农业机械学-第六章.ppt

第六章收割机械Reapingmachine harvester 第一节概述第二节收割机和拾禾器第三节切割器第四节拨禾器第五节输送器和放铺机构 第六章收割机械Reapingmachine harvester 第一节概述 一 国内外收割机械发展概况二 谷物的收获方法三 谷物收获的农业技术要求 一 国内外收获机械发展概况 一 国内收获机的发展概况 二 国外收获机的发展概况 一 国内收获机械的发展概况 1 入门阶段2 发展阶段3 利用引进技术发展阶段 1981 1990 4 自我开发阶段 入门阶段 发展阶段 59年国家将这台原型样机送到德国来比锡国际博览会上去展览 据展员汇报很多人对此机感兴趣 尤其是日本人 两年后 我院王万钧总工程师到日本去参观考察 回来他说在日本看马骥设计的高产2号翻版 该机被日本仿制了 日本终于利用我们开创的半喂入联合收割机设计思想和样机 研制成功带扶倒的半喂入水稻联合收割机推广全国 今日又反销到我国 发展阶段 发展阶段 发展阶段 自我开发阶段 1 中国收获机械总公司2 现代农装北方北京农业机械有限公司3 约翰迪尔中国投资有限公司4 约翰迪尔佳联收获机械有限公司5 北京亨运通机械有限公司6 中国一拖集团有限公司7 山东常林机械集团股份有限公司8 山东大丰机械集团公司9 山东汇丰机械集团总公司10 山东福田重工股份有限公司11 山东巨力股份有限公司12 山东胶州农丰联合收割机厂13 洋马农机 中国 有限公司14 山东时风集团聊城农业装备有限公司15 泰州现代农业装备有限公司16 山东国丰机械集团公司17 江苏东洋插秧机有限公司18 上海纽荷兰农业机械有限公司19 久保田农业机械 苏州 有限公司20 一拖 宁波 中策拖拉机汽车有限公司21 浙江奉化大地农机制造有限公司22 广东佛山金浪联合收割机制造有限公司23 黑龙江佳木斯联合收割机厂24 洛阳四达农机有限公司25 河北藁城联合收割机厂26 南京大金山联合收割机制造有限公司27 郑州中原联合收割机厂28 河南首钢开封联合收割机厂29 连云港中收收割机有限公司30 四平市农丰乐收获机械有限公司 自我开发阶段 31 桂林桂联农业装备有限责任公司32 常柴联合收割机有限公司33 一拖 镇江 收获机械公司34 现代农装湖州联合收割机有限公司35 浙江三联收割机制造有限公司36 台州柳林收割机有限公司37 湖州星光农机制造有限公司38 温州威泰联合收割机有限公司39 宁波鄞县虹桥联合收割机厂40 天津拖拉机制造有限公司41 浙江四方集团公司收割机分厂42 首创集团北京银华春翔农机有限公司43 郑州收割机厂44 郑州中收联合收割机有限责任公司45 北京市兴东方实业有限责任公司46 江苏沃得农业机械有限公司47 江西柳林机械有限公司48 南通联农农业机械有限公司49 陕西汉中收获机械厂50 天津市富康农业开发有限公司51 连云港市中收联合收割机有限公司52 山东玉丰农业装备有限公司53 南京春浩科技有限公司54 山东福尔沃农业装备有限公司55 广州市科利亚农业机械有限公司56 河北农哈哈机械公司57 山东润源实业有限公司58 山东巨明集团59 陕西富平联合收割机厂60 陕西秦丰农机有限公司 自我开发阶段 Features 1 Dimensions 3 400 x1 300 x1 400mm2 Weight 500kg3 Feedingcapacity 0 5kg s4 Cuttingwidth 1 100mm5 Productionrate 0 05 0 13ha h6 Totallostrate 1 5 7 Breakagerate 0 1 8 Impurityrate 3 5 9 Enginepower 12hp 二 国外收获机的发展概况 国外收获机发展比较有代表性的国家和地区为欧美及日本等地 欧美多为全喂入脱粒 机型大 生产率高 适合较大规模的生产条件 日本则以中小型水稻收获机为主 多采用半喂入 机型小 生产率相对较低 二 国外收获机的发展概况 洋马公司生产销售的半喂入联合收割机有Ce 1M 35马力 Ce 2M 48马力 和AG600 60马力 三种型号 2007年11月的德国汉诺威Agritechnica国际农机展览会上 出现了发动机功率达到550马力的超大功率谷物联合收割机 该收割机的收割作业割幅宽度达到10 50米 其谷物的小时收割量可达50吨 2008年7月31日 纽荷兰cr9090联合收割机创造了一项新的吉尼斯世界记录 