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1、农农 业业 机机 械械 学（下）学（下）收割机械收割机械脱粒机械脱粒机械谷物联合收获机谷物联合收获机1自走式全喂入联合收获机自走式全喂入联合收获机2自走式全喂入联合收获机自走式全喂入联合收获机3自走式半喂入联合收获机自走式半喂入联合收获机4大型自走式联合收割机大型自走式联合收割机6第九章第九章 收割机械收割机械第一节第一节 概述概述 第二节第二节 收割机和拾禾器收割机和拾禾器第三节第三节 切割器切割器第四节第四节 拨禾器拨禾器第五节第五节 输送器和放铺机构输送器和放铺机构7第一节 概述一、谷物机械收获的特点和意义一、谷物机械收获的特点和意义v收获是谷物等作物生产过程的最后一个作收获是谷物等作物
2、生产过程的最后一个作业环节。业环节。v特点：季节性强。特点：季节性强。过早：籽不饱满，影响谷粒质量。过早：籽不饱满，影响谷粒质量。过晚：掉粒，损失大。过晚：掉粒，损失大。8二、谷物收获方法二、谷物收获方法（一）分段收获法（一）分段收获法v用多种机械分别完成割、捆、运、堆垛、脱用多种机械分别完成割、捆、运、堆垛、脱粒、清选。粒、清选。v机械构造简单，设备投资少，但劳动生产率机械构造简单，设备投资少，但劳动生产率低，收获损失较大。低，收获损失较大。10（二）联合收获法（二）联合收获法v用一台机械在田间一次完成切割，脱粒，用一台机械在田间一次完成切割，脱粒，清选。大幅度地提高生产率，减轻劳动强清选。
3、大幅度地提高生产率，减轻劳动强度，并减少收获损失。度，并减少收获损失。v由于谷粒成熟度不一致，脱下的谷粒中有由于谷粒成熟度不一致，脱下的谷粒中有部分不够饱满，影响总收获量。部分不够饱满，影响总收获量。v适时收获的时间短（适时收获的时间短（57天），机器全年利天），机器全年利用率低，每台机器用率低，每台机器 负担的作业面积小。负担的作业面积小。11v优点：优点：由于作业时间较联合收获法提前由于作业时间较联合收获法提前78天，天，可使机器全年作业量提高近一倍。可使机器全年作业量提高近一倍。由于谷物的后熟作用，使绝大部分谷物饱由于谷物的后熟作用，使绝大部分谷物饱满、坚实、色泽一致，提高了粮食等级并满
4、、坚实、色泽一致，提高了粮食等级并增加了收获量。增加了收获量。由于收回的籽粒含水量小，且清洁率高，由于收回的籽粒含水量小，且清洁率高，显著地减轻了晒场的负担。显著地减轻了晒场的负担。13第二节第二节 收割机和拾禾器收割机和拾禾器一、收割机的种类一、收割机的种类完成两道工序：收割、放铺（或捆束）。完成两道工序：收割、放铺（或捆束）。1、收割机、收割机收割时，将谷物形成收割时，将谷物形成“转向条铺转向条铺”（禾（禾秆倾倒方向约与机器前进方向垂直）。秆倾倒方向约与机器前进方向垂直）。152、割晒机、割晒机将谷物放成将谷物放成“顺向条铺顺向条铺”，适于再用拾，适于再用拾禾器拾禾脱粒。禾器拾禾脱粒。3、
5、割捆机、割捆机收割时，将谷物捆成小捆并抛于地面。收割时，将谷物捆成小捆并抛于地面。绳子有：麻绳、草绳、尼龙绳等。绳子有：麻绳、草绳、尼龙绳等。16工作过程：工作过程：两侧星轮相对向内侧回转，两侧星轮相对向内侧回转，将禾杆向中央推送，机器向前运动，谷将禾杆向中央推送，机器向前运动，谷物被切割器割断后涌上割台，输送带将物被切割器割断后涌上割台，输送带将谷物向一侧推送并与星轮配合由一端抛谷物向一侧推送并与星轮配合由一端抛出。禾杆落地形成转向条铺。出。禾杆落地形成转向条铺。带前输送式割台：割幅不大于带前输送式割台：割幅不大于1m。带后输送式割台：两组输送带，可实带后输送式割台：两组输送带，可实现左铺或
6、右铺。现左铺或右铺。18优点：优点：在作物生长正常时，放铺质在作物生长正常时，放铺质量好，工作可靠。量好，工作可靠。缺点：缺点：在作物倒伏或植株密度过小在作物倒伏或植株密度过小以及机器作业速度慢时，则禾杆在以及机器作业速度慢时，则禾杆在输送中出现散落、有堵刀现象，工输送中出现散落、有堵刀现象，工作可靠性差。作可靠性差。1920 解决方法：在割台前方装有带拨齿的拨禾带和压在割台前方装有带拨齿的拨禾带和压禾弹条。禾弹条。谷物分束谷物分束切割器切断切割器切断由星轮拨向由星轮拨向割台割台压禾弹条扶持压禾弹条扶持一侧纵向输送一侧纵向输送机构机构向后铺放。向后铺放。为适应严重倒伏作物，采用链齿式扶为适应严
