《农业机械学下》PPT课件

NongYeJiXieXue,农业机械学(下）,概论,一、研究的对象和目的1、研究对象（1）作业机具1）谷物收获机械cerealharvestingmachinery如：稻麦收获机、玉米收获机等2）牧草收获机械hay-makingmachinery如：收割机、集草机、打捆机、运料机等3）经济作物收获机械industrialcropharvestingmachinery如：根块作物收获机、花生收获机、棉花收获机等,（2）作业对象包括：干、湿作物、籽粒、稿草等主要涉及他们的物理机械特性，空气动力特性，弹性，韧性，尺寸和重量等。2、研究目的弄清收获机械的结构及工作机理，掌握其设计理论和方法、步骤及使用技术，以正确研究设计和指导生产。,二、谷物收获的特点和对收获机械的一般要求特点：1)季节性强2)受气候影响大3)三夏大忙，农活集中，劳力紧张,劳动强度大（三夏：收、种、管）一般要求：1)保证收获质量2)适应性好3)适时完成收获作业（高生产率，工作可靠）,三、谷物收获机械发展概论到1958年，开始有了自行设计、制造的收获机。1960年代，我国自行设计和制造的谷物收割机开始大量出现，尤其是脱谷机和收割机。80年代初，我国引进美国约翰迪尔联合收获机JL1000系列技术和生产线。近年来，除这些高效先进的大联合收获机重要供应农场外，我国几家大联合收获机厂都在大批量生产大、中型联合收获机投入农村市场。,四、谷物的生物学特性1、成熟期依据籽粒的饱满程度，湿度（含水率）和粒与穗轴间的连结强度的不同，将谷物的成熟期分为如下几个阶段1)乳熟期：湿度较高，含水50%70%，乳浆状态2)腊熟期：3)完熟期：湿度1620%4)过熟期：,2、谷物的后熟作用3、谷物的湿度4、作物的倒伏5、作物的谷草比谷草比是指谷粒重与非谷粒重的比值,五、谷物收获方法及机械种类（一）收获方法1、分段收获法用不同种类的机械分别进行割、运、脱粒、清选等作业。此法所用机具结构简单，造价低，但工效低，总损失较大。2、联合收获法在田间一次完成割、脱粒、分离和清粮等全部作业。工效高，利用率低，损失少，大幅度减轻劳动强度。机具结构复杂，造价高，利用率低，适于农场和大块田区。3、两阶段联合收获法首先，用割晒机将作物割下，并成条铺放于割茬上，晾晒35天（完成后熟作用），而后，用装有捡拾器的联收机进行捡拾、脱粒、分离和清粮等作业。,（二）谷物收获机械的种类按用途主要分为三大类1、收割机械reapingmachinery包括：收割机reaper割晒机swather，windrower割捆机reaper-binders2、脱粒机械threshingmachinery3、联合收获机combineharvesting,第九章收割机械,第一节收割机的类型及特点第二节收割机的构造与主要工作部件(1)收割机械,(2)回转式切割器,(3)往复式切割器,(一)类型(按结构尺寸与行程的关系分)1.单刀距行程型(标准型)s=t=to2.双刀距行程型s=2t=2to3.割型s=t=2to4.中间型s=t=kto5.双动割刀器,(二)构造(标准型)由割刀(动刀片刀杆刀杆头)、定刀片、护刃器、压刃器、摩擦片和护刃器梁等组成.1.动刀片2.定刀片3.护刃器作用：保证定刀位置保护割刀护舌和定刀构成两点支承分术引导作物4.压刃器刀杆摩擦片,(三)工作特点及应用优点:1.适应性好可切割多种作物割幅大小均可B=0.5-5m或更大2.茬齐3.有护刃器配合为有支承切割刀片损坏少4.维修方便简单缺点:1.造价高2.因惯力振动大,限制了机组速度的提高,一般为Vm=6-10Km/h3.切粗杆,易撞刀,崩刃应用:,(四)装配技术要求和调整1.整列：护齿间距应相等，齿尖应在同一水平线上，定刀应在同一平面内。2.对中：动刀在极点位置时，动、定刀应重合。