这台发动机功率为591马力的联合收割机在8小时之内共收获小麦451 2吨 其最高工作效率达到了每小时78吨 Ahuge42footharvestermadebyCat Ahuge42footharvestermadebyCat 二 国外收获机的发展概况 England 二 国外收获机的发展概况 二 谷物的收获方法 1 分段收获法用多种相对独立的机械 收割机 运输车 脱粒机 扬场机等 分别对作物完成收割 运输 脱粒 清选等作业的方式 这种方法在西方发达国家已经完全淘汰 但在发展中国家仍在大量使用 其特点是设备简单 技术水平低 价格低廉 维护保养简便 但作业周期长 收获累积损失大 收割过程 捡拾收获机 二 谷物的收获方法 1 分段收获法 二 谷物的收获方法 水稻 小麦 苜蓿小型收割机使用范围 适用于平原 丘陵 梯田 三角地等大小田块及烂泥田 用于收割大小麦 水稻 豆类 青稞 苜蓿等农作物 操作简单 工作效率高 收割效率 单人0 8 1 2亩 小时 损失率 1 油耗 0 7L H产品型号 K800 技术参数 净重 8 8KG配套动力 1E40F单缸二冲程汽油发动机排量 42 7CC功率 1 25KW操纵杆长度 1640MM 刀片 40T锰钢开刃刀片 二 谷物的收获方法 二 谷物的收获方法 利用联合收获机一次完成作物的收割 脱粒 分离和清选等多项作业的方式 2 联合收获法 特点 生产率高 作业周期短 积累损失小 作业质量好 设备投资大 机器利用率低 技术水平要求高 后来决定选择 联合 而不是综合 理由是既然英文叫做COMBINE 如二次大战时 日本有名的联合舰队叫做COMBINEDFLEET 联合行动就叫COMBINEDACTION 故顾名思义COMBINEDHARVESTER应该译成 联合收割机 二 谷物的收获方法 巴西生产的维美德bc7500型联合收获机 轴流式 油菜收获机 二 谷物的收获方法 2 联合收获法 加拿大产8570联合收获机 轴流式脱粒 键式分离 二 谷物的收获方法 JOHNDEERE3316联合收割机 采用了目前国际先进的CTS技术 切流式脱粒滚筒加单轴流钉齿分离滚筒结构 进而增强了机器的脱粒 分离性能 降低了谷物的破碎率 使其收获性能在国内同类机型中处于领先水平 具有较高的性能价格比 二 谷物的收获方法 独特的切流与横轴流组合式脱粒分离系统特有的双层往复运动的鱼鳞筛和涡流式风扇组合的清选系统有简易卸粮装置 标准卸粮筒 标准加长卸粮筒三种可供用户选用开式护板 隐藏式加油梯 保养平台 维修 加油 保养方便 JOHNDEERE3070联合收割机 革新的杂余处理能力汽车化驾驶 操作 驾驶舒适 视野开阔配件通用率高 附件齐全 可配置专用大豆挠性割台 水稻脱粒装置 高花纹防陷轮胎 茎秆切碎器 卸粮筒 二 谷物的收获方法 台湾大豆联合收获机 该机可收获大豆外 亦可用于红豆 绿豆及毛豆等豆类收获 据游景昌技师等报道 利用该机收获费用可节省60 以上 二 谷物的收获方法 日本产半喂入式麦稻联合收割机 适应性强 效率高 损失少 可靠性高 经久耐用 拆装简便和操作舒适安全等特点 主要性能指标 总损失率95 日本久保田稻麦联合收割机 二 谷物的收获方法 荞麦收割机 二 谷物的收获方法 中国产佳廉 6联合收获机 国际先进的CTS技术 切流式脱粒滚筒加双轴流钉齿分离滚筒结构 增强了机器的脱粒 分离性能 降低了谷物破碎率 解决了传统联合收割机收获水稻时籽粒破碎 脱不净 分离损失大和效率低难题 具有较高的性能价格比 填补了国内大型水稻收获机械的空白 二 谷物的收获方法 福田雷沃重工生产的谷神4LZ 6联合收获机 纵向轴流脱谷室 该脱谷室前低后高纵向布置 脱谷室前端联有喂入器 脱谷室的脱粒滚筒上固定有由脱粒板和纹杆头组成 的纹杆座组合 纹杆座组合的脱粒板能以可拆卸方式联接到纹杆头前后任一端 联接到一端时脱粒板与纹杆头上的筋条方向一致 脱粒板在另一端时与纹杆头上的筋条方向成角度 二 谷物的收获方法 二 谷物的收获方法 二 谷物的收获方法 二 谷物的收获方法 二 谷物的收获方法 3 两段收获法 先利用割晒机进行收割 待晾晒3 5天后用带有捡拾器的联合收获机进行捡拾 脱粒 分离和清选作业的方式 特点 谷粒饱满 产量提高 作业周期长 设备投资大 二 谷物的收获方法 二 谷物的收获方法 总结谷物的机械收获系统 谷物的机械收获系统 三 谷物收获的农业技术要求 1 适时收获 尽量减少收获损失 2 保证收获质量 3 禾条铺放整齐 秸秆集堆或粉碎 4 要有较大的适应性 第二节收割机和拾禾器 一 