畢業設計論文:甘蔗收割機提升裝置和轉向裝置的設計

畢業設計論文——designofliftingandturnaroundmechanismofcane

甘蔗收割機提升裝置和轉向裝置的設計

目錄

中文摘要…………………………………………………………………1

英文摘要…………………………………………………………………2

前言…………………………………………………………………4

第一章概述…………………………………………………………5

§1-1甘蔗收割機研究背景………………………………………………5

§1-2甘蔗收穫機械的現狀分析…………………………………………8

§1-3甘蔗收穫機械的發展對策及前景………………………………14

第二章雙排甘蔗收割機總體方案……………………………………20

§2-1甘蔗收割機的組成及性能………………………………………20

§2-2甘蔗收割機的實現原理…………………………………………25

第三章提升裝置的設計………………………………………………33

§3-1提升裝置的組成和工作原理……………………………………33

§3-2提升裝置的重要零件設計過程…………………………………37

第四章轉向裝置的設計………………………………………………55

§4-1轉向裝置的組成和工作原理……………………………………55

§4-2轉向裝置的重要零件設計過程…………………………………57

第五章其他零部件的設計……………………………………………60

§5-1軸的設計…………………………………………………………60

§5-2軸承的選用及密封、潤滑………………………………………63

第六章提升裝置支撐機構的設計……………………………………64

§6-1支撐機構的工作原理……………………………………………64

§6-2液壓缸的選用……………………………………………………66

附錄一外文翻譯………………………………………………………68

附錄二實習報告………………………………………………………82

附圖清單…………………………………………………………………89

參考文獻…………………………………………………………………90

後記…………………………………………………………………91

a.小結……………………………………………………………91

b.致謝……………………………………………………………93

摘要

隨着科學技術的不斷髮展，農業機械化技術也發展到了一個新的水平；
隨着農業機械化技術的發展，的甘蔗收割機的發明成為目前各界人士關心的熱點問題。

本文介紹了甘蔗收割機的研究背景、甘蔗收穫機械的研究現狀，分析了甘蔗收穫機械的發展對策及前景，敍述了雙排甘蔗收割機的實現原理和工作過程，詳細講述了雙排甘蔗收割機中提升裝置、轉向裝置以及支撐裝置的設計過程。這次和同組人員一起設計的的切段式甘蔗收割機能夠更獨特地更好地適應各種狀態下的熱帶甘蔗的收割，包括倒伏和半倒伏的甘蔗。而且，該收割機在田間作相對自由運動時，不損壞甘蔗杆，也不會將甘蔗拔起。這種雙排甘蔗收割機不會提前收割鄰排的甘蔗，而且在田間自由運動時不會被甘蔗阻塞入口。其中本人設計的提升裝置是用來提升和橫向向上分離倒伏的甘蔗，並且用來支撐起倒伏的甘蔗大量的向中心線運動即收割機向着支撐起的甘蔗條往前走。轉向裝置用於使支撐起的甘蔗杆向中心線橫向移動並且在切頂之後，甘蔗進入收割機之前對着收割機的運動方向推進甘蔗。

總之，用機械收割甘蔗已經取得更多更廣泛應用，也將代替人工收割。我也期待着能夠在市場上早日看見象我們所設計的這種集專業化、智能化，自動化、敏捷化，高效化、小型化、簡單化、環保化為一體的甘蔗收割機。

關鍵詞：甘蔗收割機；
提升裝置；
轉向裝置

前言

通過大學四年對基礎知識和專業知識的的學習，以及每個短學期的實習，我較系統地學習、瞭解、掌握了基本理論知識和機械製造專業的專業基礎知識。在此基礎上，同時在專業老師的指導下，進行了本次畢業設計，我收穫頗多。

本次設計的課題是甘蔗收割機的設計，主要負責雙排甘蔗收割機的提升裝置和轉向裝置的設計。

我國現階段甘蔗的收割還是主要以手工為主，即使用到的甘蔗收割機在結構和性能上也不完善。甘蔗收穫機械技術一直未得到很好的解決，也成為制約甘蔗生產全程機械化的一大因素。因此，甘蔗收穫技術的研究，是解決甘蔗高效收割的需要，是農業全面機械化的需要。自動化、高效化的甘蔗收割機成了種植甘蔗的農民的熱切期盼。

本次設計的雙排甘蔗收割機充分體現了智能化，自動化、敏捷化，高效化、小型化、簡單化、環保化等特點，也是所有有志於在農業機械方面作貢獻的研究人員在甘蔗收割機方向的研究目標，不難預料，這種收割機在未來的農業機械方面將會佔有大的市場。

本次畢業設計的整個過程都得到了西南交通大學先進設計與製造技術研究所丁國富博士的悉心指導以及其他老師、同學們的熱心指導和幫助，在此表示忠心的感謝。

由於時間倉促，加上本人水平有限以及實踐經驗的缺乏，設計中尚有許多不足之處，敬請各位老師批評指正！

第一章概述

§1-1甘蔗收割機研究背景

農業的根本出入在於機械化，實現農業機械化不但是為了有效的解決“三農”問題，減輕農民的負擔，加速建設我國社會主義現代化農業，緩和加入wto之後我國蔗糖業所受到的嚴重衝擊，而且對於推進生產力的發展，加快世界工業化進程，都有着十分重要的意義。當今世界機牀業已經有了很大的發展，無論是cnc系列還是加工中心，世界上的裝備業已經具備了相當的水平。工業機械的飛速發展，小麥收割機、水稻收割機等穀物聯合收割機的更新換代，大大的推進了當今世界工業化的進程，這也同樣使得甘蔗聯合收割機的發明研究成為十分的必要與迫切。

一、農業機械概況

（一）農業機械的類型

農業機械分固定作業和田間作業兩大類。固定作業的農業機械在作業過程中位置固定不動，其工作部件由內燃機、電動機或由拖拉機的動力輸出裝置驅動，如各種農產品加工機械等。田間作業的農業機械有自走式及由拖拉機牽引、懸掛、半懸掛等幾種類型。它們各自的特點如下：

自走式：本身具有發動機、行走裝置、操向裝置等。可獨立進行田間作業，機動靈活，視野良好，設計時不受拖拉機結構、性能等的限制。但結構較複雜，成本較高。

牽引式：由拖拉機牽引作業，在工作或運輸時其重量均由本身具有的輪子承受。機組的穩定性好，對不平地面的適應性強。但機動性較差，金屬消耗量大。

懸掛式：懸掛在拖拉機的懸掛裝置上，在運輸時全部重量由拖拉機承受。結構緊湊，重量輕，機動性好。但大型、寬幅機具的穩定性和對地表適應性較差，機具重量受拖拉機懸掛裝置提升能力的限制。

半懸掛式：懸掛在拖拉機的懸掛裝置上，但本身還具有轉子。在運輸時承受機組的部分重量，可減輕懸掛裝置所需的提升力。其優缺點介於牽引式和懸掛式之間。

有些田間作業如播種、施肥、施農藥等，還可由裝有各種工作部件的農用飛機來完成。

（二）對農業機械的一般要求

農業機械以土壤、作物、牲畜以及水、肥、農藥等各種物料為工作對象。由於這些工作對象在類型、品種和特性上的多樣性，對各類農業機械的要求也有很大的差異。這些要求還由於不同地區、不同農作物對各項作業要求的不同（含禽畜飼養方式的不同）而存在不同程度的差異。因此，農業機械應能適應各種不同的條件和不同的農作制，滿足各項農業技術要求。