7、重倒伏作物，采用链齿式扶禾器。禾器。212224（二）卧式收割机（二）卧式收割机v割台为卧式（略向前倾斜）。割台为卧式（略向前倾斜）。v宽幅收割机采用。宽幅收割机采用。v结构：结构：由切割器、拨禾轮、输送器、机由切割器、拨禾轮、输送器、机架、传动机构等组成。架、传动机构等组成。25v工作过程：工作过程：1、单带卧式收割机、单带卧式收割机拨禾轮将机器前方的谷物拨向切割器，切断拨禾轮将机器前方的谷物拨向切割器，切断后并拨倒在输送带上，送至排禾口，落地形后并拨倒在输送带上，送至排禾口，落地形成顺向交叉状条铺。成顺向交叉状条铺。2、双带卧式收割机、双带卧式收割机前带长度与机器割幅相同，后带较前带长，前
8、带长度与机器割幅相同，后带较前带长，其后端略升起，并向外侧悬出。禾杆端部先其后端略升起，并向外侧悬出。禾杆端部先落地，穗部后落地，形成转向条铺。落地，穗部后落地，形成转向条铺。2628三、拾禾器三、拾禾器v拾禾器：在两段联合收获作业中拾禾器：在两段联合收获作业中用于拣拾谷物条铺的一种装置。用于拣拾谷物条铺的一种装置。29312、伸缩扒指式拾禾器、伸缩扒指式拾禾器主轴带动转筒逆滚动方向回转时，其偏心轴主轴带动转筒逆滚动方向回转时，其偏心轴位置不动，而套在偏心轴上的扒指在转筒位置不动，而套在偏心轴上的扒指在转筒带动下绕偏心轴转动。带动下绕偏心轴转动。当扒指由下方向前上方转动时，伸向转筒外当扒指由下
9、方向前上方转动时，伸向转筒外面的长度增大，以利于挑送禾铺。面的长度增大，以利于挑送禾铺。当扒指由后方向下方回转时，伸向转筒外面当扒指由后方向下方回转时，伸向转筒外面的缩小，以防向下方带草。的缩小，以防向下方带草。32333、齿带式拾禾器、齿带式拾禾器齿带逆滚动方向回转，由固定在胶带上的弹齿齿带逆滚动方向回转，由固定在胶带上的弹齿将禾铺挑起。将禾铺挑起。34第三节 切割器一、茎杆物理机械性质及其与切割的一、茎杆物理机械性质及其与切割的关系关系1、茎秆刚度对切割的影响、茎秆刚度对切割的影响v有支承切割：切割质量不仅与切割器的结构和参数有切割质量不仅与切割器的结构和参数有关，也取决于茎杆的物理机械性
10、质。关，也取决于茎杆的物理机械性质。35 有支承切割：有支承切割：一点支承切割：适一点支承切割：适于直径粗、刚度大于直径粗、刚度大的茎杆。的茎杆。两点支承切割：适两点支承切割：适于直径细、刚度小于直径细、刚度小的茎杆的茎杆切割速度切割速度0.8m/s，避免茎杆被压扁和避免茎杆被压扁和撕破。撕破。36v无支承切割：切割力切割力 PdPAB+PBC+PT为了增大茎杆惯性力和反为了增大茎杆惯性力和反弹力：弹力：降低割茬。降低割茬。提高切割速度：提高切割速度：细茎杆：细茎杆：3040m/s粗茎杆：粗茎杆：610m/s372、茎杆的纤维方向性与切割的关系、茎杆的纤维方向性与切割的关系v纤维方向与茎杆轴线
11、平行。纤维方向与茎杆轴线平行。v割刀切入茎杆的方向与其切割阻力和功率消耗割刀切入茎杆的方向与其切割阻力和功率消耗有密切关系。有密切关系。v横断切：横断切：切割面和切割方向与茎杆轴线垂直。切割面和切割方向与茎杆轴线垂直。v斜斜切切：切切割割面面与与茎茎杆杆轴轴线线偏偏斜斜，切切割割方方向向与与茎茎杆轴线垂直。杆轴线垂直。38削切：切割面和切割方向都与茎杆轴线偏斜。削切：切割面和切割方向都与茎杆轴线偏斜。横断切的切割阻力和功率消耗最大。斜切的切横断切的切割阻力和功率消耗最大。斜切的切割阻力和功率消耗降低割阻力和功率消耗降低3040%。削切的切割。削切的切割阻力降低阻力降低60%，功率消耗降低，功率
12、消耗降低30%。393、滑切与切割阻力的关系、滑切与切割阻力的关系v刀刃运动方向对切割阻力影响较大。刀刃运动方向对切割阻力影响较大。v砍砍切切：刀刀刃刃沿沿垂垂直直于于刃刃线线方方向向切切入入茎茎秆秆，切割阻力大。切割阻力大。v滑切滑切：刀刃沿刃线的垂线偏一：刀刃沿刃线的垂线偏一角方向切入角方向切入茎秆时，切割阻力较小。茎秆时，切割阻力较小。40经验公式：经验公式：P3 s=常数常数P切割阻力切割阻力 s滑切长度滑切长度可见滑切长度越长，则切割阻力越小。可见滑切长度越长，则切割阻力越小。41二、切割器的种类及其应用二、切割器的种类及其应用v切割器是收获机械用来割断茎秆的重切割器是收获机械用来割