收割机的一般类型二 收割机的一般构造和工作过程三 拾禾器 一 收割机的一般类型 1 按照茎秆的放铺方式分 收割机 割晒机 割捆机 收割机工作时 被割刀切断的谷物茎秆形成与前进方向呈900的转向放铺 以便于捡拾和打捆 主要用于分段收获法 割晒机收割机工作时 被割刀切断的谷物茎秆形成与前进方向平行的顺向放铺 以便于两段收获时的晾晒 一 收割机的一般类型 割捆机将谷物茎杆割断后进行自动打捆 然后放与田间 一 收割机的一般类型 2 按照被割谷物茎秆的输送方式 立式收割机和卧式收割机 立式收割机割台为直立式 被割谷物茎秆是在直立状态下进行输送到收割机一侧的 机构纵向尺寸短 一 收割机的一般类型 在通县收割小麦一炮打响后 全国各地均来通县收割机厂索取图纸 两年向各省生产收割机发放了一百多套图纸 生产遍于全国 年产量达8万台 直到九零年代才逐渐被联合收割机所代替 原来70年代初各极盛一时 但自星轮扶禾器立式割台问世以后 研究便都销声匿迹了 一 收割机的一般类型 卧式收割机割台为水平放置 被割谷物茎秆是在水平输送带上运至收割机一侧的 输送平稳 一 收割机的一般类型 一 立式收割机 组成 分禾器 扶禾星轮 切割器 立式输送带 传动装置等 二 收割机一般构造和工作过程 二 收割机一般构造和工作过程 工作原理 收割机工作时 输送带和切割器由拖拉机动力输出驱动工作 分禾器将行内谷物茎秆集束引向切割区 并在扶禾星轮的后向扶持作用下被切割器切割 随即靠向立式输送带被其传送到一侧放铺 二 收割机一般构造和工作过程 2 立式收割机的类型 1 侧向放铺型A 侧向输送侧面放铺型B 中间输送侧面放铺型2 后放铺型 二 收割机一般构造和工作过程 侧向输送侧面放铺型 中间输送侧放铺型收割机1 分禾器2 八角星轮3 输送带 二 收割机一般构造和工作过程 中间输送侧面放铺型 中间输送侧放铺型收割机1 分禾器2 扶禾器3 输送带4 换向阀门5 导禾槽 二 收割机一般构造和工作过程 后放铺型 后放铺收割机1 小分禾器2 扶禾三角带拨齿3 星轮4 压簧5 输送带6 转向星轮7 转向夹持输送带8 压杆9 导向杆 二 收割机一般构造和工作过程 对于立式割台 纵向尺寸小 重量较轻 置于拖拉机前方 有利于机组的纵向稳定性 但对倒伏作物和低产谷物适应性不理想 常用的机型有 4GL 140 170 Vm 2 4km h 1 2m s Vd 2m s Q VmB 667 亩 时 一般为4 9亩 时 二 收割机一般构造和工作过程 3 卧式收割机 基本构成 分禾器 拨禾轮 切割器 输送装置 传动装置等 二 收割机一般构造和工作过程 二 收割机一般构造和工作过程 图8 5卧式收割机示意图a 单带式b 双带式c 三带式1 拨禾轮2 切割器3 输送带4 放铺窗 二 收割机一般构造和工作过程 工作原理 收割机工作时 拨禾抡 输送带和切割器由拖拉机动力输出驱动工作 分禾器将行内谷物茎秆集束引向切割区 并在拨禾轮的后向推送扶持下被切割器切割 随即倒向输送带 也可能是螺旋搅龙 被传出 由于茎秆是在水平状态下被输送的 因此输送平稳 且拨禾轮对倒伏作物具有一定的扶起作用 但机构纵向尺寸大 不利于拖拉机前置配置 故很少在小型拖拉机上使用 二 收割机一般构造和工作过程 卧式收割机的输送带有单带和双带之分 单带为割晒机使用 双带为收割机使用 如下图所示 单带 双带 二 收割机一般构造和工作过程 前悬挂式割晒机1 拨禾轮2 切割器3 输送带4 收割台5 悬挂架6 油缸7 伸缩杆8 平衡弹簧9 传动轴 二 收割机一般构造和工作过程 二 收割机一般构造和工作过程 二 收割机一般构造和工作过程 卧式割晒机的主要工作部件的调整 1 拨禾轮 位置 前后 上下 角度 转速 2 切割器 间隙刀尖部分0 2 0 5 护刃器与动刀片之间的间隙 3 帆布输送带 速度 位置 二 收割机一般构造和工作过程 三 拾禾器 按照结构的不同 分为三种 1 弹齿式拾禾器2 伸缩扒指式拾禾器3 齿带式拾禾器 弹齿式拾禾器 图8 7弹齿式拾禾器的结构及原理1 滚道盘2 曲柄3 滚轮4 滚筒圆盘5 管轴6 弹齿7 罩环 三 拾禾器 三 拾禾器 齿带式拾禾器 图8 9齿带式拾禾器1 仿行轮2 前辊轴3 中辊轴4 齿带5 后辊轴 三 拾禾器 三 拾禾器 伸缩扒指式拾禾器 扒指式拾禾器1 滑脚2 偏心轴3 扒指4 主轴5 转筒 三 拾禾器 这是什么式拾禾器 三 拾禾器 第三节切割器 一 谷物茎杆的切割理论二 茎杆物理机械性质及其与切割的关系三 切割器的农业技术要求四 切割器的类型及应用五 