農業機械的設計還必須考慮到在使用新的農業機械以後，能夠通過提高勞動生產率，搶趕農時季節，改進作業質量等途徑作到增產增收，提高農產品的商品率。同時還要儘可能減輕操作人員的勞動強度，改善勞動條件，保證操作安全。在經濟合理的前提下考慮使用農業機械能夠綜合利用，一機多用。

與一般機械產品相比，農業機械具有工作條件惡劣多變，使用分散，保管條件差，工作部件易磨損等特點。因此要求農業機械作到堅固耐用，安全可靠，使用維修方便。在滿足農業技術要求的前提下，儘可能提高產品和零部件的標準化、系列化和通用化程度。

二、甘蔗生長狀況

甘蔗是熱帶和亞熱帶地區的一種多年生宿根作物。一年收穫一次，是製糖工業的主要原料之一。世界甘蔗主產國有巴西、印度、古巴和中國等。1994年中國甘蔗種植面積達90.67萬公頃．總產量為5402萬噸，佔世界甘蔗總產量的5％．居世界第四位。我國的甘蔗生產主要集中在廣東、廣西、福建、海南、雲南等省區。我國是世界甘蔗生產大國，2002年種植面積為146萬公頃。尤其在廣西，作為發展蔗糖業自然條件最優越的地區，蔗糖業發展很快，已形成了廣西經濟的支柱產業，糖產量已佔全國產量的一半以上。蔗糖業是廣西農民最重要的經濟收入來源，也是許多地方財政收入的重要來源。蔗糖業的發展直接影響到廣西1600多萬蔗農的生計和社會的穩定。

我國已加入wto,正面對原糖進口配額和關税變化對蔗糖業的衝擊，市場競爭十分激烈。就廣西總體來説，目前蔗糖生產成本過高、糖價在國際市場沒有任何優勢。針對這個嚴峻局面，為了把廣西蔗糖業做大做強，按照“糖廠是建設的主體，農民是種植的主體，政府是服務的主體”的分工，各級政府部門制定了許多扶持發展蔗糖業的有利政策，引導企業以資產重組成紐帶，以大型骨幹企業為龍頭，發展工貿一體化的大型聯合糖業集團，對蔗糖產業進行了優化結構和合理佈局，重點支持甘蔗地區的發展壯大。製糖企業深化管理手段，提高製糖技術水平，開展甘蔗產品的綜合利用。蔗農廣泛採用良種良法，實施科學耕作管理技術等。通過上述措施，廣西的蔗糖業取得一定成績，但是佔蔗糖生產成本的70%以上的原料蔗生產技術仍然落後。因此，提高甘蔗生產技術水平，是亟待解決的問題，這個問題的關鍵是推廣良種和採用先進的耕作管理技術。實現先進的耕作管理技術的一個重要方面——就是實現甘蔗生產全程機械化，而成熟的甘蔗收穫機械技術一直未得到解決，成為制約甘蔗生產全程機械化的瓶頸。

當然，這主要是由於我國各省區的土壤條件和生態環境存在着差異．生產出來的甘蔗不論從外觀還是從產量上都不相同。例如廣東的地形、地貌複雜多樣．多數土壤屬磚紅性壤土，土質粘重膽力較大，而且風害嚴重．平均每年有8級以上的颱風1.5次。因此生產出來的甘蔗植株都比較矮小．直徑較細，且倒伏彎曲較嚴重，畝產也較低。雲南省則土質比較鬆軟，表上較厚，又無颱風影響，因此甘蔗植株粗壯高大．畝產較高。由於各省區的甘蔗質量和形狀都不同，這就給我國甘蔗收穫機械的研製和推廣帶來了一定的難度。

§1-2甘蔗收穫機械的現狀分析

傳統的甘蔗收割方法都是都是基於人的繁重勞動來完成的。主要有兩種形式。一種是最原始的收割方式，用刀割斷甘蔗，然後再手工剝掉葉子，這種效率極低，勞動強度極大；
首先，點燃甘蔗以燒掉其葉子，然後手工的切頂以及把甘蔗打樁，最後機械地把成堆的甘蔗裝上車輛，這一種方法對收割綠色葉子的甘蔗就很困難，而且燃燒必然會造成對甘蔗的損壞和對環境的污染。而且當甘蔗地裏手工收割的甘蔗燒掉葉子之後，此時的甘蔗收割產量大約僅僅是用手工完成剝葉後剩下甘蔗的三分之一。而且人工收割甘蔗，一個工作日（農村按10－12個小時）最強的勞動力最多也只能收到700公斤。由於受到收割季節的限制，收割工作勞動強度大、生產效率低，農民大都需要僱請外來勞動力才能完成。隨着消費觀念的轉變，富裕起來的農民迫切需要改變這種工作方式。因此，大多數應用手工收割綠甘蔗的成本是很不經濟的。對比能夠有效的利用甘蔗收割方法改善的地區，勞動力收割甘蔗的方法顯得困難和不合理。

目前在國際上擁有甘蔗聯合收割機的國家，有巴西、澳大利亞、美國、古巴等產糖大國。

一、我國甘蔗收割機械技術現狀

我國從60年代開始研製甘蔗收割機和甘蔗剝葉機，由於多方面的原因，進展緩慢，直至70年代中期才有大規模的研究活動，目前，除了耕整地外大多數仍依賴人畜作業，勞動費用在生產成本中佔了最大的比重。

總體而言，我國甘蔗收割機機型可以分為以下兩類：

1、切段式甘蔗收割機

該類機型是仿照國外大型甘蔗聯合收割機改進而成。通過改造中馬力輪式拖拉機的輪系，抬高拖拉機的離地間隙，以適應甘蔗壟作和原料蔗輸送。割台懸掛於拖拉機尾部，以拖拉機後退方向為收割前進方向，可一次性完成：切梢、扶倒、切割、喂入、切段、輸送、清選、裝載等工序。該類機型代表是上面介紹的廣西農機研究所研製的4gz—140型自走切段式甘蔗收割機。由於切段原料蔗不受糖廠歡迎，該類機型沒有得到推廣應用。

2、整杆式甘蔗收割機

整杆式甘蔗收割機的收穫方式為整杆全青採式，有兩種主要型式：一種為收割與剝葉聯合式，另一種為收割與剝葉分段式。

聯合式整杆甘蔗收割機可一次性完成：切梢、扶倒、切割、輸送、清選、剝葉等工序。這類代表機型有廣西農機研究所研製的以中馬力輪式拖拉機作底盤的kaltor—80型甘蔗聯合收割機。

分段式整杆收割機可一次性完成扶倒、切割輸送、鋪放（或打捆）等工序。配上剝葉機和運輸車，就可實現甘蔗收穫分段式機械化作業。這類機型有自走底盤式、側掛大中馬力輪式拖拉機式和利用手扶拖拉機底盤式等型式，代表機型有廣東農機所研製的4gz—35型側掛式甘蔗收割機、華南農大研製的側掛式甘蔗收割機和自走底盤式甘蔗收割機、仙遊縣農機廠研製的配套手拖的4gz—12型甘蔗收割機（與日本產nb—11k型相似）、南寧市百樂機電公司研製的配套耕整機的甘蔗收割機等。

與分段式收割機配套的剝葉機，均為人工喂入、集堆，可一次性完成切梢、剝葉等工序。主要代表機型有廣西大學的4zb—6a型、廣西農機所的4zb—12型、南寧市百樂機電公司的bl02a型等。