3.间隙：动、定刀之间的间隙。,(五）往复式切割器的传动机构1特点:回转运动转为往复直线运动2种类:1)曲柄连杆(滑块)机构2)摆环机构3)行星齿轮机构,第三节切割装置cuttingmechanism1、切割器是收获机械和联收机上必不可少的工作部件1)作用：切割作物茎杆。2)类型：回转式和往复式切割器，也包括镰刀、快速切割器2、收获机械上采用的切割器应具有如下的技术要求：1)切割质量好（茬齐、不撕裂、不连根拔）2)省力、可靠、（功耗小，不堵刀，振动小等）3)适应倒伏作物的切割（漏割损失小等）,一影响切割性能的因素1)切刀的特性2)茎杆的物理机械性质3)切刀与茎杆的相对位置4)切割方向与速度正切：刀刃的运动方向沿刀刃的法线方向切入茎杆的切割方式。滑切:刀刃的运动方向沿刀刃的法线偏移角的方向切入茎杆,1茎杆刚度的影响包括自身刚度和外加支撑增加的抗弯反力割刀必须克服茎杆的切割阻力才能切断茎杆，但一般作物（稻、麦）茎杆本身的刚度较小，很小的外力就会使之弯斜。所以，要保证正常切割，割刀应具有足够的切割速度（以获得茎杆较大的惯性力）或是给茎杆以适当的支撑，以增大抗弯反力。注意，往复切割速度不应太高，回转刀具又不适应大型农机具。,切割茎杆时的支撑方式：(1)无支撑：只用动刀切茎杆(2)有支撑：单支撑：由定刀构成单点支撑双支撑：由定刀和护刃舌构成两点支撑,（1）无支撑切割：靠茎杆的惯力和刚性，配合动刀切割其割断条件关系式：P割与P弯作用与反作用力:要求动刀有高的速度（以获得较大的惯性力）,（2）单支撑切割：较P弯增大（因有定刀支撑）相应可减小，即割刀速度可减低。t一定；a减小则v减小。如往复式割刀的平均速度：Vp=12m/s，但动定刀间隙要求严格，以保证切割质量和正常工作。,（3）双支撑切割抗弯阻力更大，相应所需可更小，即动刀速度可小，同时，对动定刀间隙的要求可放宽，动、定刀磨损小，空转功率小.,2茎杆纤维方向性的影响常见的三种切割方式：横断切；斜切；削切横断切：切割面和切割方向都与被切物的轴线垂直斜切：切割面与被切物轴线偏斜，但切割方向与轴线垂直削切：切割面与切割方向都与被切物轴线偏斜,A横断切b斜切c削切,切割方向与阻力和功率消耗之间的关系横断切最大斜切较小（斜45度时较横断切降低3040%）削切最小（尤其切割阻力可显著下降）原因：因茎杆（主要被切物）是由纤维组成，各方向的强度不同。,3刃厚及刃角的影响正切时切刀,4滑切与切割阻力得关系滑切省力的原因：1、同一刃口在滑切时，刃角小；2、滑切有锯切作用3、同样刃口长切割、滑切时，真正参加切割的刃口长度变短，则省力。,5切割速度对切割阻力的影响,一般情况下，切割速度上升，则切割阻力下降。当割刀速度增大时，切割总功有所下降，但空转功率有所增加，并振动增大，所以，稻，麦收割机的往复式割刀平均速度一般不大于2m/s，一般Vp=12,二、切割的类型与特点三、往复式切割器构造及参数分析（一）往复式切割器构造与标准化（二）传动机构1、曲柄连杆机构（1）一线式（平面型偏置曲柄连杆机构）用于割台侧置式的收割机和割草机。（2）立式一线式：用于立式割台收割机（3）转向式：多用于割副大，割台前置的联收机上（4）空间型偏置曲柄连杆机构，割刀可在一定范围内改变位置，用于割草机。,2、曲柄滑槽机构特点：结构较为紧凑3、摆环机构结构紧凑，但造价较高，谷物联收机上已广泛应用4、星齿轮机构,a刀杆b刀头销c行星齿轮d固定内齿圈e曲柄f转臂,（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（刀片钳往茎杆的条件）保证钳住茎杆的极限条件是：,2、割刀的运动特性（1）运动方程假设：没偏距连杆长L远远大于r（曲柄半径）,割刀运动分析,位移速度加速度,（2）割刀速度V和加速度a与位移X的关系,（为椭圆方程）,A点的速度可表示为：,加速度与X的关系：,1)无偏距时:,2)有偏距时：,行程,（3）割刀的行程和平均速度,故有偏距的与无偏距的相比，行程S略有增加，但影响不大，可是，往复行程的速度不一致。