往复式切割器的构造和传动机构六 切割器的工作原理及运动分析七 往复式切割器的切割性能参数分析 一 谷物茎秆的切割理论 切割器是收割机上的重要工作部件 它主要完成对谷物茎秆的切割任务 为了有一个良好的工作质量 一般对切割器有如下的技术要求 割茬整齐 不漏割 不堵刀 功率消耗小 实验结果表明 谷物茎秆的切割过程与割刀的特性 茎秆的物理机械性质 切割方式 切割速度 割刀与茎秆的相对位置等有关 一 谷物茎秆的切割理论 1 切割方式对切割性能的影响 所谓切割方式主要是指割刀进入材料的方向 归纳起来主要有正切和滑切两种基本方式 一 谷物茎秆的切割理论 正切 割刀的绝对运动方向垂直与割刀刃口的切割方式 如图 P V 刃口方向 一 谷物茎秆的切割理论 观察几种典型的切割方式 横切 斜切 削切 实验结果表明 正切中的三种切割方式因其切入茎秆的方向与茎秆本身的纤维方向存在较大的差异 切割阻力和切割功率消耗也不同 其中 横切阻力最大 斜切比横切下降30 40 削切比横切下降60 结论 横切 斜切 削切三种切割方式均应属正切 一 谷物茎秆的切割理论 滑切割刀的绝对运动方向与割刀刃口既不垂直又不平行的切割方式 设 Vn 割刀运动的法向速度 Vt 割刀运动的切向速度 割刀运动的绝对速度方向与法向速度方向的夹角 亦即滑切角 一 谷物茎秆的切割理论 切割理论的力学试验结果和割刀运动几何分析结果表明 滑切比正切省力 一 谷物茎秆的切割理论 滑切比正切省力的机理 高略契金力学试验 高略契金力学试验步骤是 在割刀上一面施加法向力P 一面使割刀刃口沿切向方向产生滑移 滑移量为S 在切割条件相同的情况下 材料 深度 产生如下一组对比数据 一 谷物茎秆的切割理论 试验结果 一 谷物茎秆的切割理论 高略契金力学试验结果表明 割刀在切割同一种材料 同一深度的物料时 切向滑移量越大 所需切割力就越小 即切割越省力 试验过程表明 当割刀切向滑移量为零时即为正切 只要存在滑移就会产生滑切 因此 滑切比正切省力 P3S 常数 高略契金常数定理 一 谷物茎秆的切割理论 割刀运动几何分析 对比分析割刀刃口上某质点进入材料时正切刃口角和滑切刃口角的大小 刃口角越小越省力 技术路线 将割刀刃口局部放大 设割刀在A点切入材料 切割方式分别为正切和滑切 正切刃口角为 滑切刃口角为 一 谷物茎秆的切割理论 A 当进行滑切时 几何分析结果如下 tg BC AC tg DE AE 又 AE AC cos DE BC tg tg cos cos 1 tg tg 一 谷物茎秆的切割理论 分析结果表明 滑切与正切相比 滑切进入材料时的实际刃口角 比正切时的刃口角 变小了 这也是滑切比正切省力的原因之一 从力学试验结果和割刀运动几何分析结果两方面说明了滑切比正切省力 在对物体进行切割时 尽可能地采用滑切方式 以利于降低切割阻力和功率消耗 一 谷物茎秆的切割理论 二 茎秆的物理机械性质对切割性能的影响 茎秆的物理机械性质主要是指茎秆本身所固有的一些特性 他包括切割阻力 弯曲阻力 弹性模量 抗弯强度等 而这些因素随茎秆的品种 成熟度和湿度等的变化而变化 只要割刀克服了横切面内的切割阻力 茎秆就会被切断 但是 在切割象小麦 水稻这样的刚度较小的作物时 只要受到较小的外力就会发生弯斜 给顺利切割造成一定的困难 因此 要实现对茎秆的完全切割 一般可采取二种措施 低速有支承切割 高速无支承切割 有支承切割在动刀片运动的反向施加一支承力的切割称为有支承切割 单支承切割用动刀片配合定刀片的切割 二 茎秆的物理机械性质对切割性能的影响 双支承切割用动刀片配合带有护刃器的定刀片的切割 有支承切割可使茎秆获得一定的抗弯能力 可在低速状态下进行切割 切割速度为 Vp 1 2m s 二 茎秆的物理机械性质对切割性能的影响 研究结果表明 在同样切割速度的情况下 双支承切割比单支承切割能获得更好的使用参数 在进行单支承切割时 切割速度为Vp 1 2m s 要保证正常的切割 动 定刀片之间的切割间隙必须在 0 0 5mm范围内 否则 茎秆的切割阻力增大 有可能发生撕裂现象 这给切割器的设计与安装带来很大的困难 二 茎秆的物理机械性质对切割性能的影响 而在进行双支承切割时 切割速度为Vp 1 2m s 相对于割刀的上下抗弯能力有较大幅度的增强 动定刀片之间的切割间隙可允许在 1 1 5mm范围内 这就给切割器的设计 使用 安装提供了比较宽松的条件 所以目前收获机械普遍采用双支承切割方式 二 茎秆的物理机械性质对切割性能的影响 