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近年来，国家加大了对水稻收割机的补贴力度，这对于我国的发展具有极为重要的意义。水稻也是我们中国人最主要的食物。水稻是劳动密集型栽培作物，收获是其生产过程的重要环节，我国大部分地区仍采用人工收获、手工打捆和装袋。存在人工劳动强度大、收获成本高和收获效率低等问题，降低了我国水稻种植的规模化和产业化程度。而水稻收获之后留下的秸秆作为日常燃料的功能逐渐消失且收获机械通常把水稻秸秆直接抛撒或粉碎在田间，不做收集处理。随着秸秆综合利用技术的逐步成熟及相关产业的兴起，水稻秸秆被抛在田间直接还田的做法已经不能完全适应农业与环境发展的要求。而且现有收获设备大多都是单一的收割功能，而大型的割捆一体化设备使用成本又过高，不适合普通农民家使用，在这种背景下，水稻收割打捆一体收割机应运而生。水稻收割机系统整体设计主要由动力系统、传动系统、打捆系统、收割系统等部件组成。
近年来，国外主要水稻收割机制造商，都以提高收割机作业效率为主要研究方向，以此来推进收割机的技术进步。除了基于收割机产品的技术、结构和性能外，重点还对收割机外部的辅助操纵系统的智能化技术进行了创新发展。
当前，随着收割机外形结构尺寸的逐日增长，继续扩大结构尺寸已成为不可能。在此情况下，各生产厂家相继采用了联合收割机各种新的设计方案，同时，也继续保持了联合收割机最大的运输宽度。AGCO公司的 IDEAL 型新型联合收割机，集合了当前轴流转子式联合收割机的所有技术特点，但其结构设计更为简化，这是当前联合收割机的一种发展趋势。这类收割机在世界大部分地区均有市场需求。
20世纪90年代初期以来，中小型联合收割机收割效率高，可以保证粮食及时收获，丰产丰收，农民使用方便，只需要简单学习便可操作，通过道路的能力和对小麦收获的适应性好，价格便宜，所以成为我国收割机的主要机型。国市场大部分都是中小型联合收割机，如何改进中型自走式水稻收获机使其可以实现多种水稻的收获也是当前的一个方向。
如山东时风集团生产的 6158 型自走式纵轴流水稻联合收割机、福田重工生产的 GN70 纵轴流水稻联合收割机等。但是，由于受到传统思维模式的禁锢，这些公司生产的产品在外形和内部结构上基本没有太大改动，仅在原有的小型收割机的结构基础上稍作改进，比如加大整机功率，增加割台的收割面积等一系列措施将原有喂入量增大一些，但是由于没有结构上的创新改动，无法将大马力发动机与割台系统以及整机结合起来。同时，国内并没有对伸缩式或折叠式割台的深入研究，也没有类似产品，所以喂入量很难取得更大进展，不能实现大中型收割机的量产，因此也无法满足市场对大中型收割机的需求。
通过王飙，刘峰，李云伍等在《我国水稻收割机的发展现状及发展方向》告诉我们水稻收获机械的设计发展方向，再结合王显仁等在《4L_0.2型水稻联合收割机的设计》和谢方平在《4LZ_0.8型小型水稻联合收割机的设计》中所介绍的收割机设计思路，确定了水稻农用机的整体结构。而张凤娟在《水稻联合收割机配套打捆机喂入机构设计》中给我们具体的介绍了打捆机的结构和各零部件的设计，让我们对打捆机有了比较全面的认识。毋高峰的《小麦联合收割机配套打捆机的优化设计与试验》具体介绍了怎样优化机器的打捆机构。朱磊华在《水稻联合收获打捆复式作业机振动分析与压缩装置结构优化》介绍了如何确保机械的稳定和可靠性。
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一、 前言
李永利的《水稻联合收割机发展前景展望》和王飙谷的《我国水稻收割机的发展现状及发展方向》告诉我们谷物割捆一体农用车使用和设计在不同国家和地区有不同的要求。由于我国耕地面积至少有 1.13 亿hm2，而且耕地类型多样，我国也是世界上重要的水稻生产国与出口国，我国水稻的种植面积约 3000万 hm2，约占世界水稻种植面积的 21% ，年产量近1.6亿t，占世界总产量的34%。谷物收获机械化程度是影响水稻产量的主要因素。
二、 主体
该谷物割捆一体农用机可一次性完成收割和打捆作业。该机体积小、重量轻，操作简单，通过性与适应性好，较好地解决了大、中型收割机在丘陵、山区和水田难以收割的难题，在南方双季稻区、泥脚深度小的稻田中均能正常收割水稻。如何改进中型自走式谷物收获机使其可以实现多种谷物的收获也是当前的一个方向。
如山东时风集团生产的6158型自走式纵轴流谷物联合收割机、福田重工生产的GN70纵轴流谷物联合收割机等。但是，由于受到传统思维模式的禁锢，这些公司生产的产品在外形和内部结构上基本没有太大改动，仅在原有的小型收割机的结构基础上稍作改进，比如加大整机功率，增加割台的收割面积等一系列措施将原有喂入量增大一些，但是由于没有结构上的创新改动，没有创新新型的打捆系统同时，国内并没有对割捆一体化的中小型农用机的设计，也没有类似产品。
（一）、 整机结构
通过阅读相应的文献总结出谷物割捆一体农用机系统整体设计的思路和步骤，首先要确定整体的结构，通过阅读王显任的《4 L－02 型谷物联合收割机的设计》了解了谷物收割机整体结构和工作过程：作物在拨禾轮引导下被切割器割下，由割台搅龙送到输送槽。作物经输送槽进入脱粒滚筒，在滚筒和顶盖导向板作用下自左向右做螺旋运动，同时在杆齿的作用下完成脱粒和分离。茎秆由滚筒右端排出机外，凹板分离出的籽粒、碎草等脱出物由籽粒搅龙向右推集到扬谷器，被扬谷器抛送到离心分离筒，经离心分离筒清选后，籽粒下落，而轻杂物则由吸杂风机排出。由于谷物割捆一体农用机的设计尺寸并不大，而且不考虑脱粒只考虑打捆，所以确定了该机整体结构为动力部分，传动部分，收割部分和打捆部分。该谷物割捆一体农用机为轮式割捆一体收割机，行走采用四轮式拖拉机形式，行走轮采用橡胶轮，后轮（驱动轮）用特制的钢轮制成，有利于增加行走时对土壤的附着力，采用前轮转向，制动器由双端拉紧带式制动。收割部分在前端。张凤娟的《鼓舞联合收割机配套打捆机构的设计》写到谷物联合收割机配套打捆机应以其价格较低、结构简单、无须动力机械牵引、操作方便、可靠性高等作为特点。其设计应遵循“保证工作性能，简化机具结构，降低生产成本”的原则。而喂入机构的设计在遵循总体原则的同时，还要注意以下几点：