13、断茎秆的重要工作部件。要工作部件。v要求：要求：割茬整齐、无漏割、功率消耗割茬整齐、无漏割、功率消耗小、振动小、结构简单、适应性广。小、振动小、结构简单、适应性广。42（一）往复式切割器（一）往复式切割器割刀作往复运动，结构简割刀作往复运动，结构简单、适应性较广、但往复单、适应性较广、但往复惯性力较大，振动较大。惯性力较大，振动较大。按结构尺寸和行程分：有按结构尺寸和行程分：有普通普通型、普通型、普通型、低型、低割型。割型。431、普通、普通型型（标准型）v尺寸关系：尺寸关系：s=t=t0=76.2mms割刀行程割刀行程t动刀片间距动刀片间距t0护刃齿间距护刃齿间距44v特点：特点：割刀的切割
14、速度较高，切割性能较强。对割刀的切割速度较高，切割性能较强。对粗、细茎杆的适应性能较大。粗、细茎杆的适应性能较大。切割时茎秆倾斜度大，割茬较高。切割时茎秆倾斜度大，割茬较高。v应用广泛，多用于麦类作物和牧草收获应用广泛，多用于麦类作物和牧草收获机械。机械。45v有的水稻收割机采用尺寸较小的：有的水稻收割机采用尺寸较小的：s=t=t0=50、60或或70mm动刀片窄长（切割角较小），无护舌，动刀片窄长（切割角较小），无护舌，对立式割台的横向输送较为有利。切割对立式割台的横向输送较为有利。切割能力较强，割茬较低。能力较强，割茬较低。v有的粗茎杆作物收割机采用尺寸较大的：有的粗茎杆作物收割机采用尺寸
15、较大的：s=t=t0=90或或100mm462、普通、普通型型（双刀距行程型）（双刀距行程型）v尺寸关系：尺寸关系：s=2t=2t0=152.4mmv特点：特点：s是是t、t0的两倍，割刀往复运动频率的两倍，割刀往复运动频率较低，往复惯性力较小。较低，往复惯性力较小。振动较小，适合于小型收割机。振动较小，适合于小型收割机。473、低割型、低割型v尺寸关系：尺寸关系：s=t=2t0=76.2或或101.6mmv特点：特点：s、t 较大，而较大，而t0较小，切割时茎杆横向较小，切割时茎杆横向倾斜量小，割茬较低，对大豆、牧草收倾斜量小，割茬较低，对大豆、牧草收割较为有利，但对粗茎杆作物的适应性割较为
16、有利，但对粗茎杆作物的适应性较差。较差。切割时割刀速度较低，在茎杆青湿和杂切割时割刀速度较低，在茎杆青湿和杂草较多时切割质量较差，割茬不整齐并草较多时切割质量较差，割茬不整齐并有堵刀现象。有堵刀现象。v在稻麦收割机上采用较少。在稻麦收割机上采用较少。48（二）圆盘式切割器（二）圆盘式切割器v割刀在水平面内作回转运动，运转平稳，割刀在水平面内作回转运动，运转平稳，振动较小。振动较小。1、无支承圆盘式切割器、无支承圆盘式切割器v割刀圆周速度较大，可达割刀圆周速度较大，可达2550m/s，切切割能力较强，应用于牧草、甘蔗收割机或割能力较强，应用于牧草、甘蔗收割机或小型水稻收割机。小型水稻收割机。v分
17、：单盘式、多盘集束式、双盘式、多组分：单盘式、多盘集束式、双盘式、多组双盘式。双盘式。49刀盘结构：由刀盘架、刀片、刀盘结构：由刀盘架、刀片、送草盘、拔草鼓组成。送草盘、拔草鼓组成。刀盘的传动有上传动（皮带刀盘的传动有上传动（皮带传动）、下传动（齿轮传动）传动）、下传动（齿轮传动）两种方式。两种方式。牧草收割机采用双盘式、多牧草收割机采用双盘式、多组双盘式。组双盘式。甘蔗收割机采用单盘式、双甘蔗收割机采用单盘式、双盘式。盘式。水稻收割机采用单盘式、多水稻收割机采用单盘式、多盘集束式。盘集束式。502、有支承圆盘式切割器、有支承圆盘式切割器v有回转刀盘和支承刀片。有回转刀盘和支承刀片。v回转速度