以上機型，有的已停產；
有的經試驗表明，技術路線是正確的，適應性、可靠性有待提高，正在開發試驗改進中。由於技術上的因素，目前均沒有大量推廣使用。

另外，日前我國已研製出的甘蔗收穫機主要有如下幾種：

由廣東農機所研製，半懸掛於拖拉機的右側，外端支承在一個側輪上的4gz—35型側掛式甘蔗整杆收穫機。該機配套動力為豐收—35或紅衞—40等中型輪式拖拉機。屬剝葉式整杆收穫機型，能一次完成扶蔗、切割、喂送、剝葉、分離清理、集堆裝車等工序。且隨機附有切削器．可根據動力負荷情況及生產單位的需要裝配使用。但該機適應性較差，只能適應於行距1.2—1.4m，蔗莖彎曲倒伏不大嚴重、田間雜草較少的旱地大蔗田等條件下工作。且因附加的輪子使轉彎調頭不夠靈活方便。

由福建農學院與仙遊縣農機廠研製的4gz—12小型甘蔗收割機。該機是一種新型的立式割台整杆鋪放式收割機，配用東風—12型手扶拖拉機的動力和底盤，採用輕型金屬履帶行走裝置。由於專用底盤為全懸掛式，故操作靈活，轉彎半徑小，且配備了拔指鏈式扶倒器，可收穫倒伏不太嚴重的甘蔗。對交叉倒伏嚴重的甘蔗該機仍然不能收穫。

由雲南農墾國營隴川農場研製的隴農一號甘蔗收穫機。該機屬剝葉式整杆收穫機型，半懸掛於拖拉機右側。可一次完成打頂、切割、剝葉、清淨、集堆等工序。配套動力為鐵牛-55帶慢速檔輪式拖拉機。該機生產率6—8t/h，甘蔗破頭率及折斷率均低於5%，夾雜率＜1.5%，各項性能指標均達到甘蔗收穫機械暫行標準。但該機生產率偏低，同時亦不能收穫嚴重倒伏的甘蔗。

由湛江農機所研製4gz-100型甘蔗收穫機。該機亦屬剝葉式整杆收穫機型，可與國內外多種輪式拖拉機配套作業，該機亦可一次完成切梢、扶倒、切割、剝葉、清理、集堆等工序。生產率為12t/h以上，損失率＜0.5%，破頭率＜12%，剝葉乾淨。但該機在蔗株縱橫交錯且倒伏較嚴重的情況下工作時．存在漏割現象，損失率為3.2%。

二、國外甘蔗收割機械技術現狀

目前，在國際上大規模種植甘蔗的國家有古巴，巴西，澳大利亞，美國等產糖大國，這些國家一些大莊園已經開始涉及到甘蔗收割機來減輕自己的勞動。國外現在採用的甘蔗收割方法也主要有以下兩種：一是包括切割甘蔗頂葉子部分的切頂裝置和切割甘蔗在地面根部的根切裝置的收割機，但是目前這種收割機由於缺少對切頂高度和切根的深度的控制，在收割過高或過矮的甘蔗都不理想，既有可能造成切割不徹底，更有可能造成收割的浪費，使得此類收割機缺少智能化，顯得很呆板，很容易造成浪費和剝葉不乾淨。二是先用火燒掉甘蔗的葉子，再用機械收割裝置傳入帶有切割裝置的切割器裏，切成200mm-250mm的短條，不得不指出的是這種收割機在切成短條時，使短於200mm的甘蔗無法回收，而且不難看出，使用火燒掉甘蔗杆上的葉子，對於綠色甘蔗的收割是很不湊效的，此外這種方法祛除葉子也不乾淨，很容易損壞甘蔗杆，而且不良的燃燒還會造成環境污染。

從甘蔗收穫機械的角度來看，國外甘蔗收穫機械主要有兩種型式：一種為切段式甘蔗聯合收割機，一種為整杆式甘蔗收割機。

1、切段式甘蔗收割機

世界上發達的產糖國家，由於土地資源十分豐富，甘蔗連片種植面積大，田園平整，便於機械化作業。同時，糖廠製糖工藝接受切段式原料蔗，加上他們高度重視發展機械化生產，因此，甘蔗收穫機械化水平高，大型切段式甘蔗聯合收割機得到了廣泛應用，如巴西已有80%的甘蔗生產實現了機械化收割，古巴也達到了72%。目前，在巴西、澳大利亞、古巴等產糖發達國家，大型切段式甘蔗聯合收割機是甘蔗收穫機械技術發展的主要方向。這些大型甘蔗聯合收割機具有功率大、作業效率高、功能齊全、自動化程度高、含雜率低等特點，是全程機械化生產中成熟、穩定的收穫機具。能夠在作業時一次性完成：扶倒、切梢、收割、切段、清選、裝載、蔗葉切碎還田等工序。加上與收割機作業配套使用的運輸車、加油車、維修車等，就實現了甘蔗收穫環節的全程機械化。大型甘蔗聯合收割機的代表廠商和機型有：英國serrana公司、巴西sahtal公司、澳大利亞toft系列等。這些機型的24小時生產率達到了400～900噸。小型甘蔗聯合收割機代表機型有日本久保田公司生產的ut—70k型、鬆元機工株式會社生產的mch—15型等。這些機型功率較小，每小時生產率為3噸。

2、整杆式甘蔗收割機

這類收割機只實現甘蔗的割倒、鋪放等工序，再利用配套的剝葉機進行切梢、剝葉，人工集堆後，機械裝載，再用運輸車運到糖廠。因此，也稱為分段式甘蔗收穫機械。這種機型適於丘陵地區小田塊蔗田作業，目前在日本、菲律賓、印度尼西亞等國應用。該類機型較小，採收方式為整杆青採式。其結構特點是：以手扶拖拉機底盤為動力和行走裝置，安裝有地面仿型裝置，割台可調程度高等。代表機型有日本文明農機株式會社生產的nb—11型、久保田公司生產的nb—11k型等，剝葉機有久保田公司生產的bmc—250型剝葉機等。該類機型在日本經過近三十年的改進與發展，技術上較成熟和完善。總的來説，該類機型在世界主產糖國應用範圍不是很廣泛。

三、甘蔗收割技術存在的問題

我國目前現有的甘蔗收穫機基本上是整杆式聯合收穫機，它們雖然能一次完成切梢、砍頭、剝葉、清理、集堆等工序，工作效率高，但機器龐大，結構複雜，所需配套動力大，機動性差，轉彎不靈活，在小地塊蔗田裏並不能發揮作用，且不能收穫嚴重倒伏的甘蔗。也就是説適合生產實際應用的成熟、穩定機型基本上還沒有。現有機型主要存在以下問題。

（一）切段式聯合收割機存在的問題

1、採收的切段蔗不符合糖廠要求。由於甘蔗切段後，必須在16小時內開榨，否則甘蔗會產生變化，造成糖分下降，影響出糖率，而目前糖廠的生產模式不能保證在此時間內開榨。

2、整機結構對收穫適應性差。首先，由於採用輪式拖拉機作底盤，需要對拖拉機的改動量過大。其次，機型大，轉彎半徑也大，目前蔗區預留空地不能滿足作業要求。還有，蔗田起伏不平，割台可調性差，造成割茬不齊、破頭率高；
切梢裝置調整不便，對生長高度不齊的甘蔗難以控制到合理的切梢長度；
整機各部件的可靠性還有待提高等。