,平均速度:割刀的速度是变化的，实用中常以平均速度来说明其速度的大小。,当时,有支撑切割，需Vp一般范围为12m/s实验证明:切割速度在0.60.8m/s以上能顺利切茎杆,（4）摆环机构驱动时割刀的运动分析,运动方程:,摆环的倾角=1518度时较好，割刀的运动特性相近于曲柄连杆机构传动的特性,割刀行程：,3切割速度分析,割刀的速度V与位移X的关系为一椭圆关系，即长半轴为，短半轴为的椭圆就为割刀的速度曲线。,曲线上任意一点到X轴的距离AA即表示割刀位移到A时的割刀速度。若画图时再将速度以的比例缩小，则割刀的速度图即可用以r为半径所画的圆弧来表示。那么割刀位移到A点时的速度,其中：,例：求单刀距行程型往复式切割器的始切速度，终切速度和切割速度的变化范围。已知条件：动刀宽a、高h、前桥宽e和定刀片b（平均宽度）曲柄半径r和角速度。作图：作图尺寸比例为,割刀为平动，刀上每一点的运动规律都是一样的，这是选定A点为研究。,为实际切割速度的变化范围段,切割速度图及分析先绘动、定刀片的相对位置图作A点的切割速度图（以R为半径画半圆）始切点为C，始切速度为终切点为，终切速度为弧段为实际切割速度的变化范围段,结论：单刀行程型切割器的实际切割速度在最大切割速度的附近（两边）（最大割速利用好）实验证明：切割速度在0.60.8m/s以上即能顺利切割茎杆，标准型的段都大于1.2m/s，选定割刀速度的，一般以割刀平均速度Vp=12m/s内选取。,4割刀进距对切割性能的影响用作图的方法求出割刀的运动轨迹（以分析割刀速度与机组速度的关系，以分析Vm和h在不同值时对切割性能的影响）（1）已知条件：割刀类型，主要结构尺寸机组前进速度Vm（匀速）曲柄转速n为匀速,（2）求进距H进距是指割刀在一个行程时间内，机具前进的距离。,普通1型切割器的切割图,(3)作图步骤（以标准型切割器为）普通1型切割器的切割图1)绘出相邻护刃器的中心线及其定刀片的宽度轨迹线。2)绘出动刀片的原始位置和走过两个进距位置的图形。3)A的运动轨迹O为圆心，曲柄半径r为半径（即A点为起点）作半圆，然后n等分半圆（此时n=8）1、2、3、4、5、6、7、8n等分进距（n=8）过1、2、3、4、5、6、7、8作垂线（注：每等份中，A点横向方向上的行进距离每等分中，在前进方向上的行进距离）过作水平线，分别交过1、2、3、4、5、6、7、8作的垂线的对应点于用光滑的曲线连接起来，即A点轨迹。4)作B点运动轨迹，（作法与A点作法一样）,（注：用刀刃上各点的运动轨迹是一样的，所以用样板曲线复制即可）讨论：区为一次切割区（扫过区）（弯斜小，割茬较整齐）区为空白区（弯斜大，尤其是纵向弯斜，割茬不整齐）区为重割区（浪费功率，且粮食中会有短茎杆）分析：当Vm不变时，曲柄n提高或刀高h变小时变大，区减小当n不变，Vm上升或h减小时，区减小，区变大。当H上升时，则区减小，区增大；当h减小（其他条件不变），区增大，区减小。因此，正确选择H和H与刀片刃部高度h之间的比例很重要。现有：谷物收割机H=（1.22）h谷物联收机H=（1.53）h割草机H=（1.11.5）hH的大小，与Vm（要合理确定行进速度）和n有关：,5、切割器功率计算功率包括切割功率和空转功率两部分。空转功率与切割器的安装技术状态有关。即,一般每米割幅Nk为0.30.56KW（0.81.5马力）,6、复式切割器惯性力的平衡一、惯性力的影响以曲柄连杆机构驱动的切割器为例分析惯性力的影响。惯性力的总力转化到曲柄销上，可分解为径向力和切向力。