无支承切割只有动刀片而无定刀片直接切割茎秆的切割称为无支承切割 由于茎秆是在没有任何扶持的状态下进行切割的 仅靠茎秆自身的抗弯能力Pw是很难与动刀片的切割力相平衡的 此时 P Pw 切割速度较低时 茎秆将被推倒或折断 二 茎秆的物理机械性质对切割性能的影响 但当动刀片以较高的速度进入材料时 原来静止的茎秆在瞬间获得动刀片所传递的速度并立即产生很大的加速度以及与其方向相反的惯性力Pg 速度越大则惯性力就越大 因而茎秆的抗弯能力也就越大 有利于茎秆的顺利切割 当P Pg Pw时 可使得茎秆在直立状态下实现切割 因此 无支承切割所需的切割速度要比有支承切割大的多 二 茎秆的物理机械性质对切割性能的影响 例如 切割小麦时 使用带有护刃器的往复式切割器 其切割速度仅为1 2m s 而无支承的回转式切割器的刀片速度则需10 20m s 如果切割牧草 则需40 50m s 这使得机构功率消耗增大 振动增加 传动装置也将比较复杂 二 茎秆的物理机械性质对切割性能的影响 切割速度与切割阻力的关系 试验结果 随着切割速度的增加 切割阻力有所下降 速度 阻力关系图如下 切割速度 切割阻力 0 二 茎秆的物理机械性质对切割性能的影响 三 切割器的农业技术要求 1 不漏割 不堵刀2 结构简单 适应性强3 功率消耗少 振动小4 割茬低而整齐 四 切割器的类型与构造 从目前收割机和联合收获机应用情况看 切割器主要有圆盘式切割器 往复式切割器和甩刀回转式切割器三种基本类型 圆盘式切割器一般为一高速旋转的水平刀盘 工作幅宽小 功率消耗大 大多用于园艺管理 茶树修剪等作业 很少在谷物收获系统中使用 四 切割器的类型与构造 圆盘式切割器按有无支承部件分为 1 无支承圆盘式切割器2 有支承圆盘式切割器 四 切割器的类型与构造 往复式切割器 一般由动刀片 定刀片 护刃器 压刃器 摩擦片 刀杆等组成 四 切割器的类型与构造 往复式切割器结构简图 四 切割器的类型与构造 动刀片与定刀片相对做直线往复运动 平均切割速度为1 2m s 特点 结构简单 工作可靠 适应能力强 作业幅宽大 纵向尺寸小 目前绝大多数的收割机和联合收获机上采用这种形式的切割器 机构组成的功用 四 切割器的类型与构造 往复式切割器的类型 根据动刀片直线运动行程S 相邻动刀片和相邻定刀片之间的安装间距t和t0三者的组合关系 往复式切割器可分为三种基本类型 四 切割器的类型与构造 1 普通 型 四 切割器的类型与构造 结构尺寸关系为S t t0 76 2mm 工作特点 割刀的切割速度较高 切割性能好 对粗细茎秆有较强的适应性 广泛用于稻麦作物的收割机械上 四 切割器的类型与构造 2 普通 型 t0 t S 2t 2to 四 切割器的类型与构造 结构尺寸关系为S 2t 2t0 152 2mm 动刀片间距t和定刀片间距t0与标准型相同 但割刀行程S为标准型的2倍 工作特点特点 割刀往复运动频率低 惯性力小 适合于抗振性较差的小型收割机 四 切割器的类型与构造 3 低割型 四 切割器的类型与构造 结构尺寸关系为S t 2t0 76 2mm 在标准型切割器的基础上 在两定刀片之间又增加了一个定刀片 使得定刀片之间的间距缩小1倍 切割谷物时 茎秆的横向歪斜量小 割茬较低 对收割低夹大豆和牧草较为有利 但有堵刀现象 四 切割器的类型与构造 甩刀回转式切割器 图8 17甩刀回转式切割器a 玉米茎杆切碎器b 牧草切割器c 刀片 四 切割器的类型与构造 五 往复式切割器构造和传动机构 往复式切割器的工作特点是动刀片做直线往复运动 要实现将动力输出的旋转运动变为割刀的直线运动方法很多 目前在收割机械上应用较多的有三种类型 曲柄连杆机构 摆环机构 行星齿轮机构 其中行星齿轮机构应用最广 1 曲柄连杆机构 特点 机构简单 成本低廉 占据空间大 五 往复式切割器构造和传动机构 2 摆环机构 特点 结构紧凑 铰链较少 工作可靠 制造成本高 五 往复式切割器构造和传动机构 3 行星齿轮机构 行星齿轮的节圆直径是齿圈节圆直径的一半 销轴置于割刀的运动直线上 曲柄回转时 销轴在割刀运动方向线上作往复运动 其行程等于齿圈节圆直径 特点 结构紧凑 振动小 便于机构配置 但成本高 机构复杂 五 往复式切割器构造和传动机构 六 往复式切割器的工作原理及运动分析 一 刀片的几何形状 无论使用什么样的切割器 都必须满足滑切的要求 而能否保证割刀直线运动下的滑切 割刀的几何形状非常关键 目前 比较理想的几何形状是梯形和三角形 而梯形更具合理性 因为三角形一旦出现磨损 将影响割刀刃口的长度 