18、低，回转速度低，610m/s，刀盘由刀盘由56个刀片。个刀片。51（三）甩刀回转式切割器（三）甩刀回转式切割器v切割器的刀片铰链在水平横轴的刀盘上，切割器的刀片铰链在水平横轴的刀盘上，在垂直平面（与前进方向平行）内回转。在垂直平面（与前进方向平行）内回转。v圆周速度高，切割能力强，适于高速作业。圆周速度高，切割能力强，适于高速作业。v多用于牧草收割机或茎杆切碎机。多用于牧草收割机或茎杆切碎机。v工作原理：工作原理：收割时割刀逆滚动方向回转，收割时割刀逆滚动方向回转，将茎杆切断并拾起后抛向后方。将茎杆切断并拾起后抛向后方。5253三、往复式切割器的构造和工作原理三、往复式切割器的构造和工作原理（
19、一）往复式切割器的构造和标准化（一）往复式切割器的构造和标准化v由往复运动的割刀和固定不动的支承部分由往复运动的割刀和固定不动的支承部分组成。组成。1、往复式切割器的构造、往复式切割器的构造v动刀片：动刀片：是主要切割件，两侧为刀刃。是主要切割件，两侧为刀刃。有光刃、齿纹刃两种。有光刃、齿纹刃两种。刀刃的刃角刀刃的刃角i 对切割阻力和使用寿命影响对切割阻力和使用寿命影响较大。较大。54v定刀片：定刀片：是支承件，有光刃和齿刃两种。是支承件，有光刃和齿刃两种。v护刃器：护刃器：保持定刀片的正确位置、保护割刀、保持定刀片的正确位置、保护割刀、对禾秆进行分束、构成两点支承的切割条件。对禾秆进行分束、
20、构成两点支承的切割条件。v压压刃刃器器：防防止止割割刀刀抬抬起起，保保持持动动、定定刀刀片片的的正确的剪切间隙（每隔正确的剪切间隙（每隔3050cm装一个）。装一个）。v磨磨擦擦片片：支支承承割割刀刀后后部部，使使之之具具有有垂垂直直和和水水平方向的两个支承面。平方向的两个支承面。v还有：刀杆、护刃器梁等。还有：刀杆、护刃器梁等。5556572、结构标准化、结构标准化国家标准规定切割器分为三种型式：国家标准规定切割器分为三种型式：型、型、型、型、型切割器，具有不同的结型切割器，具有不同的结构和尺寸参数，分别适用于不同用途的收构和尺寸参数，分别适用于不同用途的收割机。割机。585960（二）往复
21、式切割器的传动机构（二）往复式切割器的传动机构v把回转运动变为往复运动。把回转运动变为往复运动。1、曲柄连杆机构、曲柄连杆机构v由曲柄、连杆（或滑块与滑道）、导向由曲柄、连杆（或滑块与滑道）、导向器组成。器组成。（1 1）一线式曲柄连杆机构：）一线式曲柄连杆机构：曲柄连杆在垂直面运动，适于侧置式收割曲柄连杆在垂直面运动，适于侧置式收割机。机。曲柄连杆在水平面运动，适于前置式收割曲柄连杆在水平面运动，适于前置式收割机。机。61（2 2）转向式曲柄连杆机构：）转向式曲柄连杆机构：曲柄连杆在割台后方，适用前置式。曲柄连杆在割台后方，适用前置式。v割刀对中：连杆长度可调节，使连杆处割刀对中：连杆长度可
22、调节，使连杆处于止点时，动刀片和护刃器中心线重合。于止点时，动刀片和护刃器中心线重合。（3 3）曲柄滑块机构：）曲柄滑块机构：用于中小割幅的前置式收割机。用于中小割幅的前置式收割机。62632、摆环机构、摆环机构 由一个斜装在主由一个斜装在主轴上的摆环并通过轴上的摆环并通过摆动轴把回转运动摆动轴把回转运动转变为往复运动的转变为往复运动的机构。机构。组成：主轴、摆环、组成：主轴、摆环、摆叉、摆轴、摆杆、摆叉、摆轴、摆杆、导杆。导杆。64v工作原理：工作原理：当当主主轴轴mm旋旋转转时时，摆摆环环不不转转，而而绕绕其其中中心心O点作球面摆动。点作球面摆动。起始位置：摆环起始位置：摆环Q与图面垂直，
23、摆环销轴的轴与图面垂直，摆环销轴的轴线线AA与垂线与垂线倾斜倾斜角角（摆角）。摆角）。主轴主轴mm旋转旋转90时：摆环时：摆环Q与图面成（与图面成（90 )倾角，其轴线倾角，其轴线AA变为垂直位置。变为垂直位置。主轴主轴mm转至转至180 时：摆环时：摆环Q又与图面垂直，又与图面垂直，轴线轴线AA与垂线成与垂线成 角。角。主轴主轴mm转至转至270 时：轴线时：轴线AA又又变为垂直位置，变为垂直位置，摆环摆环Q与图面成与图面成（90 )角。角。主轴旋转一周时，摆环恢复到原始位置。主轴旋转一周时，摆环恢复到原始位置。65663、行星齿轮式传动机构、行星齿轮式传动机构v结构：直立式曲柄轴，套在曲柄