（二）整杆式甘蔗收割機存在的問題

聯合式收割機採收的原料蔗雖然符合糖廠的要求，但是據多次田間試驗表明：割台可調性差，造成割茬不齊，破頭率高，影響了宿根蔗的發芽生長；
剝淨率低，含雜率高，損失率仍過大；
輸送裝置還不完善等。但就今後的發展方向，整杆青採聯合式收割機仍是最適合目前製糖工藝的較理想的收穫機械。而分段式整杆甘蔗收割機採用輪式拖拉機作底盤和自走式底盤的收割機，整機外形尺寸大，轉彎半徑過大。割台的可調度差，沒有仿型機構，不能隨地形任意調整調台，影響了切割質量，主要反映在割茬不齊，破頭率高。採用大馬力拖拉機的機型，收割幅寬為單行（壟），生產率與功率配套性差，經濟性不明顯。採用中拖側掛的機型，整機質量分佈不均衡，需加掛配重，影響收穫速度和對蔗地會產生一定的破壞性。生產率低，勞動強度仍大由於該類機型作業一次性完成工序少，雖有剝葉機配套作業，但仍需較多的輔助工人。喂入、收集、打捆、堆放等無法機械作業，使得勞動強度仍偏高。剝葉機性能仍未成熟剝葉元件的使用壽命偏低，增加了使用成本和維護工作量；
整機結構對剝淨率的提高仍有待改進；
剝葉元件仍存在使甘蔗破損的現象，影響甘蔗質量。

§1-3甘蔗收穫機械的發展對策及前景

從以上的分析可知，現在所採用的甘蔗收割方式還比較落後，甘蔗收割機械技術也還存在很大的問題，現在的甘蔗收割機不能同時很好的實現各個程序合理搭配，適應操作，適時控制。而且社會的各個方面因素都對收割技術的發展產生影響。所以甘蔗收穫機械的發展對策是我們要好好的考慮的一個問題。但綜觀世界經濟發展趨勢，甘蔗收穫技術的發展前景是很可觀的。

一、大力發展甘蔗收穫技術的對策

任何一個項目的順利完成，一般都要有政府的支持、上級領導部門的關心幫助，科研部門的研究開發，企事業單位的經費支持和過程操作，實驗，服務等這幾個環節，甘蔗收割機的研究開發與應用也是一樣的道理。

（一）加大政策扶持力度

世界發達的產糖國，甘蔗生產機械化發展得到了政策上的極大支持。而我國雖然有不少科研機構、企業、個人開展了收獲機械的研發，但是投入仍然不足。首先甘蔗收穫機械的研發，是整個蔗糖產業化中重要組成的一環。其次，研發的難度很大，需要大量的人力、物力投入。因此，各級政府部門應對甘蔗收穫機械研發予以足夠的重視，出台更多的優惠政策，加大財政投入，鼓勵甘蔗收穫機械的研發和推廣使用。

（二）加強科研單位企業與科研單位的合作

製糖企業是建設的主體，是產業化的龍頭，不單要在蔗糖的生產與銷售上努力，也要在甘蔗機械化生產方面下工夫，因為低成本的原料蔗更能降低製糖成本。同時，製糖企業參與收穫機械的研發，更能令企業產業向多元化方向發展。雖然開發甘蔗收穫機械難度大，但是市場十分廣闊，一旦突破技術的瓶頸，將會獲得豐碩回報。因此，研發的科研機構、企業、個人應抓住有利時機，增進合作交流，加大開發的力度，以期能夠研製開發出能夠適應生產實際需要而又能取得高回報的收割機。

（三）加強農機與農藝的結合

以前，我國開發的甘蔗收穫機械產品無法推廣使用，主要受甘蔗生產的耕作制度和農藝的制約。同樣，所引進的國外大型甘蔗聯合收割機經生產試驗表明，也受到了我國甘蔗生產方式的制約。由於農藝和機械化是相互配合和促進的，因此，必須改變我區目前的甘蔗生產方式。從農藝的角度對甘蔗生產機械化提出具體要求，如行距、株距及允許變化範圍等，開發設計滿足甘蔗農藝要求的生產機械。目前，澳大利亞等國甘蔗種植行距達1.5m而我國仍為0.9~1.1m，不利於機械化作業。甘蔗種植農藝也應改革試驗。按照機械化作業的要求，搞好蔗田整治和改造，儘量做到集中連片，統一種植規格，以適應機械化作業的要求。

（四）引進國外先進技術，進一步擴大試驗力度

不管是切段式機械收穫技術，還是整杆式機械收穫技術，在國外都已比較成熟。為了加快研究開發進程，有條件的地方，可以考慮通過引進試驗，消化吸收後，結合中國特色，進行國產化研製，爭取早日推廣應用。現在國內已有部門引進了日本產配手拖的整杆式甘蔗收割機，正在進行研發，這是一條行之有效的好途徑。而且我國甘蔗生產機械從耕整地到蔗頭破碎還田都研製了不少機具，能滿足生產要求，但也存在不少問題，如機具工作可靠性、適應性差，結構龐大，配套動力不合理，不利於推廣和應用。應進一步擴大試驗，突出解決機具的工作可靠性和提高作業質量。做好示範，以點帶面促使機具迅速推廣和應用。

總之，甘蔗為一年種多年生長的作物，在有條件的甘蔗產區，利用糖廠的龍頭作用和各級部門的扶持政策，投入大量的蔗田建設基金，對蔗區實行統一規劃，進行田園化建設、灌溉設施建設，推廣優良品種，實行科學化的耕作管理，建立一套較現代化的甘蔗生產模式。在生產全程機械化方面，探索在製糖企業、農機服務機構、農機專業户等方面，學習外國先進的甘蔗機械化生產實踐經驗，建立一套完善的機械化管理體系，為甘蔗生產全過程提供全面的指導與服務，我國的甘蔗收割機械技術必將會得到長足的改進。

二、甘蔗收穫機械的發展前景

目前，國內收穫機械技術研究方向主要還是切段式和整杆式兩種。

切段式收穫機械技術是世界發達產糖國收穫機械化的主導方向，是被證明為較先進、成熟的一種模式，也將是今後我國甘蔗收穫機械化發展的主要方式。雖然這個方式現在受到製糖技術的制約，但是不能因此而否定該方式，因為目前我國製糖技術仍然落後於世界先進水平。隨着糖業世界市場競爭，我國製糖企業將加速技術進步，通過引進國外先進製糖技術，結合我國實際，提高製糖技術水平。那時將會為切段式收穫機械技術提供一個巨大的市場空間。因此，切段式收穫機械技術的研究開發不能停步，有關研發機構應聯合制糖企業，着手分析國情與國際水平的差距，找出影響技術進步的關鍵所在，研究採用切段式收穫機械技術與製糖技術的最優化結合方式，突破技術制約的瓶頸，重點提高切段式甘蔗聯合收割機的適應性、可靠性，解決其所存在的問題，趕上國際技術的先進水平。

整杆式甘蔗收割機的研製開發是目前國內研發的主流。對於整杆式甘蔗聯合收割機，應朝專業化、智能化、自動化的方向發展，多采用新技術、新工藝、新材料，以提高整機技術性能和製造質量的水平，達到實際生產應用的適應性、可靠性。其關鍵部件的研究，如割台，應有根據地形變化的仿型機構，提高其可調程度；
影響切割質量的各種參數，應在大量的田間試驗、模擬試驗上進行優化選用。輸送裝置應解決輸送平順、不堵塞、不傷蔗以及與剝葉機喂入銜接等問題，剝葉裝置應研究剝葉機構的合理性，剝葉元件的使用壽命和傷蔗程度，提高甘蔗的剝淨率。提高切梢部件的靈活性，以適應甘蔗高度的變化。扶倒裝置應增強扶倒作用。同時，由於生產專業化，可以研製自走底盤式收割機，不一定需通過改裝輪式拖拉機；
配套功率及生產效率可根據國情設計，並不一定都採用大功率發動機。增加蔗葉切碎還田、原料收集與裝載等機構，實現收穫環節高度自動化。

