第七章_收割機(jī)111

1、 第七章第七章 收割機(jī)收割機(jī)第一節(jié)第一節(jié) 概述概述第二節(jié)第二節(jié) 收割機(jī)類型和一般構(gòu)造收割機(jī)類型和一般構(gòu)造第三節(jié)第三節(jié) 切割器及理論分析切割器及理論分析第四節(jié)第四節(jié) 扶禾裝置及理論計算扶禾裝置及理論計算第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述二、谷物的收獲方法二、谷物的收獲方法 三、谷物的機(jī)械收獲系統(tǒng)三、谷物的機(jī)械收獲系統(tǒng) 一、一、 谷物收獲機(jī)械發(fā)展概論谷物收獲機(jī)械發(fā)展概論 收割機(jī)械是谷物收獲機(jī)械的重要組成部收割機(jī)械是谷物收獲機(jī)械的重要組成部分，谷物收獲是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中最為復(fù)雜的分，谷物收獲是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中最為復(fù)雜的工藝過程，為了更好地了解谷物收獲機(jī)械化工藝過程，為了更好地了解谷物收獲機(jī)械化所使用的設(shè)備，我們必

2、須首先了解谷物收獲所使用的設(shè)備，我們必須首先了解谷物收獲的方法。谷物的收獲方法很多，大多是根據(jù)的方法。谷物的收獲方法很多，大多是根據(jù)不同地區(qū)的不同的自然條件，不同的種植方不同地區(qū)的不同的自然條件，不同的種植方式、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、技術(shù)水平等來決定合適的收式、經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、技術(shù)水平等來決定合適的收獲方法。獲方法。一、一、 谷物收獲機(jī)械發(fā)展概論谷物收獲機(jī)械發(fā)展概論1 1收割機(jī)收割機(jī) 18001800年英國博伊斯年英國博伊斯(joseph Boyce)(joseph Boyce)獲得收割機(jī)專利，至獲得收割機(jī)專利，至18601860年出現(xiàn)了馬拉的圓盤割刀收割機(jī)，年出現(xiàn)了馬拉的圓盤割刀收割機(jī)，18261826年由貝

3、爾年由貝爾(Patric BeU)(Patric BeU)制造出往復(fù)式切割器和撥禾輪的轉(zhuǎn)臂式收割機(jī)制造出往復(fù)式切割器和撥禾輪的轉(zhuǎn)臂式收割機(jī)雛型，用多匹馬牽引并由地輪驅(qū)動。雛型，用多匹馬牽引并由地輪驅(qū)動。1919世紀(jì)世紀(jì)3030年代美國赫西年代美國赫西(Obed Hussey)(Obed Hussey)和麥考密克和麥考密克(Cyrus Hall Me Cormick)(Cyrus Hall Me Cormick)發(fā)明了發(fā)明了帶有護(hù)刃器和往復(fù)式割刀的收割機(jī)。帶有護(hù)刃器和往復(fù)式割刀的收割機(jī)。18531853年出現(xiàn)了搖臂收割年出現(xiàn)了搖臂收割機(jī)，它能將收割的作物摟集成堆，并從割臺上摟撥到工作幅機(jī)，它能將

4、收割的作物摟集成堆，并從割臺上摟撥到工作幅以外的已割茬地上。以外的已割茬地上。19201920年以后同拖拉機(jī)配套的收割機(jī)逐漸年以后同拖拉機(jī)配套的收割機(jī)逐漸取代了畜力收割機(jī)。中國于取代了畜力收割機(jī)。中國于2020世紀(jì)世紀(jì)5050年代初曾生產(chǎn)搖臂式和年代初曾生產(chǎn)搖臂式和轉(zhuǎn)臂式馬拉收割機(jī)。轉(zhuǎn)臂式馬拉收割機(jī)。6060年代發(fā)展成作物呈條狀側(cè)放鋪于地面年代發(fā)展成作物呈條狀側(cè)放鋪于地面的機(jī)力收割機(jī)。的機(jī)力收割機(jī)。7070年代研制成機(jī)后放鋪的立式割臺收割機(jī)。年代研制成機(jī)后放鋪的立式割臺收割機(jī)。2.2.脫粒機(jī)脫粒機(jī) 英國人米克爾英國人米克爾(Andrew Meikle)(Andrew Meikle)于于1784

5、1784年設(shè)計了木制年設(shè)計了木制 回轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)滾筒式脫粒裝置，并于滾筒式脫粒裝置，并于17881788年獲得了脫粒機(jī)專利，年獲得了脫粒機(jī)專利，17851785年溫勞年溫勞(William Winlaw)(William Winlaw)設(shè)計了錐形滾筒軸流脫粒機(jī)。設(shè)計了錐形滾筒軸流脫粒機(jī)。17961796年在英國年在英國已出現(xiàn)用脫粒機(jī)和揚場機(jī)的配合使用。在俄國，已出現(xiàn)用脫粒機(jī)和揚場機(jī)的配合使用。在俄國，1919世紀(jì)初期生世紀(jì)初期生產(chǎn)了由人力操作的釘齒滾筒釘齒凹板的木制脫粒機(jī)。從產(chǎn)了由人力操作的釘齒滾筒釘齒凹板的木制脫粒機(jī)。從1919世紀(jì)世紀(jì)末到末到2020世紀(jì)初，美國凱斯脫粒公司世紀(jì)初，美國凱斯脫粒公

6、司(J(JI. Case Thresher COI. Case Thresher CO) )先在脫粒機(jī)設(shè)計中應(yīng)用逐稿器，從秸草中分離谷粒。后在脫粒先在脫粒機(jī)設(shè)計中應(yīng)用逐稿器，從秸草中分離谷粒。后在脫粒機(jī)上加裝復(fù)清器，以改善濕脫時的作業(yè)質(zhì)量。從而發(fā)展成具有機(jī)上加裝復(fù)清器，以改善濕脫時的作業(yè)質(zhì)量。從而發(fā)展成具有脫粒、分離、清選、自動喂人等功能的大型脫粒機(jī)。脫粒、分離、清選、自動喂人等功能的大型脫粒機(jī)。 中國在中國在2020世紀(jì)世紀(jì)5050年代初期發(fā)展簡易打稻機(jī)，年代初期發(fā)展簡易打稻機(jī)，19571957年定型生年定型生產(chǎn)大型復(fù)式脫粒機(jī)，產(chǎn)大型復(fù)式脫粒機(jī)，6060年代生產(chǎn)半復(fù)式脫粒機(jī)和半喂人脫粒機(jī)。年

7、代生產(chǎn)半復(fù)式脫粒機(jī)和半喂人脫粒機(jī)。3.3.聯(lián)合收割機(jī)聯(lián)合收割機(jī) 美國發(fā)明家海拉姆美國發(fā)明家海拉姆穆爾在穆爾在18381838年建造了第一臺聯(lián)合收割機(jī)。年建造了第一臺聯(lián)合收割機(jī)。1919世紀(jì)世紀(jì)8080年代后期，聯(lián)合收割機(jī)在美國日益普及，很快澳大利亞也年代后期，聯(lián)合收割機(jī)在美國日益普及，很快澳大利亞也生產(chǎn)也了類似的機(jī)器。生產(chǎn)也了類似的機(jī)器。18851885年聯(lián)合收割機(jī)開始由畜力驅(qū)動發(fā)展到用年聯(lián)合收割機(jī)開始由畜力驅(qū)動發(fā)展到用動力機(jī)驅(qū)動。動力機(jī)驅(qū)動。18901890年前后，由拖拉機(jī)牽引的聯(lián)合收割機(jī)的性能已較年前后，由拖拉機(jī)牽引的聯(lián)合收割機(jī)的性能已較完善，完善，19041904年美國霍爾公司的牽引式聯(lián)

