部件、行走装置等适应性强。

此外，收获作业各环节均有具体的农业技术要求，将在后面做相应的介绍。

第二节 收割机和拾禾器
一、收割机的种类
用以完成作物的收割和放铺（或捆束）两项作业的机械，称为收割机械。

收割机械按照不同的分类标准，可以有不同的分类形式。

按功能的不同，可分为收割机、割晒机和割捆机三类。

收割机用于分段收获作业，其功能是将作物割断，并在地上放成“转向条铺”，以便于下道工序由人工分把和打捆；割晒机用于两段联合收获作业，它将作物割断后，在田间放成首尾相搭接的“顺,向条铺”，这种条铺不便于人工分把或捆束，它是专为装有捡禾装置的联合收割机配套使用的，作物在条铺中经过晾晒及后熟后，再进行捡拾－脱粒－清选联合作业；割捆机也是分段收获时使用的一种机器，它能同时完成收割与打捆两项作业，可减轻收获的劳动强度，但捆束机构比较复杂，捆绳比较贵，故目前应用较少。

拾禾器是两段收获作业中安装在联合收割机割台上用以捡拾禾谷条铺的一种装置。

要求它能将作物条铺中所有谷物全部捡拾起来并迅速抛到收割台上。

按照结构的不同，可分为弹齿式、伸缩扒指式和齿带式三种。

本节将对使用较为广泛的立式和卧式割台收割机，悬挂式割晒机以及几种典型的拾禾器进行介绍。

二、收割机的一般构造和工作过程
（一）立式割台收割机
所谓立式割台，是指割
台台面的位置基本呈直立状
态（常略有倾斜）。

当立式割台收割机工
作时，将割断后的作物直立
地进行输送并使之转向铺
放。

由于这种割台结构比较
紧凑，重量轻，故整机尺寸
较小，机动灵活性好，可以
配置在小动力底盘的前方，由人工操作。

也可以和手扶拖拉机配套，后面装上尾轮
和座位，由机手乘坐操纵。

使用较为灵活、简便。

根据作物输送路线和放铺方向的不同，立式割台收割机可分为以下几种：
1．侧向放铺型
这是一种常用的放铺型式，收割机将割断后的作物铺放于机器的侧面。

按作物在割台上的输送方向，有两种结构。

1）侧向输送侧面放铺型。

如图8－1所示，割下的作物被输送带向一侧输送，在八角星轮的配合下，作物在机
侧放铺。

当以梭形法进行
收获时，机器到地头转向
后，使输送带反转，作物
就被送向机器的另一侧并
放铺。

2）中间输送侧面放
铺型。

如图8－2所示，作
物被割下后，向割台中部
输送，经换向阀门4的引
导，将作物送至输送带后
方，再经导禾槽5而向机
侧放铺。

这种结构的优点
是：只需改变非传动件的
换向阀门，即可改变放铺方向，结构简单，换向时冲击力小；其缺点是中间
输入口处易堵塞。

2．后放铺型
在小麦、玉米套作地区，如图8－3所示，为了不致压伤玉米苗，割后小麦需向机器后方放置。

如图8－4所示，割台前
面装有小分禾器1，其拨齿在与星
轮相配合下能将轻度倒伏的作物自
下而上地扶起，割断后的作物在星
轮和输送器的配合作用下，先向右
输送，再通过转向星轮和转向输送
带向后输送，并在机后放铺。

为了适应严重倒伏作物的收
割，在立式水稻联合收获机上装有
链齿式扶禾器，它能将倒伏严重的
作物扶起并引向切割器。

其扶倒能
力强，工作较可靠；但在扶禾中链
齿对谷物冲击作用较大，对易掉粒
的籼稻造成的落粒损失较大。

（二）卧式割台收割机
1．卧式割台收割机的一般构
造 图8-2 中间输送侧放铺型收割机
1.分禾器
2.扶禾器
3.输送带
4.换向阀门
5.导禾槽
图8-3 小麦玉米间作套种示意图
所谓卧式割台是指其台面的
位置基本呈于卧状（常略向前倾）。