其惯性力引起的曲柄经向力的变化将引起机架的振动（影响使用寿命和工作质量）其惯性力引起的曲柄切向力，引起曲柄上的扭拒也交替变化，导致转速波动（影响工作质量）对于小型收割机具，抗振能力差，必须考虑惯性力的平衡。,二、惯性力的平衡以曲柄连杆机构传动为例,用质量代换法（用集中在连杆两端销轴中心的质量的惯性力来代替）解决连杆的惯性力。根据静代法，连杆集中在A、B两点的质量分别为：,连杆的质量,旋转质量产生的惯性力,往复惯性力,往复惯性力的平衡：若在曲柄对面，半径为处加一个质量为的配重其平衡重产生的离心力为,若选适当的平衡重使=,则往复惯性力则可完全平衡,但平衡了又出现了（垂直方向的惯性力）引起机器的上、下振动.,所以，对一般采用部分平衡，以不致使过大。实际中只平衡的一半或三分之一。即,讨论：1、旋转惯性力完全平衡，往复惯性力部分平衡，若现在全部平衡需特殊的传动机构,3、实际中一般都是以这种按力偏距情况计算平衡重和来近似地处理有偏距情况下的平衡问题。,四回转式切割器（一）割刀运动分析工作特点：回转割刀的运动，由刀盘的回转运动和机器前进速度所合成。刀片上任一点对地面的轨迹为与摆线，刀刃扫过的面积对地面为余摆带，其带宽与刀刃高度近似。刀片运动规律及刀片数的确定相邻刀片各内、外端点的位移方程。,（二）割刀转速的确定割刀转速，要根据切割速度的要求来确定（结合割刀的结构尺寸和机器前进速度）实验得：回转割刀的切割速度应为20-50r/s（无支撑时），Vd=4-10m/s（有支撑时）确定割刀的转速，以刀片的内端点为基准（因该点圆周速度最低）,割刀任一点的速度（绝对速度）均由该点圆周速度和机器前进速度所合成。故a1点的速度:,当（k=0、1、2、.n）Va1最小,则割刀应有的角速度：,割刀转速：,Vd:割刀应有的切割速度,依据割刀结构和工作对象的要求而定,(三)刀片数M的确定理想的切割情况是：使割刀进距H（回转一周时机器前进的距离）与在一个进距中各刀片余摆带的纵向宽度Mh相等。即H=Mh确定刀片的依据,所以：刀片数,（四）参数分析,讨论：无空白区切割的临界条件为H=Mh，（h，h）若HMh，则出现空白区,有横向和纵向歪斜,茬不整齐若H1因为，要完成拨禾轮的三个作用拨板必须有向后的水平分速度，只有当1时，拨板轨迹为余摆线，形成扣环在扣环下部拨板才具有向后的水平分速度，即具有引导、扶持和推送的作用。,三拨禾轮的工作过程,工作过程：从与待割作物接触开始铺放并脱离接触工作过程中应满足的要求：除满足1的条件外，还应满足：造成的损失要小工作范围要大铺放性好,（一）拨板沿垂直方向进入作物丛的条件,拨板（点）轨迹方程为：,拨板铅垂插入作物要求其,满足铅垂插入作物的条件时要使拨板、拨禾轮相对于割刀的安装高度：,（二）拨禾轮的作用程度1、作用范围拨板配合切割时，每次所扶持谷物的长度范围为拨板的作用范围。,轮轴在割刀的正上方时，X等于0.2倍的扣环宽度（最大横弦）,2、拨禾轮的作用程度拨板的作用范围与拨板余摆线扣环间的节距之比称为拨禾轮的作用程度（用表示）。若拨板数为Z则：,的意义：表示作物在拨板扶持下被切割的百分比。,由上式可知：Z增大，则作用程度增大增大，则作用程度增大但Z数大，结构复杂，击穗次数多，落粒损失增加过大，会产生回旋，击穗力也大，落粒损失增加所以：一般多为0.3左右,（三）清刀和稳定推送的条件顺利铺放：即割后不向前翻到于台下，不被挑起，不堆在刀上，以免造成损失或堵刀。因此：拨板的作用点应位于已割禾杆重心的稍上方（推送时）一般已割禾杆重心位于自穗头向下的1/3处。,所以，要达到清刀和顺利铺放移轴相对于割刀的安装高度应满足下列条件:,条件是保证拨板进入作物丛时，为减小对穗头的撞击（即铅垂插入),条件是保证开始向割台推送时作用点在重心稍上。为减少前倒和挑草，便于铺放（即稳定推送）。