8、合收割機(jī)開始采用汽油機(jī)作年美國霍爾公司的牽引式聯(lián)合收割機(jī)開始采用汽油機(jī)作動力，動力，19121912年又改進(jìn)為全鋼結(jié)構(gòu)并正式進(jìn)行成批生產(chǎn)，供應(yīng)市場。年又改進(jìn)為全鋼結(jié)構(gòu)并正式進(jìn)行成批生產(chǎn)，供應(yīng)市場。19381938年，第一臺自走式聯(lián)合收割機(jī)問世，年，第一臺自走式聯(lián)合收割機(jī)問世，4040年代該機(jī)在美國等少數(shù)年代該機(jī)在美國等少數(shù)國家逐步推廣應(yīng)用，國家逐步推廣應(yīng)用，5050年代在美、歐各國獲得空前發(fā)展。到年代在美、歐各國獲得空前發(fā)展。到6060年代，年代，自走式聯(lián)合收割機(jī)已占聯(lián)合收割機(jī)總數(shù)的自走式聯(lián)合收割機(jī)已占聯(lián)合收割機(jī)總數(shù)的9090以上中國于以上中國于19471947年引年引進(jìn)聯(lián)合收割機(jī)，在國營機(jī)械

9、化農(nóng)場使用，進(jìn)聯(lián)合收割機(jī)，在國營機(jī)械化農(nóng)場使用，19551955年開始生產(chǎn)牽引式聯(lián)年開始生產(chǎn)牽引式聯(lián)合收割機(jī)，合收割機(jī)，19651965年開始生產(chǎn)自走式聯(lián)合收割機(jī)。年開始生產(chǎn)自走式聯(lián)合收割機(jī)。7070年代有多種牽引年代有多種牽引式和自走式中小型機(jī)投人生產(chǎn)。式和自走式中小型機(jī)投人生產(chǎn)。8080年代引進(jìn)國外先進(jìn)機(jī)型生產(chǎn)，使年代引進(jìn)國外先進(jìn)機(jī)型生產(chǎn)，使聯(lián)合收割機(jī)的性能水平接近國際水平，聯(lián)合收割機(jī)的性能水平接近國際水平，20002000年保有量為年保有量為26265252萬臺。萬臺。 二、谷物的收獲方法二、谷物的收獲方法 1、谷物的生物學(xué)特性、谷物的生物學(xué)特性 2、谷物收獲農(nóng)業(yè)要求、谷物收獲農(nóng)業(yè)要求

10、3、谷物的收獲方法、谷物的收獲方法1 1、谷物的生物學(xué)特性、谷物的生物學(xué)特性谷物成熟期：乳熟、臘熟、完熟等幾個階谷物成熟期：乳熟、臘熟、完熟等幾個階段。段。 不同成熟期籽粒的飽滿程度、濕度、與穗不同成熟期籽粒的飽滿程度、濕度、與穗軸的連結(jié)強(qiáng)度不相同。軸的連結(jié)強(qiáng)度不相同。 同地塊的作物，成熟度并不完全相同，同同地塊的作物，成熟度并不完全相同，同一一 谷穗上的籽粒成熟也不相同。小麥穗頭谷穗上的籽粒成熟也不相同。小麥穗頭的中部籽粒最重；水稻是由上向下依次成熟。的中部籽粒最重；水稻是由上向下依次成熟。 割斷后的植株，莖葉中的養(yǎng)分繼續(xù)向籽粒割斷后的植株，莖葉中的養(yǎng)分繼續(xù)向籽粒輸送（稱為輸送（稱為“后熟后

11、熟”作用）。作用）。作物濕度是影響機(jī)械作業(yè)性能的重要因素。作物濕度是影響機(jī)械作業(yè)性能的重要因素。對濕度大的作物，不論切割、脫?；蚯暹x都對濕度大的作物，不論切割、脫?；蚯暹x都較困難。較困難。 作物的倒伏，會給機(jī)械收割造成困難。作物的倒伏，會給機(jī)械收割造成困難。2 2、谷物收獲農(nóng)業(yè)要求、谷物收獲農(nóng)業(yè)要求適時收獲。收獲過早適時收獲。收獲過早, ,青米多，出米率青米多，出米率低；收獲過遲低；收獲過遲, ,易落粒，碎米多。易落粒，碎米多。 收獲損失小，總損失率控制收獲損失小，總損失率控制3%3%以內(nèi)。以內(nèi)。 谷粒破碎和損傷小，一般要求籽粒破谷粒破碎和損傷小，一般要求籽粒破碎率小于碎率小于1%1%。 清潔

12、度高，一般要求籽粒清潔度在清潔度高，一般要求籽粒清潔度在98%98%以上。以上。3 3、谷物的收獲方法、谷物的收獲方法 根據(jù)不同的自然條件、栽培根據(jù)不同的自然條件、栽培制度、經(jīng)濟(jì)技術(shù)水平，目前全世制度、經(jīng)濟(jì)技術(shù)水平，目前全世界關(guān)于谷物的界關(guān)于谷物的收獲方法大致有三收獲方法大致有三種方法：種方法：（1 1）分別（段）收獲法：用多種相對獨）分別（段）收獲法：用多種相對獨立的機(jī)械（收割機(jī)、運輸車、脫粒機(jī)、揚立的機(jī)械（收割機(jī)、運輸車、脫粒機(jī)、揚場機(jī)等）分別對作物完成收割、運輸、脫場機(jī)等）分別對作物完成收割、運輸、脫粒、清選等作業(yè)的方式。這種方法在西方粒、清選等作業(yè)的方式。這種方法在西方發(fā)達(dá)國家已經(jīng)完全

13、淘汰，但在發(fā)展中國家發(fā)達(dá)國家已經(jīng)完全淘汰，但在發(fā)展中國家仍在大量使用。其特點是設(shè)備簡單、技術(shù)仍在大量使用。其特點是設(shè)備簡單、技術(shù)水平低、價格低廉、維護(hù)保養(yǎng)簡便，但作水平低、價格低廉、維護(hù)保養(yǎng)簡便，但作業(yè)周期長、收獲積累損失大。業(yè)周期長、收獲積累損失大。 分別收獲法常用機(jī)械的收獲過程分別收獲法常用機(jī)械的收獲過程 收割過程收割過程揚場清糧過程揚場清糧過程全喂入脫粒機(jī)全喂入脫粒機(jī)半喂入脫粒機(jī)半喂入脫粒機(jī) 利用聯(lián)合收獲機(jī)利用聯(lián)合收獲機(jī)一次完成作物的收割、一次完成作物的收割、脫粒、分離和清選等脫粒、分離和清選等多項作業(yè)的方式。特多項作業(yè)的方式。特點：生產(chǎn)率高、作業(yè)點：生產(chǎn)率高、作業(yè)周期短、積累損失小、周

14、期短、積累損失小、作業(yè)質(zhì)量好。設(shè)備投作業(yè)質(zhì)量好。設(shè)備投資大、機(jī)器利用率低、資大、機(jī)器利用率低、技術(shù)水平要求高。技術(shù)水平要求高。 （2 2）聯(lián)合收獲法：）聯(lián)合收獲法：（3 3）兩段收獲法）兩段收獲法 ：先利用割曬機(jī)進(jìn)行收割，：先利用割曬機(jī)進(jìn)行收割，待晾曬待晾曬3535天后用帶有撿拾器的聯(lián)合收獲機(jī)進(jìn)天后用帶有撿拾器的聯(lián)合收獲機(jī)進(jìn)行撿拾、脫粒、分離和清選作業(yè)的方式。特點：行撿拾、脫粒、分離和清選作業(yè)的方式。特點：谷粒飽滿、產(chǎn)量提高、作業(yè)周期長、設(shè)備投資谷粒飽滿、產(chǎn)量提高、作業(yè)周期長、設(shè)備投資大。大。 割捆機(jī)割捆機(jī)割曬機(jī)割曬機(jī)撿拾器撿拾器三、谷物的機(jī)械收獲系統(tǒng)三、谷物的機(jī)械收獲系統(tǒng)谷物的機(jī)械收獲系統(tǒng)谷