24、上的行星齿轮，结构：直立式曲柄轴，套在曲柄上的行星齿轮，固定在行星齿轮节圆上销轴（驱动割刀）、固定固定在行星齿轮节圆上销轴（驱动割刀）、固定齿圈。齿圈。其行程等于其行程等于齿圈节圆直齿圈节圆直径，割刀运径，割刀运动规律与曲动规律与曲柄连杆机构柄连杆机构相同。相同。67（三）往复式切割器的工作原理和参数分析（三）往复式切割器的工作原理和参数分析1、刀片几何形状的分析、刀片几何形状的分析v切割器将作物茎杆夹持在动、定刀切割器将作物茎杆夹持在动、定刀片之间进行剪切。片之间进行剪切。v动刀片的几何形状，对切割器的工动刀片的几何形状，对切割器的工作可靠性、功率消耗有较大影响。作可靠性、功率消耗有较大影响
25、。v动刀片的结构参数：动刀片的结构参数：切割角、刃线倾角切割角、刃线倾角 刃部高度刃部高度h刀片宽度刀片宽度a刀片顶宽刀片顶宽b68v切割角：v当刀片宽度当刀片宽度a一定时，由切割角一定时，由切割角决定其它参数。决定其它参数。q切割角切割角对切割阻力的影响：对切割阻力的影响：v是影响切割阻力的重要因素。是影响切割阻力的重要因素。v切割角切割角 增大，切割阻力增大，切割阻力减小。减小。当当由由15增至增至45时时，阻力减小阻力减小到一半。到一半。v切割阻力减小的原因：切割阻力减小的原因：当当增大时，刀片对茎杆的滑动增大时，刀片对茎杆的滑动速度速度v1 增大。增大。（v1=vsin，v为割刀运动速
26、度为割刀运动速度）当当增大时，增大时，刀刃沿运动方向切刀刃沿运动方向切入茎秆的切入角入茎秆的切入角i ir r变小。变小。（i ir ri i）69q切割角对夹持茎杆的影响：v切割角切割角 过大时，将引起茎杆在动、定刀片的夹持中的不稳过大时，将引起茎杆在动、定刀片的夹持中的不稳定（从剪口向前滑出），切割不可靠。定（从剪口向前滑出），切割不可靠。v因此，确定因此，确定是以茎杆被刀片夹住和减少切割阻力为条件。是以茎杆被刀片夹住和减少切割阻力为条件。茎杆在动、定刀片的夹持中茎杆在动、定刀片的夹持中有：有：正压力正压力N1、N2磨擦力磨擦力F1、F2R1、R2为它们的合力。为它们的合力。70q茎杆被夹
27、住的条件：茎杆被夹住的条件：两刃口作用于茎杆的合力两刃口作用于茎杆的合力R1与与R2必须在必须在同一条直线上。同一条直线上。在在OAB中中+1+2=1、2为动、定刀片的磨擦角为动、定刀片的磨擦角在四边形在四边形OACB中中OAC=OBC=/2+=、为动、定刀片的切割角为动、定刀片的切割角得：茎杆被夹住的条件得：茎杆被夹住的条件+1+2 71经测定：经测定：1+2=4552现有刀片：现有刀片：+=3515符合要求。符合要求。q动刀片刃部高度：动刀片刃部高度：722、割刀运动分析、割刀运动分析q曲柄连杆（滑块）机构的割刀运动：曲柄连杆（滑块）机构的割刀运动：v设：设：曲柄回转中心与割刀在同一水平面
28、内，曲柄回转中心与割刀在同一水平面内，曲柄轴心偏距为零，连杆长度为无穷大。曲柄轴心偏距为零，连杆长度为无穷大。v则：则：割刀运动简化为简谐运动。割刀运动简化为简谐运动。v建立坐标：建立坐标：以曲柄轴心为坐标原点以曲柄轴心为坐标原点O，水平水平向右为向右为x轴，向上为轴，向上为y轴，曲柄由第二象限的轴，曲柄由第二象限的水平位置顺时针转动。水平位置顺时针转动。73割刀位移：割刀位移：x=r cost割刀速度：割刀速度：vx=dx/dt=r sint割刀加速度：割刀加速度：ax=dvx/dt=r2 costr 曲柄半径曲柄半径 曲柄角速度曲柄角速度74t090180270360 xvxax r0+r
29、20+r0+r0 r20-r0 r0+r2表9275v割刀速度vx与位移x 的关系：由：由：vx=r sint vx2=r2 2 sin2 t =r2 2(1 cos2 t)=r2 2 r2 2 cos2 t =r2 2 2x2得：得：由此可见，由此可见，vx与与x的关系为椭圆方程式。的关系为椭圆方程式。长轴半径为长轴半径为r，短轴半径为，短轴半径为r。76v如将纵坐标缩小，取绘图比例如将纵坐标缩小，取绘图比例=1/vx成为半圆弧曲线。成为半圆弧曲线。vx值：圆弧上任意点对水平线的值：圆弧上任意点对水平线的高度与绘图比例尺高度与绘图比例尺 的倒数的倒数的的乘积。乘积。v割刀加速度割刀加速度ax