對於分段式整杆甘蔗收穫機械，由於完成的工序少，在技術上較易突破，應加緊克服配套底盤與收割機構之間的矛盾，解決現有機型所存的技術問題，提高其適應性、可靠性。研究割台的性能改進方案，減少割茬不齊、破頭率高等現象。對鋪放方式應重點研究，鋪放方式和質量的好壞，直接影響機器連續作業和輔助工人數量多少。由於分段收穫，生產率比不上聯合式，因此，應研究整機的操作靈活性、維護便利性、製造成本等，以求經濟性優越。對與之配套的剝葉機，同樣着重考慮剝葉元件的性能。全盤考慮收割機、剝葉機（最好加上蔗葉切碎還田裝置）、打捆機、裝載機等組成的收穫機械系統的相互配合問題，提高勞動生產率，降低勞動強度。另外，由於甘蔗為多年生作物，在研究中，特別要注意機械化作業對蔗田的破壞性的影響以及生態環境的影響。

當然，隨着生產力的進一步提高，裝備業的進一步發展，全球一體化和世界工業化的進一步推進，未來的甘蔗聯合收割機必然向着智能化，自動化、敏捷化，高效化、小型化、簡單化、環保化方向發展。也就是説，甘蔗收割機收割的過程中，通過對實地甘蔗田裏的甘蔗進行實時判斷切頂的高度，並且對倒伏的甘蔗進行扶植，以便正常收割，同時應該有一個扶持裝置分隔未被收割的甘蔗防止與正在收割的甘蔗發生干涉，而且有一個提升裝置，將已經收割的甘蔗提升到切頂裝置進行切頂，此後由一個轉向裝置，進行根切。為了提高收割機的速度和效率，將整個收割系統做成相同的兩排，因此切頂，切根後的甘蔗要均分方能進入到剝葉裝置中進行剝葉，通過剝葉裝置剝去絕大多數葉子，而且又不會對甘蔗杆造成損傷，必須在剝葉的整個系統中裝有彈性加載輪子，值得一提的是凡是通過切斷裝置中的甘蔗杆，無論長短都能有效地回收到機箱內。當然也應該注意剝葉裝置的設計，一定要保證葉子順利地脱離收割裝置，因此在剝葉裝置中，傳送帶的上下方都得有加速空氣流動的裝置，這樣就不至於讓已經剝掉的甘蔗葉子滯留在機架上，阻礙剝葉工作的正常進行。而如果由氣流把葉子帶到田間，經過覆蓋後，腐爛，變成肥料，再重複利用。這種收割機充分體現了智能化，自動化、敏捷化，高效化、小型化、簡單化、環保化等特點，也是所有有志於在農業機械方面作貢獻的研究人員在甘蔗收割機方向的研究目標。

第二章雙排甘蔗收割機總體方案

本次設計的是一種集智能化，自動化、敏捷化，高效化、小型化、簡單化、環保化為一體的較先進的雙排甘蔗收割機。整個裝置的動力源採用一個400馬力的發動機，機器運行速度為0.2m/s。它能夠同時收割甘蔗地裏的兩排甘蔗。甘蔗地的行距為700mm，對株距不做要求。

§2-1甘蔗收割機的組成及性能

一、甘蔗收割機的整體組成概述

整個收割機由扶蔗裝置、提升裝置、切頂裝置、轉向裝置、根切裝置、剝葉裝置、切斷裝置、支撐裝置、動力控制系統、鼓風系統、行走部（包括底盤，支撐架、輪子等）、司機室等部分組成。

1、扶蔗裝置：是一種螺旋裝置。收割機的左右各一個螺旋，中間還分配有一個短的螺旋裝置。兩邊的螺旋用以扶持還沒收割的鄰近甘蔗，防止其干擾正在收割的兩排甘蔗；
中間的短螺旋裝置則將兩排正在收割的甘蔗分開。

2、提升裝置：由兩排可旋轉的鏈條組成，每一個鏈條都在各自的兩個鏈輪和張緊裝置間圍繞成環形，而且鏈條採用變形鏈節，鏈上有齒，用來抓住甘蔗杆。這兩個鏈條間的橫向距離是有限制的以利於扶持提升正在收割的兩排倒伏的甘蔗杆（不倒當然更好）。鏈的速度與收割機在甘蔗地裏前進的速度是相等的（v=v0）。

3、切頂裝置：切頂裝置下端裝上犁刀，此犁刀既可以在壟溝前進運動，又可以初步扶起到下的甘蔗。螺旋的旋轉用動力來驅動，可以選擇液壓馬達。切頂裝置還有帶齒頂的滾筒，滾筒用來擊打已經切掉的甘蔗頂部，不讓其垂直下落影響切頂以及提升工作的正常進行。切頂裝置的旋轉也用液壓馬達來實現，旋轉的速度與收割機的行進的速度有一定的關係。在甘蔗提升到一定高度時，切頂刀將頂部切掉，切頂裝置可以隨高度調整；

4、轉向裝置：有兩段引導環和一個撥輪，通過此撥輪撥動甘蔗轉向，通過引導環來引導甘蔗穿過切頂裝置並將切過頂的甘蔗繞過提升主鏈上面的鏈輪，旋轉180度，朝着收割機的運動方向推動切頂後的甘蔗向中心移動。

5、根切裝置：含根切刀和相關零件，還有許多向上甩的肋片，用來橫向的把根切過的甘蔗的根部甩開。該裝置能夠在甘蔗轉過的同時，切掉甘蔗根部。同時帶有向上甩的肋片將根拋向一個帶有螺旋齒的鼓，使根向甘蔗剝葉入口移動，同時甘蔗頂部向前倒在一根橫柱上。

6、剝葉裝置：在旋轉的輪上固定葉片，用來剝掉甘蔗杆上的葉子。帶螺旋的鼓將甘蔗均分，使其一根根地向剝葉入口移動，剝葉裝置的入口放置兩個旋轉方向相反的輪，用以把甘蔗杆喂入剝葉裝置。一旦到入口就將起拉如剝葉裝置，開始剝葉。

7、切斷裝置：它安放在剝葉裝置和傳遞用的傳送帶之間，用來把剝葉後的甘蔗切斷進入運載車。

8、支撐裝置：用以支撐螺旋扶蔗裝置和提升裝置，主要以機構為主。它鄰近並安裝在收割機的前端，用來支撐根切過的甘蔗並防止甘蔗的頂部掉到地面上。

9、動力控制系統：整個系統採用動力驅動，運動主要以液壓驅動為主。

10、鼓風系統：一種鼓風機用於把旋轉的葉片從甘蔗杆上剝離下來葉子的吹走，並讓其回到地裏再利用。

11、傳送裝置：傳送帶把剝葉後的甘蔗杆傳送到裝載車內的裝置。

12、行走部：包括底盤，支撐架、輪子等。

二、甘蔗收割機各部件的工作流程

現在我們所設計的雙排甘蔗收割機能夠同時很好的實現各個部件的運動協調，適應操作，適時控制。

1、收割機在收割到甘蔗後，在機器的正前方有三個螺旋扶蔗裝置，左右各一的長螺旋扶蔗裝置是用來把臨近的甘蔗與正在收割的甘蔗分開，防止不同收割狀態的甘蔗發生干涉，保證收割過程順暢，而中間的短螺旋裝置的作用是把；
兩排正在收割的甘蔗分開，為接下來的收割工作打下基礎。甘蔗進入收割機扶蔗裝置就標誌着收割過程正式開始，只有它無障礙的的工作，才能保證後續工作的順利進行。