15、物的機(jī)械收獲系統(tǒng) 聯(lián)合收獲法聯(lián)合收獲法 兩段收獲法兩段收獲法 分別收獲法分別收獲法脫粒機(jī)脫粒機(jī)運輸車運輸車收割機(jī)收割機(jī)揚場機(jī)揚場機(jī)聯(lián)收機(jī)聯(lián)收機(jī)割曬機(jī)割曬機(jī)聯(lián)收機(jī)聯(lián)收機(jī)思考題思考題1 1、常用的谷物機(jī)械收獲方法有哪、常用的谷物機(jī)械收獲方法有哪 些？各有何特點？些？各有何特點？2 2、谷物的收獲系統(tǒng)是如何組成的？、谷物的收獲系統(tǒng)是如何組成的？第二節(jié)第二節(jié) 收割機(jī)械的類型收割機(jī)械的類型和一般結(jié)構(gòu)和一般結(jié)構(gòu) 一、收割機(jī)的一般類型一、收割機(jī)的一般類型二、收割機(jī)的基本構(gòu)成二、收割機(jī)的基本構(gòu)成一、收割機(jī)的一般類型一、收割機(jī)的一般類型1、按照莖稈的放鋪方向分：收割機(jī)、按照莖稈的放鋪方向分：收割機(jī)、割曬機(jī)、割捆

16、機(jī)割曬機(jī)、割捆機(jī)收割機(jī)收割機(jī)收割機(jī)工作時，收割機(jī)工作時，被割刀切斷的谷物被割刀切斷的谷物莖稈形成與前進(jìn)方莖稈形成與前進(jìn)方向呈向呈900的轉(zhuǎn)向放的轉(zhuǎn)向放鋪，以便于撿拾和鋪，以便于撿拾和打捆。主要用于分打捆。主要用于分別收獲法。別收獲法。 割曬機(jī)割曬機(jī)收割機(jī)工作時，被割刀切收割機(jī)工作時，被割刀切斷的谷物莖稈形成與前進(jìn)方向平行的斷的谷物莖稈形成與前進(jìn)方向平行的順向放鋪，以便于兩段收獲時的晾曬。順向放鋪，以便于兩段收獲時的晾曬。 割捆機(jī)割捆機(jī)將谷物莖桿割斷后進(jìn)行自動打?qū)⒐任锴o桿割斷后進(jìn)行自動打捆，然后放與田間。捆，然后放與田間。2 2、按照被割谷物莖稈的輸送方式：立、按照被割谷物莖稈的輸送方式：立式收

17、割機(jī)和臥式收割機(jī)式收割機(jī)和臥式收割機(jī)立式收割機(jī)立式收割機(jī)割臺為直立式，被割谷物莖割臺為直立式，被割谷物莖稈是在直立狀態(tài)下進(jìn)行輸送到收割機(jī)一側(cè)的。稈是在直立狀態(tài)下進(jìn)行輸送到收割機(jī)一側(cè)的。機(jī)構(gòu)縱向尺寸短。機(jī)構(gòu)縱向尺寸短。臥式收割機(jī)臥式收割機(jī)割臺為水平放置，被割谷割臺為水平放置，被割谷物莖稈是在水平輸送帶上運至收割機(jī)一側(cè)物莖稈是在水平輸送帶上運至收割機(jī)一側(cè)的。輸送平穩(wěn)。的。輸送平穩(wěn)。二、收割機(jī)的基本構(gòu)成二、收割機(jī)的基本構(gòu)成 無論是立式收割機(jī)還是臥式收無論是立式收割機(jī)還是臥式收割機(jī)，其基本構(gòu)成是相同的，即都割機(jī)，其基本構(gòu)成是相同的，即都是由扶禾裝置、切割器、輸送裝置、是由扶禾裝置、切割器、輸送裝置、傳

18、動裝置等組成，立式收割機(jī)和臥傳動裝置等組成，立式收割機(jī)和臥式收割機(jī)只是在扶禾裝置上有較大式收割機(jī)只是在扶禾裝置上有較大的差別。的差別。 1、立式收割機(jī)、立式收割機(jī) 分禾器分禾器扶禾輪扶禾輪切割器切割器輸送帶輸送帶 谷物莖稈谷物莖稈結(jié)構(gòu)組成：分禾器、扶禾星輪、切割器、結(jié)構(gòu)組成：分禾器、扶禾星輪、切割器、立式輸送帶、傳動裝置等。立式輸送帶、傳動裝置等。 工作原理：收割機(jī)工作時，輸工作原理：收割機(jī)工作時，輸送帶和切割器由拖拉機(jī)動力輸送帶和切割器由拖拉機(jī)動力輸出驅(qū)動工作，分禾器將行內(nèi)谷出驅(qū)動工作，分禾器將行內(nèi)谷物莖稈集束引向切割區(qū)，并在物莖稈集束引向切割區(qū)，并在扶禾星輪的后向扶持作用下被扶禾星輪的后向

19、扶持作用下被切割器切割，隨即靠向立式輸切割器切割，隨即靠向立式輸送帶被其傳送到一側(cè)放鋪。送帶被其傳送到一側(cè)放鋪。 由于割臺為立式，縱向尺寸小，由于割臺為立式，縱向尺寸小，重量較輕，置于拖拉機(jī)前方，有利于重量較輕，置于拖拉機(jī)前方，有利于機(jī)組的縱向穩(wěn)定性。但對倒伏作物和機(jī)組的縱向穩(wěn)定性。但對倒伏作物和低產(chǎn)谷物適應(yīng)性不理想。低產(chǎn)谷物適應(yīng)性不理想。 常用的機(jī)型有：常用的機(jī)型有：4GL140 / 1704GL140 / 170，V Vm m=24km /h =24km /h （12m/s12m/s），），V Vd d=2m/s=2m/s，Q=VQ=Vm m B /667 B /667 （畝（畝/ /時）

20、，一般為時），一般為4949畝畝/ /時。時。 2 2、臥式收割機(jī)、臥式收割機(jī) Vm撥禾輪撥禾輪分禾器分禾器切割器切割器輸送帶輸送帶基本構(gòu)成：分禾器、撥禾輪、切割器、輸送裝置、傳動裝置等。基本構(gòu)成：分禾器、撥禾輪、切割器、輸送裝置、傳動裝置等。 工作原理：收割機(jī)工作時，撥禾掄、輸送工作原理：收割機(jī)工作時，撥禾掄、輸送帶和切割器由拖拉機(jī)動力輸出驅(qū)動工作，分禾帶和切割器由拖拉機(jī)動力輸出驅(qū)動工作，分禾器將行內(nèi)谷物莖稈集束引向切割區(qū)，并在撥禾器將行內(nèi)谷物莖稈集束引向切割區(qū)，并在撥禾輪的后向推送扶持下被切割器切割，隨即倒向輪的后向推送扶持下被切割器切割，隨即倒向輸送帶（也可能是螺旋攪龍）被傳出。輸送帶（

21、也可能是螺旋攪龍）被傳出。 由于莖稈是在水平狀態(tài)下被輸送的，因此由于莖稈是在水平狀態(tài)下被輸送的，因此輸送平穩(wěn)，且撥禾掄對倒伏作物具有一定的扶輸送平穩(wěn)，且撥禾掄對倒伏作物具有一定的扶起作用。但機(jī)構(gòu)縱向尺寸大，不利于拖拉機(jī)前起作用。但機(jī)構(gòu)縱向尺寸大，不利于拖拉機(jī)前置配置，故很少在小型拖拉機(jī)上使用。置配置，故很少在小型拖拉機(jī)上使用。 臥式收割機(jī)的輸送帶有單帶和雙帶臥式收割機(jī)的輸送帶有單帶和雙帶之分：單帶為割曬機(jī)使用，雙帶為收割之分：單帶為割曬機(jī)使用，雙帶為收割機(jī)使用，如下圖所示：機(jī)使用，如下圖所示： 單帶單帶雙帶雙帶本章中主要講授的內(nèi)容是：切割器和扶禾器本章中主要講授的內(nèi)容是：切割器和扶禾器 思考題