进而最终影响割刀的切割质量 六 往复式切割器的工作原理及运动分析 六 往复式切割器的工作原理及运动分析 三角形动刀片 梯形动刀片 结论 梯形动刀片比三角形动刀片使用寿命长 工作质量高 是目前最常用的结构形式 六 往复式切割器的工作原理及运动分析 梯形刀片的结构参数 A b 前桥宽a 底部宽h 刃部高 滑切角 六 往复式切割器的工作原理及运动分析 一般情况下 越大 滑切能力越强 切割也就越省力 当 由150增至450时 切割阻力将减少一半 滑切角 与切割阻力P之间的关系曲线如下 a 76b 17h 55d 24 六 往复式切割器的工作原理及运动分析 但要特别注意的是 的变化范围一定要首先满足茎秆被动定刀片钳住的条件 1 2 1 2 分别表示动定刀片与谷物茎秆的摩擦角 1 2 45 52 试验结果表明 29 6 15 时切割效果最好 六 往复式切割器的工作原理及运动分析 二 割刀的运动分析 割刀的运动特性对切割器性能有直接的影响 由于往复式切割器的动刀片工作时在曲柄连杆机构的驱动下做横向的往复直线运动 其运动是间歇的 我们通过对该机构的运动分析找出割刀位移与速度之间的关系 为合理的确定割刀速度与机组前进速度配合关系提供理论依据 六 往复式切割器的工作原理及运动分析 建立动刀片的运动方程 x rcos t Vx r sin t 六 往复式切割器的工作原理及运动分析 可以看出 割刀速度与割刀位移之间的关系为一椭圆方程式 长半轴为r 短半轴为r 显然 割刀在其运动过程中任意一点的速度是不相同的 有时 为了研究的方便 将图中的长半轴r 缩小 倍 这样割刀速度与位移之间的关系图就可用一标准圆来表达 后面我们将会用到这个结果 一 切割速度分析 七 往复式切割器的切割性能参数分析 由于割刀的横向直线运动速度是变化的 应用起来很不方便 因此我们引进割刀的平均速度Vp的概念 设 割刀运动一个行程S内所用时间为t n 曲柄转速 r min Vp S t 60秒nt1 2 t 30 n S 2r Vp S t nS 30 nr 15 七 往复式切割器的切割性能参数分析 在这里有一个问题需要说明 往复式切割器割刀的运动是水平横向运动和直线前进运动的合成 割刀横向运动的平均速度Vp与机器前进运动的速度Vm的配合关系 决定了割刀绝对运动轨迹 这一配合关系我们习惯上用割刀进距 切割进距 H来表示 七 往复式切割器的切割性能参数分析 二 割刀进距对切割器性能的影响割刀走过一个行程时 机器前进的距离称割刀进距 H Vmt Vm30 n 有时也用刀机速比 来表示 Vp Vm S H 七 往复式切割器的切割性能参数分析 试验结果 的大小对割刀的切割质量影响很大 我们必须进行必要的量化处理 即给出 值的大小 确定Vp与Vm的配合关系 通常我们用作图的方法 切割图 来确定 值的大小 切割图 利用作图法 画出动刀片的绝对运动轨迹 分析割刀的切割过程 七 往复式切割器的切割性能参数分析 o A 由图可知 在定刀片运动轨迹线内的谷物茎秆将被动刀片切割 切割区内的茎秆在动刀片的左右推动下被推向定刀片实施剪切 由于 值的不同 切割区内茎秆被处理的程度也有些不同 有可能出现三种情况 七 往复式切割器的切割性能参数分析 区 一次切割区 在此区内的茎秆首先被动刀片推至定刀片刃口线上 并在定刀片和护刃器的双支承下被切割 由于动刀片只有一次通过该区 故称为一次切割区 区内的茎秆由于所处的位置不同 多数茎秆是在横向歪斜状态下被切割的 歪斜状态下被切割的茎秆割茬高度有所增加 1 七 往复式切割器的切割性能参数分析 区 重割区 动刀片刃口线两次通过该区 有可能发生对茎秆的二次切割 当 区面积较小时 且位于切割区的中部 尽管动刀片两次通过该区 但由于茎秆左右歪斜量大致相同 不可能发生重割 反之 当由于割刀进距H较小时 区面积增大 在第二次行程时 离动刀片较远而离定刀片较近的茎秆就有可能被重割一次 重割将无谓地增加功率的消耗 1 4 七 往复式切割器的切割性能参数分析 区 空白区 动刀片的刃口线没有经过该区 如果该区面积较小时 且位于动刀片前桥宽度b的扫描范围之内 茎秆将被动刀片的前桥推向割刀下次行程的一次切割区内被切割 但歪斜量较大 割茬较高 且为集束切割 切割阻力大 功率消耗增加 如果割刀进距H过大 空白区增大 动刀片前桥宽度b的扫描面积没有全部掠过该区域 就有可能造成漏割 0 7 七 往复式切割器的切割性能参数分析 经以上分析我们不难看出 值的大小或H值的正确选取对割刀的切割质量影响很大 通过绘制切割图 