2、經過扶蔗裝置扶持後，相臨排的還未收割的甘蔗與正在收割的甘蔗行分開了，相互之間不會發生干涉。但甘蔗杆仍然還在原地，並且沒有完整的保持直立或者是保持相互平行，仍然處於倒伏，半倒伏狀態。此時就需要一個提升裝置把甘蔗杆提升到合適的位置。該裝置由兩排可旋轉的鏈條組成，每一個鏈條都在各自的兩個鏈輪和張緊裝置間圍繞成環形，鏈條採用變形鏈節，鏈上有齒，用來抓住甘蔗杆。這兩個鏈條間的橫向距離是有限制的以利於扶持提升正在收割的兩排倒伏的甘蔗杆（不倒當然更好）。在鏈輪的帶動下，把甘蔗提升到適當位置，根據駕駛室的操作者的判斷來決定切頂的高度。鏈條的切向速度與收割機相對地面的速度大小相等，保證動作緊湊。

3、在駕駛室的操作者發現甘蔗杆提升到一定的高度後，在馬達的帶動下一直處於旋轉狀態的切頂刀把甘蔗的頂端部分切掉。切頂裝置還有帶齒頂的滾筒，滾筒用來擊打已經切掉的甘蔗頂部，不讓其垂直下落影響切頂以及提升工作的正常進行。在甘蔗提升到一定高度時，切頂刀將頂部切掉，而切掉的頂部經過鼓風機的風力作用，回到田間，被掩埋，腐爛後可作為肥料再次利用，這樣就不會有手工收割的弊病，集體處理甘蔗葉子，又費一道工序，而且極有可能變成浪費而不利用這些葉子。更重要的一點就是切頂裝置可以隨高度調整。

4、在切頂裝置的下方，有一個帶有兩個引導環和一個撥輪的轉向裝置，通過此撥輪撥動甘蔗轉向，通過引導環來引導甘蔗穿過切頂裝置並將切過頂的甘蔗繞過提升主鏈上面的鏈輪，旋轉180度，以2倍收割機的運行速度向中心移動朝着收割機的運動方向推動切頂後的甘蔗向中心移動。

5、在甘蔗轉過的同時，進行根切操作，根部將自由地落入泥土中，而就在同一時間，設在根切裝置的一個拋射裝置把甘蔗拋射到一個帶有螺旋齒的鼓輪，使根部向剝葉裝置的入口移動，同時甘蔗頂部向前倒在一根橫柱上，這樣就保證了剝葉時，根部先入的原則，有利於剝葉工作的有效進行。

6、帶螺旋的鼓輪把拋射來的甘蔗進行一一均分，使其一根根地進入剝葉裝置的入口，一旦進入，在彈性加載輪和傳送帶的作用下，將甘蔗杆帶到主傳送帶上，而入口是一個前大後小的漸縮性入口。主傳送帶在馬達的帶動下順時針旋轉，而位於甘蔗上方的剝葉輪逆時針旋轉，對根部先入的甘蔗進行剝葉，而且和傳送帶共同產生的摩擦力推動了甘蔗前進。當然如果有必要當甘蔗杆上的葉子大部分清除後進行切斷操作，使其為一定的長度，便於後續加工。7、最後，經過傳送裝置的傳送帶把剝過葉的甘蔗杆傳送到裝載車內。這樣整個甘蔗的收割過程就完成了。

這整個收割過程如果用一個流程圖的形式來表達，就是這樣的：

切斷裝置

剝葉裝置

駕

駛

室

操

作

者

轉向裝置

根切裝置

機

體

切頂裝置

提升裝置

扶蔗裝置

實時觀察

實時觀察

實時觀察

§2-2甘蔗收割機的實現原理

一、甘蔗收割機的實現原理圖

圖2-1實現原理圖一

1-收割機；
2-小輪；
3-底座；
4-大輪；
5-上喂輪；
6-根切裝置；
7-拋射裝置；
8-下喂輪；
9-支撐裝置；
10-提升裝置；
11-犁刀；
12-前支撐；
13-螺旋裝置；
14-司機室；
15-側架；
16-中間的螺旋裝置；
17-邊鏈

18-中心提升鏈；
19-鏈齒；
20-中心；
21-頂部裝置；
22-碎鼓；
23-釘齒；
24-升降機構；
25-導軌；
26-收割機中心線；
27-頂部屏蔽；
28-卷軸；
9-轉向裝置；
30-護欄輸出端；
31-上鍊輪；
32-底鏈輪；
33-保護裝置；

34-迴轉輪；
35-渦卷；
36-螺旋；
37-鼓輪；
38-傳送帶；
39-剝葉裝置

圖2-2實現原理圖二

二、甘蔗收割機的實現原理

根據圖2-1、圖2-2所示的甘蔗收割機整體結構極其配合運作關係，我們就有了一個整體的立體印象。圖2-1顯示了雙排甘蔗收割機1的結構方案。該收割機可以收割倒伏的和半倒伏的熱帶甘蔗，對綠甘蔗更為見效。收割機1能夠將甘蔗放到適當的位置以更高效的進行切頂和根切。通過雙排甘蔗收割機的橫放方位，進來的甘蔗被扶蔗裝置撥開並均勻地分佈後通過收割機入口，然後以比收割機的前進速度更快的速度線性地與行距平行通過收割機，以利於更高效地剝葉。

收割機1包括一個普通柴油機，用於驅動傳動輪系使前面的大輪4和後面的小輪2轉動。底座3用於支撐發動機和司機室14。司機室裏有許多常規操縱控制機構，包括用於調整收割機速度和後面將要談到的各種各樣的傳送裝置速度的機構。在下面的敍述中，所涉及到的所有相同零件均用同樣的基準數來標註，某些零件將用少量簡圖的形式簡潔明瞭地表示。

參看圖2-1和圖2-2，甘蔗杆受收割機提升裝置10的控制，可以在進行切頂時保持同一高度。總之，綠甘蔗地裏包含有直立的、半倒伏的和倒伏的甚至倒下了的甘蔗杆。提升裝置10的其中一項功能就是用來扶持半倒伏和倒伏的甘蔗杆以使所有甘蔗杆在切頂時均處於同一直立狀態。在這裏，有一個很重要的地方必須強調，那就是切頂時並不需要所有的甘蔗杆都直立，關鍵是所有的甘蔗杆都要幾近平行。因此，如果甘蔗地裏的所有甘蔗杆都與收割機前進的方向傾斜成70度角的話，那麼，就要對收割機的提升裝置10進行調整，使半倒伏和倒伏的甘蔗杆在進行切頂時同樣也與收割機前進的方向傾斜成70度的角。

當收割機進入一塊甘蔗地進行收割時，收割機上最前端左右各一的螺旋扶蔗裝置13將扶持還沒收割的鄰近甘蔗並將其與正在收割的甘蔗行分開。最初的兩排甘蔗被收割後，收割機在隨後進行的每次收割時，其中一邊（通常是左邊）螺旋裝置是不活動的，而另一邊（通常是右邊）的螺旋裝置仍然扶持還沒收割的鄰近甘蔗並將其與正在收割的甘蔗行分開。

