玉米收获机拉茎辊的改进设计

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1、2015年8月农机化研究第8期玉米收获机拉茎辊的改进设计谢珣，何玉静，史景钊，李保谦，王志鹏(河南农业大学机电工程学院，郑州450002)摘要:针对摘穗板－拉茎辊组合式摘穗装置在玉米收获过程中存在的问题，对拉茎辊进行改进设计。改进后的拉茎辊叶片轴采用无缝钢管经模具拉伸成型，整个叶片轴是一体的，叶片棱面为圆弧结构，并且将叶片轴后端与销轴连接的卡槽尺寸加大，加装金属耐磨套。该改进方案解决了传统拉茎辊易开焊、振动大、寿命短等问题。利用SolidWorks软件对改进后拉茎辊进行有限元分析得知:应力和最大应变主要分布在拉茎辊后端的U型槽内，最大位移分布在叶

2、片棱上，都在材料的变化范围内，改进方案合理。关键词:玉米收获机;摘穗装置;拉茎辊;SolidWorks+中图分类号:S225．51文献标识码:A文章编号:1003－188X(2015)08－0120－04DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2015.08.0270引言［1－2］摘穗装置是玉米收获机的核心部件，其主要作用是使果穗与茎秆实现分离。目前，国内常用的摘穗装置有4种:卧辊式摘穗装置、立辊式摘穗装置、夹持链－卧式摘穗装置和摘穗板－拉茎辊组合式摘穗［3－4］装置。虽然这些摘穗装置都能满足技术要求，但是在实际的应用中存在着不足。立辊

3、式虽然在收获中损失小，但是结构复杂且工作可靠性差;卧辊式摘穗损失大，秸秆处理方式单一;夹持链－卧式可实现秸秆的切碎回收，但是不便于多行配置;摘穗板－拉茎辊组合式摘穗损失小，应用较广泛，但断茎较多。本文针对于摘穗板－拉茎辊组合式摘穗装置在实际工作中存在的问题，对其拉茎辊进行优化设计。图1拉茎辊截面示意图Fig．1Stalkpullingrollersection1改进设计1．2改进方案1．1原有方案1)针对摘穗过程中产生断秸秆较多的问题，改进目前，玉米收获机的拉茎辊是由6个压制成U型拉茎辊辊体叶片棱角为圆角过渡型。的钢片焊接而成的，其截面如图1所示

4、。这种拉茎辊2)针对在收获过程中震动较大和高速旋转造成存在着一些问题:易变形、制作精度差、两端不同心;拉茎辊开焊扭曲的问题，改进焊接拉茎辊为用无缝钢制造困难，制作周期长;使用过程中易出现开焊、扭曲管径模具拉伸成型。等现象;如果两端不同心，会造成机器转动时振动大，3)针对在收获过程中拉茎辊后端与分动箱销轴同时易损坏轴承等部件。连接的卡槽容易磨损的问题，在卡槽内加装硬质金属耐磨套。收稿日期:2014－08－051．3改进内容基金项目:河南省重大科技专项(121199110120)1)拉茎辊包括两个配合使用的对转辊，每个对转作者简介:谢珣(1988－)

5、，男，河南淅川人，硕士研究生，(E－mail)辊由叶片轴和导锥通过半圆头铆钉铆接而成。其中，13140007687@163．com。通讯作者:李保谦(1961－)，男，河南许昌人，教授，硕士生导师，叶片轴为管壁上均匀压出U型槽的无缝钢管，U型槽(E－mail)nj280@163．com。的槽壁形成拉茎辊叶片，一共6个。叶片轴的前端装·120·2015年8月农机化研究第8期有油封、轴承、内隔套和外隔套，其前端通过轴承与固滑。所述拉茎辊辊体齿顶部的棱角为圆角过渡型，改定在机身上的支座连接，末端通过动力轴头与机器动进之后明显减少了断秸秆现象。其结构如图

6、2和图3力设备连接，叶片轴连同导锥可以在支座上转动。轴所示。承上设有直通式压注油杯，用来注油对轴承进行润1．叶片轴2．油封3．轴承4．挡圈5．内隔套6．支座7．外隔套8．半圆头铆钉9．导锥10．直通式压注油杯11．动力轴头图2改进之后结构图Fig．2Improvedstructurediagram2)针对收获过程中拉茎辊后端与分动箱销轴连接的卡槽容易磨损的问题，将卡槽的尺寸加大，并在卡槽内加装硬质金属耐磨套，可以有效缓解这一现象。改进之后结构如图4所示。拉茎辊结构外部装有壳体，壳体通过螺栓将拉茎辊与传动箱装配在一起，拉茎辊辊体与连接件焊接，且连接

7、件上设有U形开口槽。销轴插入传动轴的安装孔内，并且两端与轴套内孔配合，轴套采用硬质耐磨材质装在连接件的开口槽内。其中，轴套与连接件配合处为平面，属于紧配合，传动轴通过销轴向拉茎辊辊体传递动力，同时销轴的两端与轴套内孔间隙配合，从而将原有设计中销轴与连接件之间的摩擦转移到销轴与轴套之间;轴图4连接部分剖视图套采用耐磨材质，解决了动力传动时连接件磨损过Fig．4Theconnectionpartsectionview快、拉茎辊更换困难的问题。2有限元分析2．1建立三维模型，设置材料参数SolidWorks软件是目前应用较为广泛的、一种基［5－6］于特

8、征的参数化三维实体设计软件。设计人员通过利用SolidWorks中的草绘、拉伸、切除等命令，对改进之后的拉茎辊建立三维模型，如图5所示。