30、与割刀位移与割刀位移x 的关系：的关系：ax=r2cost=2(rcost)=2x ax与与x 为直线关系。为直线关系。773、切割速度分析、切割速度分析v在动、定刀片的间隙正常（在动、定刀片的间隙正常（00.5mm)条件下，条件下，割刀切割速度在割刀切割速度在0.60.8m/s 以上能顺利切割茎以上能顺利切割茎杆，若低于此速度，则割茬不整齐并有堵刀现象。杆，若低于此速度，则割茬不整齐并有堵刀现象。v不同型号切割器的切割速度，绘制切割速度图进不同型号切割器的切割速度，绘制切割速度图进行分析：行分析：78（1）普通）普通型切割器的速度图：型切割器的速度图：先先绘绘出出动动刀刀片片在在左左止止点点
31、位位置置，并并注注出出刃刃线线符号符号ab。绘出在右止点位置的定刀片图形。绘出在右止点位置的定刀片图形。以以刀刀刃刃的的下下端端点点a为为基基标标，画画出出割割刀刀速速度度图图（以曲柄为半径作半圆线）。（以曲柄为半径作半圆线）。绘出刃线绘出刃线a点移到与定刀片相遇的点移到与定刀片相遇的a1 点（开点（开始切割）时的切割速度始切割）时的切割速度va（垂线）。（垂线）。绘出刃线绘出刃线b点移到与定刀片相遇的点移到与定刀片相遇的b1 点（切点（切割完了）时的切割速度割完了）时的切割速度vb。79vavb普通型的切割器切割速度图aba1b1a280v圆圆弧弧va vb是是割割刀刀在在切切割割茎茎杆杆过
32、过程程中中的的切切割割速速度度范围（一般大于范围（一般大于 1.2m/s）。）。v普普通通型型切切割割器器的的割割刀刀速速度度利利用用较较好好，切切割割性性能能较强。较强。81（2）普通）普通型及低割型切割器的速度图：型及低割型切割器的速度图：q普通普通型切割器的切割速度图：型切割器的切割速度图：割刀在一个行程中与两个定刀片相遇。割刀在一个行程中与两个定刀片相遇。有两个切割速度范围：有两个切割速度范围：va1 vb1，va2 vb2，属于属于较高速度区段，切割性能尚好。较高速度区段，切割性能尚好。82q 低割型切割器的切割速度图：低割型切割器的切割速度图：v割刀在一个行程中与三个定刀片相遇。割
33、刀在一个行程中与三个定刀片相遇。速度范围：速度范围：va1vb1，va2 vb2，va3 vb3其其中中va1=0，vb3=0，切切割割性性能能差差，工工作作中中常常有有茎茎秆秆被被撕撕裂和撕断，并出现塞刀的现象。裂和撕断，并出现塞刀的现象。v为提高低割型切割器的切割性能：为提高低割型切割器的切割性能：将割刀行程加大（超行程）。将割刀行程加大（超行程）。将定刀片宽度加大并减少行程，同时提高曲柄转速（短将定刀片宽度加大并减少行程，同时提高曲柄转速（短行程）。行程）。83（3）切割平均速度）切割平均速度v割刀的速度为一变量，通常以平均速度割刀的速度为一变量，通常以平均速度vp表示：表示：n割刀曲柄
34、转速割刀曲柄转速r割刀曲柄半径割刀曲柄半径s割刀行程割刀行程vvp是确定是确定 n值的重要参数之一。值的重要参数之一。v谷物收割一般取谷物收割一般取 vp=12m/s844、割刀进距对切割器性能的影响、割刀进距对切割器性能的影响v割刀进距割刀进距割刀在完成一个行程割刀在完成一个行程s 时，机器前进的时，机器前进的距离距离H：v式中：式中：vm 机器前进的速度机器前进的速度 n 割刀曲柄转速割刀曲柄转速 割刀曲柄角速度割刀曲柄角速度vH 的的大大小小直直接接影影响响到到动动刀刀片片对对地地面面的的扫扫描描面面积积切割图，对切割器性能影响较大。切割图，对切割器性能影响较大。或85q绘制切割图并研究
35、割刀进距的影响：v绘制步骤（以普通绘制步骤（以普通型切割器为例）：型切割器为例）：（1）画出两个相邻定刀片的中心线和刃线的轨迹。）画出两个相邻定刀片的中心线和刃线的轨迹。（2）计算割刀进距）计算割刀进距H，并画出动刀片原始位置和走过并画出动刀片原始位置和走过两个行程后的位置。两个行程后的位置。（3）以动刀片原始位置的刃部）以动刀片原始位置的刃部A点为基准，用作图法点为基准，用作图法画出该点的轨迹线：画出该点的轨迹线：以以A点为始点，以曲柄点为始点，以曲柄r 为半径作圆，在圆弧上分为半径作圆，在圆弧上分成成n 等分：等分：1，2，3n，并作出标记。并作出标记。86在动刀片的进距线上分成同等的在动