每個螺旋扶蔗裝置13都包含有一個與地面成45度到55度角之間的卷軸（參看圖2-1）。軸上兩邊各有一個滾動椎，以右邊的滾動椎為例，它恰好位於正在收割的甘蔗行與收割機右邊那一甘蔗行間的溝面上。犁刀11輔助分離鄰行的未收割甘蔗行和正在收割的甘蔗行。支撐裝置9和提升裝置10（參看圖1），用於適時改變螺旋裝置13和底座3之間的角度（等同於與地面之間的角度）。當收割機在田間行走時，側架15使分離了的甘蔗杆不干涉收割機的收割進程。中間的螺旋裝置16同樣帶有犁刀，用於分開（至少是部分分開）兩排正在收割的甘蔗，並輔助地將甘蔗喂入兩邊的扶持提升鏈。

為了使所有的甘蔗杆在同一個高度下被切割，每排甘蔗都被向相反方向旋轉的主提升鏈18和邊鏈17扶持提升。當收割機在甘蔗地運行時，鏈齒19夾持和提升已經與提升鏈轉向中心20成半倒伏或倒伏的甘蔗。這樣每行甘蔗都被提升和分離了，因此，當用頂部裝置21切頂的時候，所有的甘蔗杆都大體平行。如圖2-1和圖2-2所示，每個切頂裝置都包含一個前傾的碎鼓22，該碎鼓上有許多軸向的佈滿四周的釘齒23，用來擊打甘蔗葉和甘蔗梢，該動作與切頂同時發生。頂部高度可以由調整液壓油驅動頂部提升機構24使切頂裝置沿導軌25上下運動。朝相反方向旋轉的碎鼓22將甘蔗梢和甘蔗葉從收割機中心線26向外推出。左右各一的頂部屏蔽27將切碎了的甘蔗梢和甘蔗葉擲於壟溝中便於車輪2和4輾過。

最初的兩排甘蔗被收割完後，右邊的螺旋裝置13將右行的正在收割的甘蔗和鄰近的尚未收割的甘蔗行分離開。如圖2-1所示，當收割機在田間行走時，卷軸28與地面之間所成的角度是可調的，且通常在45度到55度之間。中心提升鏈18和邊鏈17將甘蔗杆從各自行提升起來並集中在一起，使所有甘蔗杆與提升鏈轉向中心20排成一線，而提升鏈轉向中心20與收割行的軸向中心平行，實際上並排於收割行各自的縱向中心。如圖2-2所示，右邊螺旋13向上和右排甘蔗行成一定角度，在收割機運行的過程中，用於正在收割的甘蔗和未收割甘蔗之間的分離。在甘蔗達到螺旋13頂端前，這個距離比甘蔗的葉子的平均長度還要長，以至於未收割行甘蔗的葉子不會與鄰近的甘蔗發生干涉，取而代之是被中間的分離螺旋和主鏈條分開。收割機可以自由地在田間收割而不會損壞鄰近收割機的尚未收割的甘蔗。如上所示，左右兩邊的螺旋同時保證了收割機的正常工作。

為了保證綠甘蔗的高效去頂，轉向裝置29用來保證每一根甘蔗繞過切頂裝置21。每一轉向裝置29都是安裝在機體上的。在駕駛室的操作者可以根據甘蔗的高度，適當確定切頂裝置的高度。每一個轉向裝置可以在甘蔗去頂後，在收割機運行的方向上，將甘蔗頂部直接脱離收割機。如果沒有轉向裝置29驅使甘蔗通過切頂裝置21，部分甘蔗就可能會被卡住，並且拖出切頂裝置。在甘蔗切頂後，轉向裝置以兩倍的速度迅速改變甘蔗的運行方向，以致於甘蔗切頂後沒有直線移動的距離。

轉向裝置29包括一個撥動輪和和兩個引導環，兩個引導環迅速改變甘蔗的傳輸方向180°，把甘蔗的頂部移到收割機的中心，在收割機前進的方向上繞過收割機旋轉中心鏈鏈輪180°，從而確保了切頂後的甘蔗向收割機前進的方向上倒。這項操作確保了甘蔗頂部有自由而不受約束的路徑，通過此路徑，繞過上鍊輪31，移出切頂的甘蔗。在轉向的同時，使甘蔗發生根切。甘蔗進入收割機後，首先，中心驅動鏈旋轉並帶動甘蔗到一個支撐位置進行切頂操作，然後轉向和切根，最後進入剝葉裝置的入口。轉向裝置34迫使甘蔗的頂部通過切頂裝置，在甘蔗轉向根切的同時扔掉已切的甘蔗頂部。已經去根、去頂的甘蔗被輸送到剝葉裝置的入口。並且不會和輸入收割機的未去頂和未根切的甘蔗發生干涉，這樣甘蔗在進入切頂裝置到根切結束的整個過程中，撥動輪34非常成功地配合了收割裝置的工作。

撥動輪34位於切頂裝置的下方，支撐着甘蔗，並使甘蔗平穩地通過切頂裝置。撥動輪34的線速度與輸送甘蔗到切頂裝置的速度相等。因此撥動輪34接收到鏈條17、18傳送的甘蔗而不至於損傷甘蔗。實際上，在收割機前進的過程中，驅動鏈以相對地面的同一速度移動。因此，由於鏈的速度相對地面與收割機的速度相等，甘蔗的上部沿着驅動鏈的中心線保持原位，撥動輪34的一個功能是讓切掉的頂部以相對於收割機兩倍速度離開收割機，另一個功能是讓甘蔗以適當速度進入收割機。

為了減少葉子在提升鏈前端的堆積，剝葉裝置的頂輪31到底輪32之間應該設計一定的長度。蓋板33在回到收割機前端之前一直覆蓋着迴轉鏈，從而防止了葉子在鏈條的前端堆積，阻塞鏈條。蓋板33至少延伸一定的長度以使鏈條的各部分不被葉子阻塞。

隨着收割機的便捷化，切頂裝置遠離收割機的前端，切頂之前後，操作者都可以實時觀察。在收割機將甘蔗輸送到剝葉裝置入口前，使得已切頂的甘蔗移動一定的距離。提升裝置移動雙排收割甘蔗到收割機的前端中心，進而保證操作者能判斷去頂的高度。

切頂工作完成後，進行切根操作，每一個根切裝置6還相應裝備一個甘蔗底部拋射裝置7，把根切的甘蔗根部拋向帶有螺旋齒的鼓，正是通過這個鼓把甘蔗杆準確的移動到剝葉裝置的入口處。每排輸入的甘蔗在被喂輪5、8抓住前，移向收割機的中心，每個喂輪製成彈性加載的輪子，以使一對喂輪對輸入的甘蔗產生擠壓力而不至於損傷甘蔗杆。此外，喂輪還可以用來把甘蔗傳送到收割機機體。甘蔗被根切後被緊湊的輸入剝葉裝置的入口，在剝葉裝置中高效的進行剝葉，於是，甘蔗被均勻地輸送到剝葉裝置的入口，這就限定了第一對喂輪與根切刀之間的空間。

一個水平背喂輪被安裝在渦卷35的提升鏈的後面。在渦卷35把甘蔗杆擠進的時候，喂輪5和8抓住甘蔗杆，把甘蔗杆捲進去。甘蔗杆從轉向裝置出來之後，就會倒下，頂端倒在一個支撐12上，根部就倒在根切裝置的底板上。

根切裝置的鼓輪37上安裝有螺旋36，保證了把甘蔗向收割機的中心移動，從而進入剝葉裝置的入口。

當甘蔗通過收割機機體的時候對整根甘蔗進行清理。整個甘蔗杆的清理是由剝葉裝置來完成的，葉子被擲回田間，被覆蓋後進行再利用。整個甘蔗的清理裝置是由一個彈性剝葉裝置構成，它被安裝在一個傳送帶38的上方。傳送帶接收從喂輪5、8輸入的甘蔗，在甘蔗通過此傳送帶的過程中，剝葉裝置除去杆上的葉子。剝葉裝置由一個轉軸和許多重複分佈的彈性齒構成，剝葉彈性杆徑向分佈在輪軸上。此裝置能夠高效地進行剝葉，並且不損壞甘蔗杆。