22、思考題1 1、收割機(jī)械的一般類型？一般組成？、收割機(jī)械的一般類型？一般組成？2 2、收割機(jī)和割曬機(jī)的概念？、收割機(jī)和割曬機(jī)的概念？第三節(jié)第三節(jié) 切割切割器 一、谷物莖稈的切割理論一、谷物莖稈的切割理論二、切割器的類型與構(gòu)造二、切割器的類型與構(gòu)造 三、往復(fù)式切割器的傳動機(jī)構(gòu)三、往復(fù)式切割器的傳動機(jī)構(gòu)四、切割器的工作原理及運動分析四、切割器的工作原理及運動分析 五、切割器的功率消耗五、切割器的功率消耗 六、割刀慣性力的平衡六、割刀慣性力的平衡 理論理論一、谷物莖稈的切割理論一、谷物莖稈的切割理論 切割器是收割機(jī)上的重要工作切割器是收割機(jī)上的重要工作部件，他主要完成對谷物莖稈的切部件，他主要完成對谷

23、物莖稈的切割任務(wù)，為了有一個良好的工作質(zhì)割任務(wù)，為了有一個良好的工作質(zhì)量，一般對切割器有如下的技術(shù)要量，一般對切割器有如下的技術(shù)要求：割茬整齊、不漏割、不堵刀、求：割茬整齊、不漏割、不堵刀、功率消耗小。功率消耗小。 實驗結(jié)果表明：谷物莖稈的切實驗結(jié)果表明：谷物莖稈的切割過程與割刀的特性、莖稈的割過程與割刀的特性、莖稈的物理機(jī)械性質(zhì)、切割方式、切物理機(jī)械性質(zhì)、切割方式、切割速度、割刀與莖稈的相對位割速度、割刀與莖稈的相對位置等有關(guān)。置等有關(guān)。1、切割方式對切割性能的影響、切割方式對切割性能的影響 所謂切割方式主要是指割所謂切割方式主要是指割刀進(jìn)入材料的方向，歸納起來刀進(jìn)入材料的方向，歸納起來主要

24、有主要有正切正切和和滑切滑切兩種基本方兩種基本方式。式。 正切正切割刀的絕對運動方向垂直割刀的絕對運動方向垂直與割刀刃口的切割方式。如圖所示：與割刀刃口的切割方式。如圖所示： PV莖桿莖桿割刀刃口割刀刃口觀察幾種典型的切割方觀察幾種典型的切割方式式PPP橫切橫切斜切斜切削切削切 實驗結(jié)果表明：正切中的三種切割方式因其切入莖實驗結(jié)果表明：正切中的三種切割方式因其切入莖稈的方向與莖稈本身的纖維方向存在較大的差異，切割稈的方向與莖稈本身的纖維方向存在較大的差異，切割阻力和切割功率消耗也不同。其中，橫切阻力最大，斜阻力和切割功率消耗也不同。其中，橫切阻力最大，斜切比橫切下降切比橫切下降30%40%，削

25、切比橫切下降，削切比橫切下降60%。 結(jié)論：橫切、斜切、削切三種切割方式均應(yīng)屬正切。結(jié)論：橫切、斜切、削切三種切割方式均應(yīng)屬正切。 滑切滑切割刀的絕對運動方向與割割刀的絕對運動方向與割刀刃口既不垂直又不平行的切割方式。刀刃口既不垂直又不平行的切割方式。 設(shè)：設(shè)：Vn割刀運動的法向速度；割刀運動的法向速度； Vt割刀運動的切向速度割刀運動的切向速度 ；割刀運動的絕對速度方向與割刀運動的絕對速度方向與法向速度方向的夾法向速度方向的夾角，此處定義角，此處定義為滑切角。為滑切角。 PVnVtV切割理論的力學(xué)試驗結(jié)果和割刀運動切割理論的力學(xué)試驗結(jié)果和割刀運動幾何分析結(jié)果表明，滑切比正切省力。幾何分析結(jié)果

26、表明，滑切比正切省力。 滑切比正切省力的機(jī)理？滑切比正切省力的機(jī)理？高略契金力學(xué)試驗：高略契金力高略契金力學(xué)試驗：高略契金力學(xué)試驗步驟是，在割刀上一面施加學(xué)試驗步驟是，在割刀上一面施加法向力法向力P，一面使割刀刃口沿切向，一面使割刀刃口沿切向方向產(chǎn)生滑移，滑移量為方向產(chǎn)生滑移，滑移量為S，在切，在切割條件相同的情況下（材料、深割條件相同的情況下（材料、深度），產(chǎn)生如下一組對比數(shù)據(jù)：度），產(chǎn)生如下一組對比數(shù)據(jù)： 割刀切向滑移值割刀切向滑移值S （mm）規(guī)定試驗切割深度規(guī)定試驗切割深度所需法向力所需法向力P （g）6001.55002.0400520040試驗結(jié)果：試驗結(jié)果： 高略契金力學(xué)試驗結(jié)果

27、表明，割刀高略契金力學(xué)試驗結(jié)果表明，割刀在切割同一種材料、同一深度的物料時，在切割同一種材料、同一深度的物料時，切向滑移量越大，所需切割力就越小，切向滑移量越大，所需切割力就越小，即切割越省力。試驗過程表明，當(dāng)割刀即切割越省力。試驗過程表明，當(dāng)割刀切向滑移量為零時即為正切，只要存在切向滑移量為零時即為正切，只要存在滑移就會產(chǎn)生滑切，因此，滑切比正切滑移就會產(chǎn)生滑切，因此，滑切比正切省力。省力。 P3S = 常數(shù)常數(shù)高略契金常數(shù)定理高略契金常數(shù)定理割刀運動幾何分析：對比分析割割刀運動幾何分析：對比分析割刀刃口上某質(zhì)點進(jìn)入材料時正切刃刀刃口上某質(zhì)點進(jìn)入材料時正切刃口角和滑切刃口角的大小，刃口角口角

28、和滑切刃口角的大小，刃口角越小越省力。越小越省力。 技術(shù)路線：將割刀刃口技術(shù)路線：將割刀刃口局部放大，設(shè)割刀在局部放大，設(shè)割刀在A A點切入材料，切割方式點切入材料，切割方式分別為正切和滑切，正分別為正切和滑切，正切刃口角為切刃口角為，滑切刃，滑切刃口角為口角為/ /。A/D滑切滑切ECB正切正切當(dāng)進(jìn)行滑切時，幾當(dāng)進(jìn)行滑切時，幾何分析結(jié)果如下：何分析結(jié)果如下： tg=BC / AC tg/=DE / AE 又又AE = AC / cos DE = BC tg/= tgcos cos1， （cos= tg/ / tg1） tg/tg，/ 分析結(jié)果表明，滑切與正切相比，分析結(jié)果表明，滑切與正切相比

29、，滑切進(jìn)入材料時的實際刃口角滑切進(jìn)入材料時的實際刃口角/比正切比正切時的刃口角時的刃口角變小了，這也是滑切比正變小了，這也是滑切比正切省力的原因之一切省力的原因之一 。 從力學(xué)試驗結(jié)果和割刀運動幾何分從力學(xué)試驗結(jié)果和割刀運動幾何分析結(jié)果兩方面說明了滑切比正切省力。析結(jié)果兩方面說明了滑切比正切省力。在對物體進(jìn)行切割時，盡可能地采用滑在對物體進(jìn)行切割時，盡可能地采用滑切方式，以利于降低切割阻力和功率消切方式，以利于降低切割阻力和功率消耗。耗。 2、莖稈的物理機(jī)械性質(zhì)對切割性、莖稈的物理機(jī)械性質(zhì)對切割性能的影響能的影響 莖稈的物理機(jī)械性質(zhì)主要是指莖稈莖稈的物理機(jī)械性質(zhì)主要是指莖稈本身所固有的一些特性

