第二章割草機與摟草機

1、1、切割方式對切割性能的影響 所謂切割方式主要是指割刀進入材料的方向，歸納起來主要有正切和滑切兩種基本方式。 正切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： PV莖桿割刀刃口觀察幾種典型的切割方式PPP橫切斜切削切 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，斜切比橫切下降30%40%，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屬正切。 滑切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 設(shè)：Vn割刀運動的法向速度； Vt割刀運動的切向速度 ；割刀運動的絕對速度

2、方向與法向速度方向的夾 角，此處定義為滑切角。 PVnVtV切割理論的力學試驗結(jié)果和割刀運動幾何分析結(jié)果表明，滑切比正切省力。 滑切比正切省力的機理？高略契金力學試驗：高略契金力學試驗步驟是，在割刀上一面施加法向力P，一面使割刀刃口沿切向方向產(chǎn)生滑移，滑移量為S，在切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)： 割刀切向滑移值S （mm）規(guī)定試驗切割深度所需法向力P （g）6001.55002.0400520040試驗結(jié)果： 高略契金力學試驗結(jié)果表明，割刀在切割同一種材料、同一深度的物料時，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，當割刀切向滑移量為零時即為正切

3、，只要存在滑移就會產(chǎn)生滑切，因此，滑切比正切省力。 P3S = 常數(shù)常數(shù)高略契金常數(shù)定理割刀運動幾何分析：對比分析割刀刃口上某質(zhì)點進入材料時正切刃口角和滑切刃口角的大小，刃口角越小越省力。 技術(shù)路線：將割刀刃口局部放大，設(shè)割刀在A點切入材料，切割方式分別為正切和滑切，正切刃口角為，滑切刃口角為/。A/D滑切ECB正切當進行滑切時，幾何分析結(jié)果如下： tg=BC / AC tg/=DE / AE 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，滑切進入材料時的實際刃口角/比正切時的刃口

4、角變小了，這也是滑切比正切省力的原因之一 。 從力學試驗結(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。在對物體進行切割時，盡可能地采用滑切方式，以利于降低切割阻力和功率消耗。 2、莖稈的物理機械性質(zhì)對切割性能的影響 莖稈的物理機械性質(zhì)主要是指莖稈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、抗彎強度等。而這些因素隨莖稈的品種、成熟度和濕度等的變化而變化。只要割刀克服了橫切面內(nèi)的切割阻力，莖稈就會被切斷。 但是，在切割小麥、牧草這樣的剛度較小的作物時，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的困難。因此，要實現(xiàn)對莖稈的完全切割，一般可采取二種措施： 低速有支承切割高

5、速無支承切割有支承切割在動刀片運動的反向施加一支承力的切割稱為有支承切割。 單支承切割用動刀片配合定刀片的切割。定刀片動刀片P雙支承切割用動刀片配合帶有護刃器的定刀片的切割 。有支承切割可使莖稈獲得一定的抗彎能力，可在低速狀態(tài)下進行切割，切割速度為：Vp = 12 m / s。 P研究結(jié)果表明：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用參數(shù)。 在進行單支承切割時，切割速度為Vp = 12 m / s，要保證正常的切割，動、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 。 而在進行雙支承切

6、割時，切割速度為Vp = 12 m / s，相對于割刀的上下抗彎能力有較大幅度的增強，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，所以目前收獲機械普遍采用雙支承切割方式。 無支承切割只有動刀片而無定刀片直接切割莖稈的切割稱為無支承切割。 PPw 由于莖稈是在沒有任何扶持的狀態(tài)下進行切割的，僅靠莖稈自身的抗彎能力Pw是很難與動刀片的切割力相平衡的，此時，PPw。切割速度較低時，莖稈將被推倒或折斷。 PPw 但當動刀片以較高的速度進入材料時，原來靜止的莖稈在瞬間獲得動刀片所傳遞的速度并立即產(chǎn)生很大的加速度以及與其方向相反的慣性力Pg。速

7、度越大則慣性力就越大，因而莖稈的抗彎能力也就越大，有利于莖稈的順利切割。 當P = Pg + Pw 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。 Pg例如，切割小麥時，使用帶有護刃器的往復式切割器，其切割速度僅為12m / s，而無支承的回轉(zhuǎn)式 切 割 器 的 刀 片 速 度 則 需1020m/s，如果切割牧草，則需4050m/s，這使得機構(gòu)功率消耗增大、振動增加，傳動裝置也將比較復雜。3、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，切割阻力有所下降。速度阻力關(guān)系圖如下： 切割速度切割阻力0 割刀組件由刀桿和鉚在刀桿上的動刀片和刀頭等

8、組成。刀梁組件由刀梁和固定在刀梁上的護刃器、壓刃器、摩擦片及鉚在護刃器上的定刀片等組成。刀梁兩端設(shè)有內(nèi)外滑掌，用來支承切割器。拔草板組件固定在外滑掌后面，它將切割器右端的已割草向左推動一段距離，留出空道，防止下一次割草時被機器右輪碾壓。往復式切割器，一般由動刀片、定刀片、護刃器、壓刃器、摩擦片、刀桿等組成。 往復式切割器結(jié)構(gòu)簡圖護刃器動刀片壓刃器摩擦片刀桿定刀片往復式切割器的傳動機構(gòu) 往復式切割器的工作特點是動刀片做直線往復運動，要實現(xiàn)將動力輸出的旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)楦畹兜闹本€運動方法很多，目前在收割機械上應用較多的有三種類型：曲柄連桿機構(gòu)、擺環(huán)機構(gòu)、行星齒輪機構(gòu)，其中行星齒輪機構(gòu)應用最廣。 1、曲柄