甘蔗在剝葉清洗處理後通過輸送帶進入切斷裝置，此時的甘蔗杆可以有三種傳送方式供用户選擇：全莖、半莖和長段。該裝置安放在剝葉裝置和傳遞用的傳送帶之間，用來把剝葉後的甘蔗切斷成用户期待的長度，並把切斷後的甘蔗節送入特定的儲存間。如前所述，在甘蔗的剝葉過程中，都最大限度地保護甘蔗杆不被損壞以免甘蔗糖份損失，所以將切斷工作安排在最後進行，這樣就可以減少甘蔗液的流失以及糖汁的變質。而且在實際中，通常都是在整個綠甘蔗被清理乾淨後，接着被切成16到20英寸的典型長段。這裏需要提出的一點是，該切斷方式不需要像傳統的收割機切斷那樣，為了獲得較高的清理效率，把甘蔗切成很短的多段，這樣就對甘蔗的糖分損失很大，是一個很大的浪費。而選擇較長的甘蔗段有助於減少切斷過程中損失的甘蔗糖分，同時也將減少甘蔗的損壞。

最後，經過傳送裝置的傳送帶把清理乾淨了的甘蔗杆傳送到裝載車內。這樣，整個甘蔗的收割過程就完成了。

第三章提升裝置的設計

提升裝置在整個甘蔗收割機中具有舉足輕重的作用，提升質量的好壞直接影響切頂的順利進行和後續工作的高效完成。如果提升效果不好，切頂就無法正常的進行，就會出現漏切或者是切頂質量很差，造成極大的浪費，更嚴重的是還有可能導致甘蔗杆堵塞收割機的入口，使得收割過程陷於癱瘓。

§3-1提升裝置的組成和工作原理

一、甘蔗倒伏姿態的分析

由於受到颱風、季風等外界因素的影響，甘蔗倒伏、彎曲的現象比較嚴重，經過收穫機扶蔗裝置的扶持之後，甘蔗的倒伏狀態有了很大的改善，相臨排的還未收割的甘蔗與正在收割的甘蔗行分開了，相互之間不會發生干涉，而且正在收割的甘蔗杆被相對集中在提升鏈的中心線位置處。但甘蔗的直立效果還是很不好，或者説其平行度還不好，仍然有許多甘蔗是倒伏的，只不過倒伏的狀態不會那麼嚴重，仍然不能直接進行切頂操作。為了能夠將甘蔗杆提升到合適的位置，就應該對甘蔗的倒伏情況作一個簡要的分析。

田間的甘蔗相對機器前進的方向來説，有三種基本的倒伏狀態，(1)順倒伏：倒伏方向順着機器前進的方向；
(2)逆倒伏：倒伏方向逆着機器前進的方向；
(3)側倒伏：倒伏方向垂直機器前進的方向。經過田間觀察，大多數甘蔗處在側順倒伏或側逆倒伏的狀態。事實上，對這三種基本的倒伏情況，以順倒伏的甘蔗最難扶起．而對逆倒伏的甘蔗，當收穫機在前進的過程中，由於切割刀的高速旋轉，是很容易被切割的；
同樣對於側倒伏和側逆倒伏的甘蔗，由於提升鏈的運動和機器前進的合成作用，比較容易被扶起一定的角度，與逆倒伏相似，很易被高速旋轉的切割刀割斷。

二、提升裝置的工作原理

簡言之，提升裝置就是用來提升和橫向向上分離倒伏或半倒伏的甘蔗，並且用來支撐起倒伏的甘蔗大量的向中心線運動，即收割機向着支撐起的甘蔗條往前走的方向。該裝置由兩排可旋轉的鏈條組成，每一個鏈條都在各自的兩個鏈輪和張緊裝置間圍繞成環形，鏈條採用變形鏈節，鏈上有齒，用來抓住甘蔗杆，並且中心鏈的大部分是偏離收割機的中心線的。所以由於提升鏈的運動和機器前進的合成作用，比較容易將順側倒伏、逆側倒伏、順倒伏、逆倒伏的甘蔗杆扶起一定的角度。這兩個鏈條間的橫向距離是有限制的，以利於扶持提升正在收割的兩排倒伏的甘蔗杆（不倒當然更好）。在鏈輪的帶動下，把甘蔗提升到適當位置，根據駕駛室的操作者的判斷來決定切頂的高度。鏈條的切向速度與收割機相對地面的速度大小相等（v=v0），保證動作緊湊。

在這裏，有一個很重要的地方必須強調一下，那就是切頂時並不需要所有的甘蔗杆都直立，關鍵是所有的甘蔗杆都要幾近平行，從而，甘蔗杆能夠很好的被切頂以阻止大量的葉子進入收割機。因此，如果甘蔗地裏的所有甘蔗杆都與收割機前進的方向傾斜成70度角的話，那麼，就要對該提升裝置進行調整，使半倒伏和倒伏的甘蔗杆在進行切頂時同樣也與收割機前進的方向傾斜成70度的角。

該裝置的一個特點就是分隔兩排已收割甘蔗的夾持提升鏈中心線的行距等於甘蔗杆的行距，該行距通常不比甘蔗葉的平均長度長。因此，兩排甘蔗中，和相鄰甘蔗行的甘蔗杆交錯在一起的那排甘蔗的甘蔗葉在卷軸和夾持提升鏈的作用下，當收割機在甘蔗地行進時，提升鏈上的鏈齒夾持和提升已經與提升鏈轉向中心做出一定定位的半倒伏和倒伏的甘蔗。這樣每行甘蔗都在切頂之前就被分隔開來了，因此，當用頂部裝置54切頂的時候，所有的甘蔗杆都大體平行。而且還可以以防止葉子集結在一起，或者至少可以防止相當長一部分主鏈被覆蓋。

另外，在收割機前進的過程中，夾持提升鏈以相對地面的同一速度移動。因此，由於鏈的速度相對地面與收割機的速度相等，甘蔗的頂部沿着驅動鏈的中心線保持原位，為了減少葉子在鏈前端的堆積，設計了一個蓋板從頂輪到底輪將鏈保護起來只露出鏈齒，這樣就可以使甘蔗按一定的軌跡在中心線處分離。這種設置表面上看起來好象空間被減少了，其實輸送的空間是增加了，而不是減少了因為它減少了甘蔗葉的堆積，在中心鏈和邊鏈之間的葉子堆積變多，而塞在鏈裏的葉子卻減少了。而且導向保護裝置也就是蓋板，在一直覆蓋着鏈條，從而防止了葉子在鏈條的前端堆積，阻塞鏈條。甘蔗收割機的提升裝置就是這樣工作的。

三、提升裝置的組成

提升裝置是通過液壓馬達的旋轉來帶動上面鏈輪的旋轉，使得鏈條工作的，中心提升鏈和邊鏈繞着相反的方向旋轉，鏈條上面的鏈齒就將倒伏或半倒伏的甘蔗杆提起。

提升裝置由支撐板、蓋板、主動鏈輪、從動鏈輪、張緊鏈輪、帶有鏈齒的鏈條等主要部件組成，如圖3-1所示。

圖3-1提升裝置結構圖

1-主動鏈輪；
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