30、，他包括切割阻本身所固有的一些特性，他包括切割阻力、彎曲阻力、彈性摸量、抗彎強(qiáng)度等。力、彎曲阻力、彈性摸量、抗彎強(qiáng)度等。而這些因素隨莖稈的品種、成熟度和濕而這些因素隨莖稈的品種、成熟度和濕度等的變化而變化。只要割刀克服了橫度等的變化而變化。只要割刀克服了橫切面內(nèi)的切割阻力，莖稈就會被切斷。切面內(nèi)的切割阻力，莖稈就會被切斷。 但是，在切割象小麥、水稻這樣的但是，在切割象小麥、水稻這樣的剛度較小的作物時，只要受到較小的外剛度較小的作物時，只要受到較小的外力就會發(fā)生彎斜，給順利切割造成一定力就會發(fā)生彎斜，給順利切割造成一定的困難。因此，要的困難。因此，要實現(xiàn)對莖稈的完全切實現(xiàn)對莖稈的完全切割，一般可

31、采取二種措施割，一般可采取二種措施： 低速有支承切割高速無支承切割有支承切割有支承切割在動刀片運動在動刀片運動的反向施加一支承力的切割稱為的反向施加一支承力的切割稱為有支承切割。有支承切割。 單支承切割單支承切割用動刀片配合定刀用動刀片配合定刀片的切割。片的切割。定刀片定刀片動刀片動刀片P雙支承切割雙支承切割用動用動刀片配合帶有護(hù)刃器刀片配合帶有護(hù)刃器的定刀片的切割的定刀片的切割 。有支承切割可使莖稈有支承切割可使莖稈獲得一定的抗彎能力，獲得一定的抗彎能力，可在低速狀態(tài)下進(jìn)行可在低速狀態(tài)下進(jìn)行切割，切割速度為：切割，切割速度為：Vp = 12 m / s。 P研究結(jié)果表明：研究結(jié)果表明：在同樣

32、切割速度的情況下，在同樣切割速度的情況下，雙支承切割比單支承切割能獲得較好的使雙支承切割比單支承切割能獲得較好的使用參數(shù)。用參數(shù)。 在進(jìn)行單支承切割時，切割速度為在進(jìn)行單支承切割時，切割速度為Vp = 12 m / s，要保證正常的切割，動、，要保證正常的切割，動、定 刀 片 之 間 的 切 割 間 隙 必 須 在定 刀 片 之 間 的 切 割 間 隙 必 須 在 = 00.5mm范圍內(nèi)，否則，莖稈的切割阻范圍內(nèi)，否則，莖稈的切割阻力增大，有可能發(fā)生撕裂現(xiàn)象。這給切力增大，有可能發(fā)生撕裂現(xiàn)象。這給切割器的設(shè)計與安裝帶來很大的困難割器的設(shè)計與安裝帶來很大的困難 。 而在進(jìn)行雙支承切割時，切割而在

33、進(jìn)行雙支承切割時，切割速度為速度為Vp = 12 m / s，相對于割刀，相對于割刀的上下抗彎能力有較大幅度的增強(qiáng)，的上下抗彎能力有較大幅度的增強(qiáng)，動定刀片之間的切割間隙可允許在動定刀片之間的切割間隙可允許在= 11.5mm范圍內(nèi)，這就給切割范圍內(nèi)，這就給切割器的設(shè)計、使用、安裝提供了比較器的設(shè)計、使用、安裝提供了比較寬松的條件，所以目前收獲機(jī)械普寬松的條件，所以目前收獲機(jī)械普遍采用雙支承切割方式。遍采用雙支承切割方式。 無支承切割無支承切割只有動刀片而無只有動刀片而無定刀片直接切割莖稈的切割稱為無定刀片直接切割莖稈的切割稱為無支承切割。支承切割。 PPw 由于莖稈是在沒有任何由于莖稈是在沒有

34、任何扶持的狀態(tài)下進(jìn)行切割的，扶持的狀態(tài)下進(jìn)行切割的，僅靠莖稈自身的抗彎能力僅靠莖稈自身的抗彎能力P Pw w是很難與動刀片的切割力相是很難與動刀片的切割力相平衡的，此時，平衡的，此時，P PP Pw w。切割速度較低時，莖稈將被切割速度較低時，莖稈將被推倒或折斷。推倒或折斷。 PPw 但當(dāng)動刀片以較高的速但當(dāng)動刀片以較高的速度進(jìn)入材料時，原來靜止的度進(jìn)入材料時，原來靜止的莖稈在瞬間獲得動刀片所傳莖稈在瞬間獲得動刀片所傳遞的速度并立即產(chǎn)生很大的遞的速度并立即產(chǎn)生很大的加速度以及與其方向相反的加速度以及與其方向相反的慣性力慣性力P Pg g。速度越大則慣性。速度越大則慣性力就越大，因而莖稈的抗彎力

35、就越大，因而莖稈的抗彎能力也就越大，有利于莖稈能力也就越大，有利于莖稈的順利切割。的順利切割。 當(dāng)當(dāng)P = PP = Pg g + P + Pw w 時，可使得莖稈在直立狀態(tài)下實現(xiàn)切割，時，可使得莖稈在直立狀態(tài)下實現(xiàn)切割，因此，無支承切割所需的切割速度要比有支承切割大的多。因此，無支承切割所需的切割速度要比有支承切割大的多。 Pg 例如，切割小麥時，使用帶例如，切割小麥時，使用帶有護(hù)刃器的往復(fù)式切割器，其切有護(hù)刃器的往復(fù)式切割器，其切割速度僅為割速度僅為12m / s12m / s，而無支承，而無支承的回轉(zhuǎn)式切割器的刀片速度則需的回轉(zhuǎn)式切割器的刀片速度則需1020m/s1020m/s，如果切割

36、牧草，則需，如果切割牧草，則需4050m/s4050m/s，這使得機(jī)構(gòu)功率消耗，這使得機(jī)構(gòu)功率消耗增大、振動增加，傳動裝置也將增大、振動增加，傳動裝置也將比較復(fù)雜。比較復(fù)雜。3 3、切割速度與切割阻力的關(guān)系、切割速度與切割阻力的關(guān)系 試驗結(jié)果表明，隨著切割速度的增加，切試驗結(jié)果表明，隨著切割速度的增加，切割阻力有所下降割阻力有所下降。速度。速度阻力關(guān)系圖如下：阻力關(guān)系圖如下： 切割速度切割阻力0二、切割器的類型與構(gòu)造二、切割器的類型與構(gòu)造 從目前收割從目前收割機(jī)和聯(lián)合收獲機(jī)機(jī)和聯(lián)合收獲機(jī)應(yīng)用情況看，切應(yīng)用情況看，切割器主要有回轉(zhuǎn)割器主要有回轉(zhuǎn)式切割器和往復(fù)式切割器和往復(fù)式切割器二種基式切割器二

37、種基本類型。本類型。 回轉(zhuǎn)式切割器一般回轉(zhuǎn)式切割器一般為一高速旋轉(zhuǎn)的水平刀為一高速旋轉(zhuǎn)的水平刀盤，工作幅寬小、功率盤，工作幅寬小、功率消耗大，大多用于園藝消耗大，大多用于園藝管理、茶樹修剪等作業(yè)，管理、茶樹修剪等作業(yè)，很少在谷物收獲系統(tǒng)中很少在谷物收獲系統(tǒng)中使用。使用。 往復(fù)式切割器，一般由動刀片、往復(fù)式切割器，一般由動刀片、定刀片、護(hù)刃器、壓刃器、摩擦片、定刀片、護(hù)刃器、壓刃器、摩擦片、刀桿等組成。刀桿等組成。 往復(fù)式切割器結(jié)構(gòu)簡圖往復(fù)式切割器結(jié)構(gòu)簡圖護(hù)刃器護(hù)刃器動刀片動刀片壓刃器壓刃器摩擦片摩擦片刀桿刀桿定刀片定刀片 動刀片與定刀片相對動刀片與定刀片相對做直線往復(fù)運動，平均切做直線往復(fù)運動