就可以确定最佳的速度比 值 一般为 0 8 1 2 七 往复式切割器的切割性能参数分析 三 切割器的功率消耗 切割器工作时的功率消耗主要有切割功率消耗Ng和空转功率消耗Nk两部分组成 N Ng Nk Ng VmBL0 1000 kW 式中 Vm 机组前进速度 m s B 机组作业幅宽 m L0 割刀切割每平方米面积的作物茎秆所需功值 N m m2 据测试 收割小麦时 L0 100 200 Nk 0 6 1 1 B kW 七 往复式切割器的切割性能参数分析 四 割刀惯性力的平衡 往复式切割器在工作时做高速往复直线运动 由于其速度是变化的 将在机器上产生较大的惯性力 速度越高惯性力就越大 机器的振动也就越严重 据测试 每米割刀所产生的惯性力高达600 800N 严重地影响了机器的使用寿命和工作质量 因此 必须对割刀的惯性力予以平衡 以曲柄连杆机构为研究对象 建立割刀惯性力的平衡关系式 七 往复式切割器的切割性能参数分析 常用的措施 在曲柄销对面增加平衡配重 设 Md 割刀质量Me 连杆质量r 曲柄半径 曲柄回转角速度Mp 配重质量Pq 连杆1 3部分的离心惯性力 Pq 1 3Mer 2Pp 加配重后曲柄盘产生的离心惯性力 Pp Mprp 2 Mp为曲柄盘的质量 rp为曲柄原盘中心的旋转半径 rp 配重块回转半径a 割刀加速度 a r 2cos t 七 往复式切割器的切割性能参数分析 为了研究方便 设连杆质量Me的2 3随割刀做直线往复运动 1 3随曲柄销做圆的运动 机构运动简图如上图所示 Pq Mer 2 3 Mp Pp Mprp 2 七 往复式切割器的切割性能参数分析 当 t 0 90 时 加速度a为正值 此时 Pd与Pq同向 方向为x的反向 当 t 90 时 割刀在x轴上所受到的力最小 只有Pd 七 往复式切割器的切割性能参数分析 机构受力平衡式如下 Md Me2 3 r 2cos t Mer 2 3cos t Mprp 2cos t 七 往复式切割器的切割性能参数分析 这是割刀在水平方向上的全平衡方程式 他不是永恒的 而是变化的 Pq和Pp的方向随着 的变化而变化 当割刀转至水平方向时 可满足全平衡的要求 但当曲柄销转至垂直位置时 在y方向上将会出现新的最大不平衡 因为此时Pp Pq 从而引起机构在上下或前后的剧烈振动 因此 目前采用的是部分平衡法 意在既能够平衡掉一部分水平方向上的割刀惯性力 又不致割刀在垂直方向上出现较大的振动 故上述公式将改为 为平衡程度系数 一般取值为 0 25 0 5 七 往复式切割器的切割性能参数分析 1 谷物茎杆的切割过程与那些因素有关 2 正切与滑切的概念 正切比滑切省力的原因 3 高速无支承切割的机理是什么 4 为什么大多采用梯形刀片结构 5 何谓切割进距 如何利用切割图评价割刀速度与机组速度配合程度对切割质量的影响 6 往复式切割器惯性力平衡为和采用部分平衡法 思考题 第四节拨禾器 一 拨禾器的种类 构造及其应用二 拨禾轮的工作原理三 拨禾轮清扫割刀及稳定推送的条件四 拨禾轮的调整原理和调整方法 偏心拨禾轮结构示意图 普通板式拨禾轮1 拨禾轮2 拉筋3 拨禾轮轴4 幅条5 角度调节板 一 拨禾轮种类 构造及应用 1 普通拨禾轮2 偏心拨禾轮 二 拨禾轮的工作原理 拨禾轮主要用于卧式收割机或联合收割机割台上 用以引导茎秆 扶持切割 并清扫割台 防止已割茎秆在割刀上堆积而造成堵刀 拨禾轮有普通拨禾轮和偏心拨禾轮之分 其中普通拨禾轮现已逐渐被淘汰 二 拨禾轮的工作原理 拨禾轮在工作时一边旋转 一边随机组做直线运动 其拨板的绝对运动轨迹是上述两种运动的合成 二 拨禾轮的工作原理 二 拨禾轮的工作原理 根据切割器工作时需要有拨禾轮的向后引导谷物茎秆和推送被割茎秆的作用 拨板的绝对运动轨迹也必须满足余摆线的要求 即 Vb Vm 1 二 拨禾轮的工作原理 研究拨禾轮对谷物茎秆的作用的目的主要有三点 为了减少拨板对谷穗的打击 力求拨板垂直进入禾丛 为了保证拨板向后推送扶持切割 Vb Vm 1 为了使割后的茎秆稳定的向后铺放 拨板具有清扫割台的作用 二 拨禾轮的工作原理 拨板垂直入禾的条件 二 拨禾轮的工作原理 从图中可以看出 要保证拨板垂直入禾 只有在拨板的绝对运动轨迹余摆线的最大弦长处入禾 Vx 0 而且可通过合理的确定拨禾轮的安装高度H来实现 二 拨禾轮的工作原理 建立拨板的运动方程式 x Vmt Rcos ty H h Rsin ty t t L 二 拨禾轮的工作原理 x Vmt Rcos t y H h