36、刀片的进距线上分成同等的n 等分：等分：1，2，3n，并作出标记。，并作出标记。在圆弧各等分点，画纵向平行线；在进距线在圆弧各等分点，画纵向平行线；在进距线的等分点，画横向平行线；找出同名纵、横的等分点，画横向平行线；找出同名纵、横线的交点并连成曲线，即为动刀片的轨迹线。线的交点并连成曲线，即为动刀片的轨迹线。（4）按）按A 点轨迹图形，在点轨迹图形，在AB及及CD两刃线的端点两刃线的端点画出其轨迹线，即得动刀片刃部在两个行程中画出其轨迹线，即得动刀片刃部在两个行程中对地面的扫描图形对地面的扫描图形切割图。切割图。8788v切割图的分析：在定刀片轨迹线内的作物被护刃器定刀片推向两在定刀片轨迹线
37、内的作物被护刃器定刀片推向两侧，在相邻两定刀之间的面积为切割区。侧，在相邻两定刀之间的面积为切割区。在切割中有三种面积：在切割中有三种面积：（1）一一次次切切割割区区：作作物物被被动动刀刀片片推推至至定定刀刀片片刃刃线线上上，并并在在定定刀刀片片支支持持下下切切割割，其其中中大大多多数数茎茎杆杆沿割刀运动方向倾斜，但倾斜量较小，割茬较低。沿割刀运动方向倾斜，但倾斜量较小，割茬较低。（2）重切区）重切区：割刀的刃线在此区通过两次，有割刀的刃线在此区通过两次，有可能将割过的残茬重割一次，浪费功率。可能将割过的残茬重割一次，浪费功率。89（3）空白区）空白区：割刀刃线没有在此区通过，割刀刃线没有在此
38、区通过，该区的谷物被割刀推向前方的下一行程该区的谷物被割刀推向前方的下一行程的一次切割区内，在下一行程切割中被的一次切割区内，在下一行程切割中被切割，茎杆倾斜量较大，割茬较高。如切割，茎杆倾斜量较大，割茬较高。如空白区太长，有的茎杆被推倒造成漏割。空白区太长，有的茎杆被推倒造成漏割。结论：结论：空白区和重切区对切割性能有不空白区和重切区对切割性能有不良影响良影响90v影响空白区和重切区的因素：割刀进距割刀进距H：当：当H 增大时，切割图形变长，增大时，切割图形变长，空白区增加，重切区减少。反之，则相反。空白区增加，重切区减少。反之，则相反。动刀片刃部高度动刀片刃部高度h：h增大时，空白区减少，
39、增大时，空白区减少，重切区增加。反之，则相反。重切区增加。反之，则相反。91正确选择正确选择H 与与h 之间的比例颇为重要。之间的比例颇为重要。谷物收割机谷物收割机 H=(1.22)h谷物联合收获机谷物联合收获机 H=(1.53)h割草机割草机 H=(1.11.5)hv割刀平均速度割刀平均速度vp 和割刀进距和割刀进距H 是确定割是确定割刀曲柄转速刀曲柄转速n 的重要参数，要兼顾两者要的重要参数，要兼顾两者要求确定曲柄转速。求确定曲柄转速。92在粗茎杆作物收割在粗茎杆作物收割机上，机上，h 应满足割应满足割刀在一个行程内割刀在一个行程内割断全株茎杆的要求：断全株茎杆的要求：h(12)dh刀片刃
40、部刀片刃部高度高度d粗茎秆直粗茎秆直径。径。935、切割器功率计算、切割器功率计算v切割器功率，包括切割功率切割器功率，包括切割功率Ng 和空转功率和空转功率Nk：N=Ng+Nkv其中：其中：式中：式中：vm 机器前进速度（机器前进速度（m/s）B 机器割幅（机器割幅（m）L0 切割每平方米面积的茎秆所需功率切割每平方米面积的茎秆所需功率（Nm/m2）vNk 大小与切割器的安装技术状态有关：大小与切割器的安装技术状态有关：每米割幅：每米割幅：Nk=0.61.1kW946、割刀惯性力的平衡、割刀惯性力的平衡v往复式切割器的割刀有往复惯性力，由于往复式切割器的割刀有往复惯性力，由于曲柄转速高，惯性
41、力大，产生振动。曲柄转速高，惯性力大，产生振动。v需要对惯性力进行平衡：需要对惯性力进行平衡：部分平衡法部分平衡法全平衡法全平衡法95（1）惯性力部分平衡法）惯性力部分平衡法v在曲柄的对面增设配重。在曲柄的对面增设配重。v近似计算：假设连杆的近似计算：假设连杆的1/3作圆周运动，作圆周运动，2/3作往复作往复运动。运动。v在水平方向上惯性力平衡方程式：在水平方向上惯性力平衡方程式：Pd+Pqcos=Ppcos式中：式中：Pd 割刀与割刀与2/3连杆部分的往复惯性力连杆部分的往复惯性力Md 为割刀质量，为割刀质量，Me 为连杆质量为连杆质量 r 为曲柄半径，为曲柄半径，为曲柄角速度为曲柄角速度