38、，平均切割速度為割速度為12m/s，特點是：，特點是：結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、適結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、適應(yīng)能力強(qiáng)、作業(yè)幅寬大，應(yīng)能力強(qiáng)、作業(yè)幅寬大，縱向尺寸小，目前絕大多縱向尺寸小，目前絕大多數(shù)的收割機(jī)和聯(lián)合收獲機(jī)數(shù)的收割機(jī)和聯(lián)合收獲機(jī)上采用這種形式的切割器。上采用這種形式的切割器。本節(jié)的重點也將針對往復(fù)本節(jié)的重點也將針對往復(fù)式切割器的類型、結(jié)構(gòu)、式切割器的類型、結(jié)構(gòu)、工作原理、參數(shù)分析等進(jìn)工作原理、參數(shù)分析等進(jìn)行介紹。行介紹。機(jī)構(gòu)組成的功用機(jī)構(gòu)組成的功用往復(fù)式切割器的類型往復(fù)式切割器的類型 根據(jù)動刀片直線運動行程根據(jù)動刀片直線運動行程S、相鄰動刀片和相鄰定刀片之間的相鄰動刀片和相鄰定刀片之間的安裝

39、間距安裝間距 t 和和 t0 三者的組合關(guān)三者的組合關(guān)系，往復(fù)式切割器可分為三種基系，往復(fù)式切割器可分為三種基本類型。本類型。 1 1、標(biāo)準(zhǔn)型切割器、標(biāo)準(zhǔn)型切割器： t0S=t動刀片動刀片定刀片定刀片結(jié)構(gòu)尺寸關(guān)系為結(jié)構(gòu)尺寸關(guān)系為 S = t = t0 =76.2 mm 工作特點是：割刀的切割速度較工作特點是：割刀的切割速度較高，切割性能好，對粗細(xì)莖稈有高，切割性能好，對粗細(xì)莖稈有較強(qiáng)的適應(yīng)性，廣泛用于稻麥作較強(qiáng)的適應(yīng)性，廣泛用于稻麥作物的收割機(jī)械上。物的收割機(jī)械上。 2 2、雙刀距型切割器、雙刀距型切割器： t0tS=2t=2to結(jié)構(gòu)尺寸關(guān)系為結(jié)構(gòu)尺寸關(guān)系為S =2 t =2 t0 =152.

40、2 mm，動刀片間距，動刀片間距t和定刀片間距和定刀片間距t0與標(biāo)準(zhǔn)型相同，但割刀行程與標(biāo)準(zhǔn)型相同，但割刀行程S為標(biāo)為標(biāo)準(zhǔn)型的準(zhǔn)型的2倍。倍。 工作特點特點：割刀往復(fù)運動頻率工作特點特點：割刀往復(fù)運動頻率低，慣性力小、適合于抗振性較差低，慣性力小、適合于抗振性較差的小型收割機(jī)。的小型收割機(jī)。 3、低割型切割器、低割型切割器toS=t結(jié)構(gòu)尺寸關(guān)系為結(jié)構(gòu)尺寸關(guān)系為S = t =2 tS = t =2 t0 0 =76.2 mm =76.2 mm 在標(biāo)準(zhǔn)型切割器的基礎(chǔ)上，在兩定刀片在標(biāo)準(zhǔn)型切割器的基礎(chǔ)上，在兩定刀片之間又增加了一個定刀片，使得定刀片之間又增加了一個定刀片，使得定刀片之間的間距縮小之間

41、的間距縮小1倍，切割谷物時，莖稈倍，切割谷物時，莖稈的橫向歪斜量小，割茬較低，對收割低的橫向歪斜量小，割茬較低，對收割低夾大豆和牧草較為有利。但有堵刀現(xiàn)象夾大豆和牧草較為有利。但有堵刀現(xiàn)象。 三、往復(fù)式切割器的傳動機(jī)構(gòu)三、往復(fù)式切割器的傳動機(jī)構(gòu) 往復(fù)式切割器的工作特點是往復(fù)式切割器的工作特點是動刀片做直線往復(fù)運動，要實現(xiàn)動刀片做直線往復(fù)運動，要實現(xiàn)將動力輸出的旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)楦畹秾恿敵龅男D(zhuǎn)運動變?yōu)楦畹兜闹本€運動方法很多，目前在收的直線運動方法很多，目前在收割機(jī)械上割機(jī)械上應(yīng)用較多的有三種類型：應(yīng)用較多的有三種類型：曲柄連桿機(jī)構(gòu)、擺環(huán)機(jī)構(gòu)、行星曲柄連桿機(jī)構(gòu)、擺環(huán)機(jī)構(gòu)、行星齒輪機(jī)構(gòu)，齒輪機(jī)構(gòu)，其

42、中行星齒輪機(jī)構(gòu)應(yīng)其中行星齒輪機(jī)構(gòu)應(yīng)用最廣。用最廣。 1、曲柄連桿機(jī)構(gòu)、曲柄連桿機(jī)構(gòu) oABtxxy特點：機(jī)構(gòu)簡單、成本低廉、占據(jù)空間大。特點：機(jī)構(gòu)簡單、成本低廉、占據(jù)空間大。 2、擺環(huán)機(jī)構(gòu)、擺環(huán)機(jī)構(gòu) 特點：特點：結(jié)構(gòu)緊湊、鉸鏈較少、工作可靠、結(jié)構(gòu)緊湊、鉸鏈較少、工作可靠、制造成本高。制造成本高。 3、行星齒輪機(jī)構(gòu)、行星齒輪機(jī)構(gòu) xyoo1A 行星齒輪的節(jié)圓直徑是齒圈節(jié)圓直徑的一半，銷軸置行星齒輪的節(jié)圓直徑是齒圈節(jié)圓直徑的一半，銷軸置于割刀的運動直線上，曲柄回轉(zhuǎn)時，銷軸在割刀運動方向于割刀的運動直線上，曲柄回轉(zhuǎn)時，銷軸在割刀運動方向線上作往復(fù)運動，其行程等于齒圈節(jié)圓直徑。特點：結(jié)構(gòu)線上作往復(fù)運動

43、，其行程等于齒圈節(jié)圓直徑。特點：結(jié)構(gòu)緊湊、振動小，便于機(jī)構(gòu)配置，但成本高，機(jī)構(gòu)復(fù)雜緊湊、振動小，便于機(jī)構(gòu)配置，但成本高，機(jī)構(gòu)復(fù)雜 。四、往復(fù)式切割器的工作原理四、往復(fù)式切割器的工作原理 及及運動分析運動分析 1 1、刀片的幾何形狀、刀片的幾何形狀 無論使用什么樣的切割器，都必須滿足滑無論使用什么樣的切割器，都必須滿足滑切的要求，而能否保證割刀直線運動下的滑切，切的要求，而能否保證割刀直線運動下的滑切，割刀的幾何形狀非常關(guān)鍵。目前，比較理想的割刀的幾何形狀非常關(guān)鍵。目前，比較理想的幾何形狀是梯形和三角形，而梯形更具合理性，幾何形狀是梯形和三角形，而梯形更具合理性，因為三角形一旦出現(xiàn)磨損，將影響割

44、刀刃口的因為三角形一旦出現(xiàn)磨損，將影響割刀刃口的長度，近而最終影響割刀的切割質(zhì)量。長度，近而最終影響割刀的切割質(zhì)量。 三角形動刀片三角形動刀片梯形動刀片梯形動刀片hh1結(jié)論：梯形動刀片比三角形動刀片使用壽命長，結(jié)論：梯形動刀片比三角形動刀片使用壽命長，工作質(zhì)量高，是目前最常用的結(jié)構(gòu)形式。工作質(zhì)量高，是目前最常用的結(jié)構(gòu)形式。梯形刀片的結(jié)構(gòu)參數(shù)梯形刀片的結(jié)構(gòu)參數(shù)bhadVnVAb前橋?qū)挘皹驅(qū)?，a底部寬底部寬h刃部高刃部高 滑切角滑切角 一般情況下，一般情況下，越大，滑切能力越越大，滑切能力越強(qiáng)，切割也就越省力，當(dāng)強(qiáng)，切割也就越省力，當(dāng)由由150增至增至450時，切割阻力將減少一半?；薪菚r，切割