9、連桿機構(gòu) oABtxxy特點：機構(gòu)簡單、成本低廉、占據(jù)空間大。 2、擺環(huán)機構(gòu) 特點：結(jié)構(gòu)緊湊、鉸鏈較少、工作可靠、制造成本高。 3、行星齒輪機構(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運動，其行程等于齒圈節(jié)圓直徑。特點：結(jié)構(gòu)緊湊、振動小，便于機構(gòu)配置，但成本高，機構(gòu)復雜 。 棘輪裝置由棘輪、卡爪盤、卡爪和彈簧組成。棘輪就是行走輪的輪轂17，而卡爪盤14則固定在行走輪軸 13上，三個卡爪16和彈簧15分別裝入卡爪盤的凹槽內(nèi)。棘輪裝置起了差速作用?？杀苊廪D(zhuǎn)動慢的打滑或輪軸受扭矩作用。n當遇到障礙物時，形成起落位置I越

10、障位置。n短途運輸時，在I位置的基礎(chǔ)上繼續(xù)升高，形成起落位置短途運輸位置。n需要降落切割器時，切割器靠自重落下；長途運輸時，在位置基礎(chǔ)上繼續(xù)升高，形成長途運輸位置。往復式切割器的工作原理 及運動分析 1、刀片的幾何形狀 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，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，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。 三角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，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)bhadVnVAb前

11、橋?qū)?，a底部寬h刃部高 滑切角 一般情況下，越大，滑切能力越強，切割也就越省力，當由150增至450時，切割阻力將減少一半?；薪桥c切割阻力P之間的關(guān)系曲線如下： oPa=76b=17h=55d=24 但要特別注意的是，的變化范圍一定要首先滿足莖稈被動定刀片鉗住的條件： oAN1BN2F1F2R1R2+1+21 、2 分別表示動定刀片與谷物莖稈的摩擦角，1+245520，試驗結(jié)果表明，=290，=6015/時切割效果最好。 在這里有一個問題需要說明，往復式切割器割刀的運動是水平橫向運動和直線前進運動的合成，割刀橫向運動的平均速度Vp與機器前進運動的速度Vm的 配合關(guān)系，決定了割刀絕對運動軌跡，

12、這一配合關(guān)系我們習慣上用割刀進距（切割進距）H來表示。 割刀進距割刀完成一個行程S的時間t內(nèi)機組所前進的距離。 H = Vm t = Vm 30 / n 有時也用刀機速比來表示 =Vp / Vm =S / H HHSdoA 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，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，由于值的不同，切割區(qū)內(nèi)莖稈被處理的程度也有些不同，有可能出現(xiàn)三種情況。 區(qū)（一次切割區(qū)）：在此區(qū)內(nèi)的莖稈首先被動刀片推至定刀片刃口線上，并在定刀片和護刃器的雙支承下被切割，由于動刀片只有一次通過該區(qū)，故稱為一次切割區(qū)。區(qū)內(nèi)的莖稈由于所處的位置不同，多數(shù)莖稈是在橫向

13、歪斜狀態(tài)下被切割的，歪斜狀態(tài)下被切割的莖稈割茬高度有所增加。 =1區(qū)（重割區(qū)）：動刀片刃口線兩次通過該區(qū)，有可能發(fā)生對莖稈的二次切割但并非一定。當區(qū)面積較小時，且位于切割區(qū)的中部，盡管動刀片兩次通過該區(qū)，但由于莖稈左右歪斜量大致相同，不可能發(fā)生重割。反之，當由于割刀進距H較小時，區(qū)面積增大，在第二次行程時，離動刀片較遠而離定刀片較近的莖稈就有可能被重割一次。重割將無謂地增加功率的消耗。 =1.4區(qū)（空白區(qū)）：動刀片的刃口線沒有經(jīng)過該區(qū)，如果該區(qū)面積較小時，且位于動刀片前橋?qū)挾萣的掃描范圍之內(nèi)，莖稈將被動刀片的前橋推向割刀下次行程的一次切割區(qū)內(nèi)被切割，但歪斜量較大，割茬較高，且為集束切割，切割阻

14、力大，功率消耗增加。如果割刀進距H過大，空白區(qū)增大，動刀片前橋?qū)挾萣的掃描面積沒有全部掠過該區(qū)域，就有可能造成漏割。 =0.7 經(jīng)以上分析我們不難看出，值的大小或H值的正確選取對割刀的切割質(zhì)量影響很大，通過繪制切割圖，就可以確定最佳的速度比值，一般為= 0.81.2 。 上傳動式旋轉(zhuǎn)割草機的切割器通常由26個成對反向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子(滾筒)組成，每個轉(zhuǎn)子割幅0.4一1.2m，裝有刀片24個，傳動采用圓錐齒輪傳動裝置，或三角帶傳動裝置，傳動裝置設(shè)在轉(zhuǎn)子的上部。下傳動式旋轉(zhuǎn)割草機的切割器一般由48個成對反向旋轉(zhuǎn)的圓盤組成。切割器工作時刀片的運動是由旋轉(zhuǎn)運動和前進運動所合成。即：V=Vm+Vi,因此刀刃的運動軌跡為一余擺線。n割草機與拖拉機三點聯(lián)接，傳動裝置設(shè)在切割滾筒上面。n刀盤總成固定在刀梁上面。它的刀盤立軸2借助于軸承安裝在錐齒輪座5內(nèi)，上部固定有刀盤座4和導草罩3，下端固定有大錐齒輪。刀盤7、刀