其纵向尺寸较大，但工作可靠性较
好。

宽幅收割机多采用这种结构。

卧式割台收割机按输送带数目的多
少，可分为单输送带、双输送带和
多输送带等三种。

其基本结构大致
相同，即由切割器、拨禾轮、输送
器（及排禾放铺器）、机架及传动机
构等组成。

但其工作过程各不相同，
下面分别进行介绍。

2．卧式割台收割机的类型、
特点及工作过程
1）单带卧式割台收割机，如
图8－5a 所示。

其工作过程为：拨
禾轮首先将机器前方的谷物拨向切
割器，切断后被拨倒在输送带上。

谷物被送至排禾口，落地时形成了顺向交叉状条铺。

条铺宽为1－1.2m 。

2）双带卧式割台收割机，如
图8－5b 所示。

该机在割台上有两条长度不同的输送带，前带长度与机器割幅相同；后带较前带长400－500mm ，其后端略升起，并向外侧悬出。

作业时，谷物被割倒并落在两带上向左侧输送。

当行至左端，禾秆端部落地，穗部则在上带的断续推送和机器前进运动的带动下落于地面，禾秆形成了转向条铺。

这种收割机对作物生长状态适应性好，工作较可靠。

但只能向一侧放铺，割前需人工开割道。

3．三带卧式收割机 图8-4 后放铺收割机 1. 小分禾器 2.扶禾三角带拨齿 3.星轮 4.压簧 5.输送带 图8-5 卧式收割机示意图
a.单带式
b.双带式
c.三带式
1.拨禾轮
2.切割器
3.输送带
4.放铺窗
图8-6 前悬挂式割晒机 1. 拨禾轮 2.切割器 3.输送带 4.收割台 5.悬挂架 其割台上有三条输送带（前带、后带及反向带）和一个排禾口（位于割台的中部）。

各输送带均向排禾口输送。

收割时，割台前方（图8－5c ）B 1、B 2及B 3区段内的谷物放铺过程各不相同。

在B 1段内的谷物，被割倒并倒落在上、下输送带上，平移到排禾口。

其茎端先着地而穗部被运至左端抛出。

其放铺角较大，为90°左右。

在B 2段内的谷物，被割倒后茎端立即着地，穗部被上带运至左端抛出。

其放铺角略小，并不太一致，为70°－90°。

在B 3段内的谷物，被割断后茎端被反向带推向排禾口，禾秆沿茎端运动方向倾倒。

其放铺角较小，为70°左右并有少许茎差（为10－15cm ）。

由上述分析可知：三带式放铺机构的条铺由三部分（B 1、B 2、B 3）禾秆汇集而成。

大部分禾秆的放铺角为70°－90°，少部分为50°－70°，从人工打捆要求来看，一般可满足要求。

该机构的另一特点是：条铺放在割幅之内，割前不用开割道，作业灵活。

（三）悬挂式割晒机
1．一般构造和工作过程
悬挂式割
晒机应用比较广
泛，其中尤以前
悬挂式为最广，
是两段收获的必
备机具。

前悬挂
割晒机的主要机
型有丰收－4.0、
4SX －3.8型等，
均为卧式割台，
铺放窗口在割幅
以内，可悬挂在
东方红75／802
拖拉机的前方，
工作和转移地块
灵活，可以自行
开道，耗用材料
较牵引式少。

一
般用于给牵引式
割晒机开道，或
直接进行割晒。

由于拖拉机动力
输出轴的位置各
不相同，故悬挂架一般不能通用。

前悬挂式割
晒机的基本结构和工作过程相似，现以4SX－3.8型为例进行介绍，如图8－6为该机型的示意图。

主要由拨禾轮1、切割器2、输送带3、悬挂架5、平衡弹簧8、传动机构、液压升降装置等部分组成。

通过悬挂装置与拖拉机挂接组合成一台作业机组。

收割时拨禾轮1把作物拨向切割器2，被切割下的作物禾秆在拨禾轮压板的推压作用下，倒放在帆布输送带3上，被输送到机器左侧，从铺放窗口铺放在割茬上。

经过晾晒，作物后熟和干燥后，即可进行拾禾脱粒。

2．4SX－3.8型割晒机的主要工作部件的调整
1）拨禾轮
在正常作业时，拨禾轮中轴应在割刀前部60－70毫米处，拨禾轮压板拨打在作物的上部，为割下段作物高度的2／3处。

当收割厚密高产作物时，应将拨禾轮后移，这样可以减轻压板对作物的打击并能防止阻塞拨禾轮。

当收割稀疏作物时，拨禾轮应在割刀前20－50毫米处，并适当下移。

而且要在压板上加钉帆布条，以提高拨禾轮的搂取能力。

当收割倒伏作物时，最好改装偏心拨禾轮。

如用普通拨禾轮，应将其位置向最前，向最低处移动，以加强扶禾能力。

也有将普通拨禾轮改装成螺旋形的。

拨禾轮的转速主要根据收割机速度来确定。

理论和经验都证明：拨禾轮最适宜的线速度为前进速度的1.5－1.7倍。

但对于易落粒的作物，拨禾轮的转速高将增加割台落粒损失，故应将拨禾轮的转速相应降低。

2）切割器
切割器的调整应遵循以下原则：压刃器与动刀片之间的间隙不大于0.5mm；护刃器上的定刀片应位于同一水平面内，其偏差不得大于0.5mm；动刀片与定刀片在止点位置时前端应密合，后端间隙为0.3－1mm；割刀在刀槽内灵活无阻。