42、为曲柄转角为曲柄转角96Pq 连杆连杆1/3部分的离心惯性力部分的离心惯性力Pp 加配重后曲柄盘所产生的离心惯性力加配重后曲柄盘所产生的离心惯性力 Pp=Mp rp 2 Mp 为曲柄盘的质量为曲柄盘的质量 rp 为曲柄圆盘重心的旋转半径为曲柄圆盘重心的旋转半径9798得公式如下：得公式如下：因为是部分平衡，一般只要求往复惯性力平衡程度因为是部分平衡，一般只要求往复惯性力平衡程度=0.250.5099化简得：化简得：平衡程度：平衡程度：100（2）惯性力全平衡法）惯性力全平衡法v曲柄连杆摆锤机构：曲柄连杆摆锤机构：两个连杆带动两个摆杆。两个连杆带动两个摆杆。割刀和平衡锤割刀和平衡锤W按相反方向运
43、按相反方向运动，使摆锤和割刀的惯性力相动，使摆锤和割刀的惯性力相互平衡。互平衡。v摆环摆锤机构：摆环摆锤机构：在立轴式摆杆机构的摆杆对面在立轴式摆杆机构的摆杆对面增设摆锤增设摆锤W，从而使摆锤和割从而使摆锤和割刀的惯性力互平衡，但惯性力刀的惯性力互平衡，但惯性力矩增加矩增加 一倍。一倍。101四、圆盘式切割器的割刀运动和参数分析四、圆盘式切割器的割刀运动和参数分析（一）割刀运动分析（一）割刀运动分析v圆盘式切割器的割刀运圆盘式切割器的割刀运动为余摆线。动为余摆线。v是刀盘的回转运动与机是刀盘的回转运动与机器前进运动所合成。器前进运动所合成。102q刀片任意一点的位移可用方程式表示：刀片任意一点
44、的位移可用方程式表示：v第一刀片：第一刀片：内端内端 a点的位移方程为：点的位移方程为：式中：式中：r 刀片内端点半径刀片内端点半径 刀片内、外端点对盘心连线的刀片内、外端点对盘心连线的夹角夹角 刀盘回转角速度刀盘回转角速度 t 刀盘转过时间刀盘转过时间 vm机器前进速度机器前进速度103外端外端 b点的位移方程为：点的位移方程为：式中：式中：R 刀片外端半径刀片外端半径104v第二刀片：内、外端点的位移方程为：式中：式中：相邻刀片间的夹角相邻刀片间的夹角105（二）割刀转速的确定（二）割刀转速的确定v割刀转速根据切割速度而定：割刀转速根据切割速度而定：对无支承切割：切割速度为对无支承切割：切
45、割速度为2550m/s对有支承切割：切割速度为对有支承切割：切割速度为410m/sv确确定定割割刀刀应应有有转转速速：以以刀刀片片的的内内端端点点为为基基准准点，因为该点的圆周速度最低。点，因为该点的圆周速度最低。106由合成速度图得：由合成速度图得：当当t+=+2k（k=0,1,2,n）时，时，va最小，最小，vamin=rvmv得割刀得割刀应有的角速度：应有的角速度：107以割刀应有的切割速度以割刀应有的切割速度vd 代替代替vamin或：式中：式中：n 割刀转速割刀转速 vd 割刀应有的切割速度割刀应有的切割速度 vm 机器前进速度机器前进速度 r 刀片内端点的半径刀片内端点的半径108
46、（三）刀片数（三）刀片数m的确定的确定v圆盘式切割器的切割图由多条余摆带所形成，带宽近圆盘式切割器的切割图由多条余摆带所形成，带宽近似刀片高度似刀片高度h。v割刀进距割刀进距H 与各刀片余摆带的关系：与各刀片余摆带的关系：H=mhv又：又：式式中：中：vm机器前进速度机器前进速度 h 余摆带纵向宽度余摆带纵向宽度 n 割刀转速割刀转速 割刀角速度割刀角速度所以：或：109v对于有支承切割的回转式切割器：对于有支承切割的回转式切割器：由于支承刀片位于圆盘刀的一侧，则摆环带纵向宽由于支承刀片位于圆盘刀的一侧，则摆环带纵向宽度度h较刀片高度较刀片高度h 大，故可取刀片数较计算数值略大，故可取刀片数较计算数值略小。小。110（四）回转式切割器功率分析（四）回转式切割器功率分析v所需功率由切割功率所需功率由切割功率Ng 和空转功率和空转功率Nk 所所组组成：成：N=Ng+Nkv经收割牧草试验：所需功率随作业速度增经收割牧草试验：所需功率随作业速度增加而增大（图加而增大（图942）。）。111