Rsin t Vx x Vm R sin t 0 y L sin t Vm R 1 H L h R 二 拨禾轮的工作原理 该式说明 只要按照公式所确定的拨禾轮安装高度H 就可保证拨禾轮垂直入禾 但是 从上式中可以看出 拨禾轮高度还受作物高度影响 这就是说 你设计的拨禾轮高度显然必须能够调整 二 拨禾轮的工作原理 三 拨禾轮清扫割刀稳定推送的条件 当作物茎秆被割断后 要求拨禾轮的拨板继续向后推送茎秆 使其迅速离开割刀 并整齐的向后铺放在割台上 这需要拨板在转动到最底位置时对茎秆的打击部位要满足只能向后倒不能向前倒的条件 因此 拨板在转动到最低点时必须打击在已割茎秆的重心以上 即打击点在距穗头部1 3处以上 否则 茎秆将向前倾倒 造成割刀堆积堵塞 H R 2 L h 3 三 拨禾轮清扫割刀稳定推送的条件 通过上述分析 我们可以得出这样的结论 拨禾轮正常工作的条件必须同时满足三个 Vb Vm 1 H L h R H R 2 L h 3 问题 公式 和公式 能同时满足吗 三 拨禾轮清扫割刀稳定推送的条件 回答是否定的 因为很难保证 在确定拨禾轮的安装高度时我们依据那一个公式呢 可以用平均值吗 不能 因为这样的话可能双方都不能满足 怎么办 三 拨禾轮清扫割刀稳定推送的条件 一般采取的措施是 方程 和方程 联立求解 求出拨禾轮的直径D 然后 以H L h R 为依据确定拨禾轮的安装高度 一般D 900 1200 1 2 2 Vb 2 5 3m s 三 拨禾轮清扫割刀稳定推送的条件 四 拨禾轮的调整原理和调整方法 一 拨禾轮的调节机构 二 拨禾轮的调整 一 拨禾轮的调节机构 1 拨禾轮的转速调节机构 1 机械式调节机构 2 液压无级变速调节机构2 拨禾轮的位置调节机构 1 机械 液压组合式调节机构 2 液压联动调节机构 图8 50液压无级变速器1 柱塞2 主动轮固定盘3 皮带4 被动轮可动盘5 被动轮固定盘6 油缸7 主动轮可动盘 一 拨禾轮的调节机构 转速调节机构 拨禾轮的分别调节机构1 拨禾轮轴承座2 支臂3 液压油缸4 割刀 位置调节机构E512上使用 一 拨禾轮的调节机构 二 拨禾轮的调整 1 东风ZKB 5 4LZ 5 的拨禾轮调整2 E512 E514 拨禾轮的调整 东风联合收割机拨禾轮的油压联动调节机构1 滑块2 轴承座3 卡簧4 螺钉5 三角皮带张紧轮支杆6 前后单独调节杆7 弹簧8 支杆9 双臂杠杆10 拉杆11 支臂12 铰链轴13 割台侧板上缘14 螺旋推运器15 油缸16 拉杆 二 拨禾轮的调整 扶禾装置主要用于收割机或联合收割机割台上 用以引导茎秆 扶持切割 并清扫割台 防止已割茎秆在割刀上堆积而造成堵刀 扶禾装置主要有扶禾器和拨禾轮两种基本形式 二 扶禾装置的类型及工作过程 拨禾轮 注意 扶禾器主要用于小型收割机上 而拨禾轮则大多用于联合收获机上 二 扶禾装置的类型及工作过程 二 扶禾装置的类型及工作过程 二 扶禾装置的类型及工作过程 扶禾器的类型按链条回转所在平面的不同 可分 倾斜面型铅垂面型 二 扶禾装置的类型及工作过程 倾斜面型扶禾器 日本多用 1 拨指2 拨指扶禾链3 上链轮4 5 分禾器6 下链轮7 链盒8 导禾框9 橡胶指传送带10 中间输送穗部夹持链11 中间输送根部夹持链12 喂入深度调节夹持链13 伸缩杆拨禾器14 割刀15 纵向导禾杆16 导轨17 销轴 二 扶禾装置的类型及工作过程 铅垂面型扶禾器 中国多用 1 拨指2 下链轮3 链盒4 上链轮5 上拨禾星轮6 上横向输送链7 下拨禾星轮8 下横向输送链9 割刀10 导禾杆11 分禾器12 销轴13 导轨 二 扶禾装置的类型及工作过程 1 拨禾轮正常工作的三个条件 如何才能同时满足 2 为什么拨禾轮的运动参数影响了其安装高度 思考题 第五节输送器和放铺机构 一 输送带的速度分析二 双带卧式割台的转向放铺原理三 立式割台输送放铺机构的参数选择 一 输送带的速度分析 一 被输送物能自由抛离 二 谷层厚度 为使谷物在输出端朗自由抛离 输送带速度应满足 M 谷物质量g 重力加速度r 输送带滚轮半径 输送带倾角 输送带滚轮角速度 这里 Vmin 说那根带的最小极限速度 一 被输送物能自由抛离 例如 若取r 0 05m代入上式 则有Vmin 0 7m s 即输送带的最低速度应大于0 7m s 一 被输送物能自由抛离 二 谷层厚度 对输送带速度应按谷层厚度能使输送带单位时间输送谷物量和机器收割量相等来确定 即 机器前进速度 机器工作幅宽 输送带速度 谷层厚度 谷物生长密度