3）帆布输送带
帆布输送带的紧度及速度对放铺质量有很大的影响，故作业时应调整好。

紧度调整的方法是：通过右侧被动轴外面的拉紧螺栓来调整；速度分为2.72米／秒和2.32米／秒两级。

收割作物厚密或机组前进速度快时，应选用较快的帆布输送带速度，以减轻帆布输送带负荷，防止帆布输送带在作业中打滑、停转等故障发生。

三、拾禾器
拾禾器是两段收获作业中安装在联合收割机割台上用以捡拾谷物条铺的一种装置。

按照结构的不同，它可分为弹齿式、伸缩扒指式和齿带式三种。

（一）弹齿式拾禾器
由带弹齿的滚筒拾禾。

由于齿有弹性，对谷物的冲击作用较小，因而落粒损失较少。

但其弹齿横向间距较大，在谷物矮小、条铺稀薄时常出现少许漏拾现象。

其幅宽一般为2－3m，多用于麦收拾禾作业。

如图8－7所示，为一种弹齿式拾禾器。

它由滚道盘、主轴、曲柄、滚轮、滚筒圆盘、管轴、弹齿及罩环等构成。

四根带弹齿的管轴装在滚筒圆盘上，管轴绕主轴心转动，同时还自转。

管轴左端固定有曲柄，曲柄头部装有滚轮，滚轮在滑道内滚动。

弹齿之间有薄铁板制的固定不动的罩环，弹齿在相邻两环的缝隙内运动，进行拾禾作业。

工作时，主轴顺时针转动，管轴随滚筒圆盘公转，曲柄滚轮在半月形的滚道中滚动（滚道盘固定不动）。

当滚轮沿直滚道滚动时，可带动管轴作反时针转动，弹齿收缩到罩环内部；
当滚轮由直滚道向弧形滚道滚动时，又带动管轴顺时针自转，弹齿伸出，而这时弹齿的位置正好在拾禾器的前下方，因而能向上捡起作物条铺，并向后送给收割台螺旋及扒指。

在将作物送至罩环尾部时弹
齿又缩回，避免回挂作物。

（二）伸缩扒指式拾
禾器
其构造与联合收割机
割台螺旋输送器的伸缩扒
指机构相同。

它由扒指式
拾禾滚筒、侧挡板和机架
等组成。

滚筒由主轴、转
筒、偏心轴和扒指等构成，
如图8－8所示。

当主轴带动转筒逆滚
动方向回转时，其偏心轴位
置不动，而套在偏心轴上的
扒指在转筒带动下绕偏心轴
转动。

由于偏心轴位于滚筒
的前下方，则扒指由下方向
前上方转动时伸向滚筒外面
的长度增大，以利于挑送禾
铺。

当由后方向下方回转时，
则扒指伸出转筒外面的长度
缩小，以防向下方带草。

扒指式拾禾器的扒指为
刚性，强度较大，拾禾时对
谷物的冲击作用较大，所以一般多用于捡拾玉米秆。

其转速与弹齿式拾禾器相同，拾禾宽度一般较弹齿式为大。

（三）齿带式拾禾器
齿带式拾禾器由齿带、
前辊轴、中辊轴、后辊轴和
仿形轮等组成，如图8－9
所示。

拾禾时，齿带逆滚动方
向回转，由固定在胶带上的
弹齿将禾铺挑起并送向割
台。

该拾禾器的特点是：由于前辊轴直径小（约100mm ），弹齿横向间距较
小（6－7mm ），因而拾禾较干净利索，落粒损失较少。

其齿带速度根据机器作业速度的不同可以调节，一般为0.2—1.8m/s 。

拾禾器的幅宽一般较弹齿式为大，为2－3m 或3－4m 。

图8-7 弹齿式拾禾器的结构及原理 1.滚道盘 2.曲柄 3.滚轮 4.滚筒圆盘 5.管轴 6.弹齿 7.罩环 图8-8 扒指式拾禾器 1.滑脚 2.偏心轴 3.扒指 4.主轴 5.转筒 图8-9 齿带式拾禾器
1.仿行轮
2.前辊轴
3.中辊轴
4.齿带
5.后辊轴。