（1）在设计过程中，可借助捡拾喂入打捆机喂入机构的原理，简化设计过程。
（2）喂入机构是秸秆通道和压缩活塞之间的工作部件，工作过程中不得与配合部件之间有干扰。
（3）受结构空间限制，喂入机构所占空间要小，但同时必须要保证喂入作业的通畅和质量。
（4）为简化结构，减少动力机械设置，喂入机构的动力通过联合收割机的某个装置提供。
设计收割机的结构需要从以下几个方面加以把握。工艺过程连续、流畅。在设计工作部件的相互位置和尺寸时，除了考虑各工作部件的生产率平衡和各部件的参数确定，注意交接过渡部位的设计，保证谷物联合收割机的均匀连续，避免出现超负荷的部件和产生不应有的损失。同时，还要整车的结构尽量紧凑，以及振动噪声尽量小。充分考虑以上情况，从谷物的实际生长情况和田间作业的复杂情况进行分析，确定结构尺寸，转速，以及其离地高度，采用手动调节可以充分满足多种倒伏或生长情况不同的谷物。相对于同类收割机，本车结构也比较紧凑。工作中的行走部分的宽度小于割台的宽度，不存在压禾，拖禾的现象，
（二）、谷物割捆一体农用机的总体布置
本水稻联合收割机的总体布置的特点是：收割台悬挂在车架悬架的正前方，后轮驱动，前轮转向，主要工作线基本按照整车纵线对称布置。
通过阅读文献可知，在配置各工作部件的同时，还需要考虑机器的重心位置，使各轮轴的负荷分配合理，本设计中采用了轮式收割机的方式，驱动轮承受了整机重量的60%。割捆一体机的中心高度是影响整车稳定性的最重要因素，本设计中，由于轮距的宽度不大，离地间隙小，机构紧凑，基本上保证了整车的稳定性。本机的驾驶工作条件：此水稻收割机的驾驶人在中后位置，在后轮轴斜上部，有利于整车的重心平衡和扩大驾驶人视野以及提高驾驶的舒适度。总体布置还需要考虑使用、调节和维修的方便性。
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[1] 胡智清. 微型水稻收割机设计与关键部件研究[D]. 中南林业科技大学, 2013.
[2] 杨波, 王清泉. 微型水稻收割机设计与关键部件研究[J]. 黑龙江科技信息, 2017(12):1.
[3] 盛永和. 小型水稻收割机纵轴流脱粒分离系统设计与试验[D]. 湖南农业大学, 2016.
[4] 饶静婷. 小型水稻收割机的输送装置的改进设计[J]. 工业:00110-00110.
[5] 马文烈, 刘仁鑫, 颜玄洲. 小型人力水稻收割机的改进设计[J]. 江西农业大学学报, 2004, 26(6):3.
[6] 吴艳英, 尹健. 模块化设计方法在小型水稻联合收割机设计中的应用[J]. 现代机械, 2011(4):3.
[7] 谢方平, 王修善, 任述光,等. 4LZ-0.8型小型水稻联合收割机的设计[J]. 湖南农业大学学报：自然科学版, 2015, 41(4):5.
[8] 尹健, 黄年月, 吴兵,等. 微型水稻联合收割机新型圆筒筛设计研究[J]. 现代机械, 2011(3):4.
[9] 王清泉, 杨波. 谷物联合收割机的总体设计[J]. 黑龙江科技信息, 2017.
[10] 潘远香, 尹健, 肖龙祥,等. 小型半喂入水稻联合收割机电驱式扶禾系统的设计研究[J]. 机械设计与制造, 2016(5):4.
[11] 段国臣李景岩. 佳联3106型联合收割机水稻脱粒装置的设计[J]. 农业机械, 2008(10):56-57.
[12] 刘子坚, 田立权, 丁肇,等. 4LZ-2.1Z型双速双动水稻联合收割机设计与试验[J]. 中国农机化学报, 2021, 42(2):25-30.
[13] Xie F , Wang X , Ren S , et al. Design of 4LZ–0.8 type mini rice combined harvester[J]. Journal of Hunan Agricultural University(Natural Sciences), 2015.
[14] Douthwaite M B . The feasibility of developing a small scale stripper harvester for rice based on a novel rotor design[C]// Proceeding of International Agricultural Engineering Conference in Thailand. 1990.
[15] Pirapaharan K , Gunathillake W , Lokunarangoda G I , et al. Design of a battery-less micro-scale RF energy harvester for medical devices[C]// Biomedical Engineering and Sciences (IECBES), 2012 IEEE EMBS Conference on. IEEE, 2012.
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