45、阻力將減少一半?；薪桥c與切割阻力切割阻力P之間的關(guān)系曲線如下：之間的關(guān)系曲線如下： oPa=76b=17h=55d=24 但要特別注意的是，但要特別注意的是，的變化范圍一定的變化范圍一定要首先滿足莖稈被動定刀片鉗住的條件：要首先滿足莖稈被動定刀片鉗住的條件： oAN1BN2F1F2R1R2+1+21 、2 分別分別表示動定刀片與表示動定刀片與谷物莖稈的摩擦谷物莖稈的摩擦角，角，1+245520，試驗結(jié)果表明，試驗結(jié)果表明，=290，=6015/時切割時切割效果最好。效果最好。 2、割刀的運動分析、割刀的運動分析 割刀的運動特性對切割器性能有直割刀的運動特性對切割器性能有直接的影響，由于往復(fù)式

46、切割器的動刀片接的影響，由于往復(fù)式切割器的動刀片工作時在曲柄連桿機(jī)構(gòu)的驅(qū)動下做橫向工作時在曲柄連桿機(jī)構(gòu)的驅(qū)動下做橫向的往復(fù)直線運動，其運動是間歇的。我的往復(fù)直線運動，其運動是間歇的。我們通過對該機(jī)構(gòu)的運動分析找出割刀位們通過對該機(jī)構(gòu)的運動分析找出割刀位移與速度之間的關(guān)系，為合理的確定割移與速度之間的關(guān)系，為合理的確定割刀速度與機(jī)組前進(jìn)速度配合關(guān)系提供理刀速度與機(jī)組前進(jìn)速度配合關(guān)系提供理論依據(jù)。論依據(jù)。 oABtxxyL r建立動刀片的運動方程建立動刀片的運動方程 x=rcostVx= rsint = r sin2 t = r 1cos2 t = r2r2cos t= r2x2122222rVr

47、xx 可以看出，割刀速度與割刀位移之間的關(guān)系為一橢圓方可以看出，割刀速度與割刀位移之間的關(guān)系為一橢圓方程式，長半軸為程式，長半軸為rr，短半軸為，短半軸為r r，他反映了割刀在其運動過，他反映了割刀在其運動過程中，任意一點的速度是不相同的，有時，為了研究的方便，程中，任意一點的速度是不相同的，有時，為了研究的方便，將圖中的長半軸將圖中的長半軸rr縮小縮小倍，這樣割刀速度與位移之間的倍，這樣割刀速度與位移之間的關(guān)系圖就可用一標(biāo)準(zhǔn)圓來表達(dá)，后面我們將會用到這個結(jié)果。關(guān)系圖就可用一標(biāo)準(zhǔn)圓來表達(dá)，后面我們將會用到這個結(jié)果。 orroxVxrrAB 由于割刀的橫向直線運動速度是變化由于割刀的橫向直線運動

48、速度是變化的，應(yīng)用起來很不方便，因此我們引進(jìn)割的，應(yīng)用起來很不方便，因此我們引進(jìn)割刀的平均速度刀的平均速度Vp 的概念的概念。 設(shè)：割刀運動一個行程設(shè)：割刀運動一個行程S S內(nèi)所用時間為內(nèi)所用時間為t， n曲柄轉(zhuǎn)速（曲柄轉(zhuǎn)速（r/minr/min） Vp= S / t60秒秒 nt 1/2t=30/n，S=2rVp= S / t = n S / 30 = n r / 15 在這里有一個問題需要說明，在這里有一個問題需要說明，往復(fù)式切割器割刀的運動是水平橫往復(fù)式切割器割刀的運動是水平橫向運動和直線前進(jìn)運動的合成，割向運動和直線前進(jìn)運動的合成，割刀橫向運動的平均速度刀橫向運動的平均速度V Vp p

49、與機(jī)器前與機(jī)器前進(jìn)運動的速度進(jìn)運動的速度V Vm m的的 配合關(guān)系，決定配合關(guān)系，決定了割刀絕對運動軌跡，這一配合關(guān)了割刀絕對運動軌跡，這一配合關(guān)系我們習(xí)慣上用割刀進(jìn)距（切割進(jìn)系我們習(xí)慣上用割刀進(jìn)距（切割進(jìn)距）距）H H來表示。來表示。 割刀進(jìn)距割刀進(jìn)距割刀完成一個行程割刀完成一個行程S的時間的時間t內(nèi)機(jī)組所前進(jìn)的距離內(nèi)機(jī)組所前進(jìn)的距離。 H = Vm t = Vm 30 / n 有時也用有時也用刀機(jī)速比刀機(jī)速比來表示來表示 =Vp / Vm =S / H 試驗結(jié)果表明，試驗結(jié)果表明，的大小對割的大小對割刀的切割質(zhì)量影響很大，我們必須刀的切割質(zhì)量影響很大，我們必須進(jìn)行必要的量化處理，即給出進(jìn)行

50、必要的量化處理，即給出值值的大小，確定的大小，確定Vp 與與Vm的配合關(guān)系。的配合關(guān)系。通常我們用作圖的方法通常我們用作圖的方法切割圖，切割圖，來確定來確定值的大小。值的大小。 切割圖切割圖利用作圖法，畫出動刀利用作圖法，畫出動刀片的絕對運動軌跡，分析割刀的切片的絕對運動軌跡，分析割刀的切割過程。割過程。 HHSdoA 由圖可知，在定刀片運動軌跡由圖可知，在定刀片運動軌跡線內(nèi)的谷物莖稈將被動刀片切割，線內(nèi)的谷物莖稈將被動刀片切割，切割區(qū)內(nèi)的莖稈在動刀片的左右推切割區(qū)內(nèi)的莖稈在動刀片的左右推動下被推向定刀片實施剪切，由于動下被推向定刀片實施剪切，由于值的不同，切割區(qū)內(nèi)莖稈被處理值的不同，切割區(qū)內(nèi)

51、莖稈被處理的程度也有些不同，有可能出現(xiàn)三的程度也有些不同，有可能出現(xiàn)三種情況。種情況。 區(qū)（一次切割區(qū)）：區(qū)（一次切割區(qū)）：在此區(qū)內(nèi)的莖稈首先被在此區(qū)內(nèi)的莖稈首先被動刀片推至定刀片刃口動刀片推至定刀片刃口線上，并在定刀片和護(hù)線上，并在定刀片和護(hù)刃器的雙支承下被切割，刃器的雙支承下被切割，由于動刀片只有一次通由于動刀片只有一次通過該區(qū)，故稱為一次切過該區(qū)，故稱為一次切割區(qū)。割區(qū)。區(qū)內(nèi)的莖稈由區(qū)內(nèi)的莖稈由于所處的位置不同，多于所處的位置不同，多數(shù)莖稈是在橫向歪斜狀數(shù)莖稈是在橫向歪斜狀態(tài)下被切割的，歪斜狀態(tài)下被切割的，歪斜狀態(tài)下被切割的莖稈割茬態(tài)下被切割的莖稈割茬高度有所增加。高度有所增加。 =1區(qū)

52、（重割區(qū)）：動刀區(qū)（重割區(qū)）：動刀片刃口線兩次通過該區(qū)，片刃口線兩次通過該區(qū)，有可能發(fā)生對莖稈的二有可能發(fā)生對莖稈的二次切割但并非一定。當(dāng)次切割但并非一定。當(dāng)區(qū)面積較小時，且位區(qū)面積較小時，且位于切割區(qū)的中部，盡管于切割區(qū)的中部，盡管動刀片兩次通過該區(qū)，動刀片兩次通過該區(qū)，但由于莖稈左右歪斜量但由于莖稈左右歪斜量大致相同，不可能發(fā)生大致相同，不可能發(fā)生重割。反之，當(dāng)由于割重割。反之，當(dāng)由于割刀進(jìn)距刀進(jìn)距H較小時，較小時，區(qū)面區(qū)面積增大，在第二次行程積增大，在第二次行程時，離動刀片較遠(yuǎn)而離時，離動刀片較遠(yuǎn)而離定刀片較近的莖稈就有定刀片較近的莖稈就有可能被重割一次。重割可能被重割一次。重割將無謂地

53、增加功率的消將無謂地增加功率的消耗。耗。 =1.4區(qū)（空白區(qū)）：動刀片的區(qū)（空白區(qū)）：動刀片的刃口線沒有經(jīng)過該區(qū)，如果刃口線沒有經(jīng)過該區(qū)，如果該區(qū)面積較小時，且位于動該區(qū)面積較小時，且位于動刀片前橋?qū)挾鹊镀皹驅(qū)挾萣的掃描范圍的掃描范圍之內(nèi)，莖稈將被動刀片的前之內(nèi)，莖稈將被動刀片的前橋推向割刀下次行程的一次橋推向割刀下次行程的一次切割區(qū)內(nèi)被切割，但歪斜量切割區(qū)內(nèi)被切割，但歪斜量較大，割茬較高，且為集束較大，割茬較高，且為集束切割，切割阻力大，功率消切割，切割阻力大，功率消耗增加。如果割刀進(jìn)距耗增加。如果割刀進(jìn)距H過過大，空白區(qū)增大，動刀片前大，空白區(qū)增大，動刀片前橋?qū)挾葮驅(qū)挾萣的掃描面積沒有全

54、的掃描面積沒有全部掠過該區(qū)域，就有可能造部掠過該區(qū)域，就有可能造成漏割。成漏割。 =0.7 經(jīng)以上分析我們不難看出，經(jīng)以上分析我們不難看出，值的大小或值的大小或H H值的正確選取值的正確選取對割刀的切割質(zhì)量影響很大，對割刀的切割質(zhì)量影響很大，通過繪制切割圖，就可以確定通過繪制切割圖，就可以確定最佳的速度比最佳的速度比值，一般為值，一般為= 0.81.2 = 0.81.2 。 五、切割器的功率消耗五、切割器的功率消耗 切割器工作時的功率消耗主要有切切割器工作時的功率消耗主要有切割功率消耗割功率消耗Ng 和空轉(zhuǎn)功率消耗和空轉(zhuǎn)功率消耗Nk兩部兩部分組成。分組成。 N = Ng + Nk Ng = V

55、m B L0 / 1000 （kW） Ng = Vm B L0 / 1000 （kW） 式中：式中：V Vm m機(jī)組前進(jìn)速度，（機(jī)組前進(jìn)速度，（m/sm/s） B B 機(jī)組作業(yè)幅寬，（機(jī)組作業(yè)幅寬，（m m） L L0 0割刀切割每平方米面積的作割刀切割每平方米面積的作物莖稈所需功值物莖稈所需功值 （N.m / mN.m / m2 2），據(jù)測），據(jù)測試，收割小麥時，試，收割小麥時，L L0 0=100200 =100200 Nk = （0.61.1）B，（，（kW） 六、割刀慣性力的平衡六、割刀慣性力的平衡 往復(fù)式切割器在工作時做高速往復(fù)直往復(fù)式切割器在工作時做高速往復(fù)直線運動，由于其速度是變

56、化的，將在機(jī)器線運動，由于其速度是變化的，將在機(jī)器上產(chǎn)生較大的慣性力，速度越高慣性力就上產(chǎn)生較大的慣性力，速度越高慣性力就越大，機(jī)器的振動也就越嚴(yán)重。據(jù)測試，越大，機(jī)器的振動也就越嚴(yán)重。據(jù)測試，每米割刀所產(chǎn)生的慣性力高達(dá)每米割刀所產(chǎn)生的慣性力高達(dá)600800N，嚴(yán)重地影響了機(jī)器的使用壽命和工作質(zhì)量，嚴(yán)重地影響了機(jī)器的使用壽命和工作質(zhì)量，因此，必須對割刀的慣性力予以平衡。以因此，必須對割刀的慣性力予以平衡。以曲柄連桿機(jī)構(gòu)為研究對象，建立割刀慣性曲柄連桿機(jī)構(gòu)為研究對象，建立割刀慣性力的平衡關(guān)系式。力的平衡關(guān)系式。 常用的措施：在曲柄銷對面增加平衡配重常用的措施：在曲柄銷對面增加平衡配重設(shè)：設(shè)：Md

57、割刀質(zhì)量割刀質(zhì)量 Me連桿質(zhì)量連桿質(zhì)量 r曲柄半徑曲柄半徑 曲柄回轉(zhuǎn)角速度曲柄回轉(zhuǎn)角速度 Mp配重質(zhì)量配重質(zhì)量 rp配重塊回轉(zhuǎn)半徑配重塊回轉(zhuǎn)半徑 a割刀加速度，割刀加速度，a=r2cost oABtxxyL r 為了研究方便，設(shè)連桿質(zhì)量為了研究方便，設(shè)連桿質(zhì)量Me的的2/3隨割刀做直線往復(fù)運動，隨割刀做直線往復(fù)運動，1/3隨曲柄銷做隨曲柄銷做圓的運動。機(jī)構(gòu)運動簡圖如上圖所示。圓的運動。機(jī)構(gòu)運動簡圖如上圖所示。 MeMdPd=（Md+Me2/3）aMer2/3rpMpMpr2oABtxxyL rMeMdPd=（Md+Me2/3）aMer2/3rpMpMpr2 當(dāng)當(dāng)t=090t=0900 0時，加

58、速度時，加速度a a為正值，此時，為正值，此時，P Pd d與與P Pq q同向，方向為同向，方向為x x的反向。當(dāng)?shù)姆聪?。?dāng)t=90t=900 0時，時，割刀在割刀在x x軸上所受到的力最小，只有軸上所受到的力最小，只有P Pd d。 oABtxxyL rMeMdPd=（Md+Me2/3）aMer2/3rpMpMpr2機(jī)構(gòu)受力平衡式如下： （Md + Me2/3）r2cost + Me r2/3 cost = Mprp2 cost ppeedrMrMrMM3132oABtxxyL rMeMdPd=（Md+Me2/3）aMer2/3rpMpMpr2ppeedrMrMrMM3132 這是割刀在水

59、平方向上的全平衡方程式，他不是永恒的，而是變這是割刀在水平方向上的全平衡方程式，他不是永恒的，而是變化的?；摹q和和Pp的方向隨著的方向隨著的變化而變化。當(dāng)割刀轉(zhuǎn)至水平方向時，的變化而變化。當(dāng)割刀轉(zhuǎn)至水平方向時，可滿足全平衡的要求。但當(dāng)曲柄銷轉(zhuǎn)至垂直位置時，在可滿足全平衡的要求。但當(dāng)曲柄銷轉(zhuǎn)至垂直位置時，在y方向上將會出方向上將會出現(xiàn)新的最大不平衡，因為此時現(xiàn)新的最大不平衡，因為此時PpPq，從而引起機(jī)構(gòu)在上下或前后，從而引起機(jī)構(gòu)在上下或前后的劇烈振動。的劇烈振動。 ppeedrMrMrMM3132 因此，目前采用的是部分平衡法，意在既因此，目前采用的是部分平衡法，意在既能夠平衡掉一部分水

60、平方向上的割刀慣性力，能夠平衡掉一部分水平方向上的割刀慣性力，又不致割刀在垂直方向上出現(xiàn)較大的振動。故又不致割刀在垂直方向上出現(xiàn)較大的振動。故上述公式將改為：上述公式將改為： ppeedrMrMrMM3132為平衡程度系數(shù)，一般取值為為平衡程度系數(shù)，一般取值為=0.250.5 思考題思考題1、谷物莖桿的切割過程與那些因素有關(guān)？、谷物莖桿的切割過程與那些因素有關(guān)？2、正切與滑切的概念？正切比滑切省力的原因？、正切與滑切的概念？正切比滑切省力的原因？3、高速無支承切割的機(jī)理是什么？、高速無支承切割的機(jī)理是什么？4、為什么大多采用梯形刀片結(jié)構(gòu)？、為什么大多采用梯形刀片結(jié)構(gòu)？5、何謂切割進(jìn)距？如何利用