,四拨禾轮的主要参数,（一）转速n,（二）直径D联立“铅垂插入”和“稳定推送”的两个条件即可求得D,解之得：,（三）拨禾轮的位置调整1、高低（垂直）调整高度调节的目的：为满足“铅垂进入作物”和“稳定推送”针对不同高度的作物和值，轮的安装高度将调整。高度调节的原则：高度调节一般不能同时满足两项要求，实际中视作物状况来调。,作物成熟度高时，以的条件（即使）为主进行调整，其它情况时以的条件（稳定推送）为主进行调整。,2、前后（水平）调整目的：前移可增大作用范围，增强扶倒能力；后移有利于铺放（推送角大）,前移量为b时，作用范围为：,最大作用范围：,拨禾轮轴的前后调整，影响到拨板的扶倒性能和推送铺放，茎杆的性能。轮轴前移，扶倒性能提高，推送铺放性能下降。轮轴后移，扶倒性能下降，推送铺放性能提高。,（四）拨禾轮的功率N的大小与禾杆弹性变形阻力，穗重及空转阻力有关。,拨禾轮单位宽度上的切向阻力，一般轮宽（m）周速（m/s）一般每米宽所需功率小于100W（较小）,第五节输送器和铺放机构收割机的主要工作部件：1分禾装置：收集、扶起待割作物，并将待割与不割的作物分开，确定割幅。2输送机构：将割下的禾杆，以直立状态均匀、连续地输送到机侧或机后铺放（齿带式）。3换向机构：往返行程作业时，改变输送带的输送方向。,一立式割台输送器分析1割刀前伸量：动刀片刀顶线和下输送带拨齿齿顶线在水平面上投影之间的距离。2要保证先割后送，以免造成禾杆折断或倾倒而堵刀。割刀前伸量应大于机器的进距。3进距：割刀一个行程时间内机器前进的距离。,4均匀连续输送的条件可写成：,二卧式割台收割机输送器及输送速度分析1输送装置输送器有三种形式：单带、双带、三带,（1）单带式带宽约9001200（与台面宽相等）带线速度=（1.41.6）,（2）双带式前带：宽约300mm后带：宽约400500mm，前、后带长度差约400500mm，后带比前带高100250mm，间距应能调以适应不同高度的作物铺放原理：转向90度，横向条状铺放带线速度参考单带式，但,（3）三带式,谷物自由抛离分析,2被输送物的自由抛离条当作物到A点（开始作圆弧运动）时能够被抛起，作物对输送带的法向压力应等于或小于作物随带运动的惯性力（离心力）。,3作物层的（适宜）厚度,第十章脱粒机械第一节概述第二节脱粒种类和构造,脱粒机,脱粒装置,1、脱粒装置是联合收获机和脱粒机上的主要工作部件。2、功用:将谷粒从穗上脱下,并尽多地使子粒从稿草中分离出来。3、性能要求：脱净；破碎、暗伤少；分离性好；功耗低。4、类型：全喂入式半喂入式,类型,纹杆滚筒式脱粒装置,组成：滚筒，凹板。滚筒分为：开式闭式纹杆类型：A型D型,凹板1组成：侧板、横格板、钢丝。2凹板包角：凹板圆弧所对的圆心角。3凹板间隙：滚筒与凹板的间隙。入口大，出口小。4脱粒装置的调整：转速调整脱粒间隙调整,钉齿滚筒式脱粒装置,组成：钉齿滚筒和钉齿凹板。钉齿滚筒脱粒装置的脱粒间隙：指齿侧间隙（即相邻两钉侧面之间的离）。,轴流滚筒式脱粒装置,构成：轴流滚筒和栅格式凹板。,第三节脱粒装置脱粒装置是脱粒机的最主要的部分。1、组成：由一个高速回转的圆柱形或圆锥形滚筒和弧形的凹板组成。2、功用：将谷粒从穗头上脱落下来，并尽量多地将谷粒从脱出物（谷粒、碎杆、颖壳、混杂物中分离出来）,3、对脱粒装置的要求：使用性能上：脱粒干净；子粒破碎、暗伤少；分离性能好；（有的要求茎杆完整或少碎）设计上：尽力满足性能要求的同时，还要力求功耗少，生产率高，一机多用，（适应多种作物或条件）,一、谷物的脱粒特性和脱粒原理,（一）作物的脱粒特性：脱粒特性指谷物脱粒的难易程度，以及脱粒难易与作物本身的关系。谷粒与谷穗的连结强度决定谷物脱粒的难易脱粒难易程度易脱下一粒子粒所需的力或功来恒量（静态法）谷粒与谷穗的连结强度上升，则所需脱粒功或力上升。,脱粒难易测定方法：1、脱一粒所需的力2、脱一粒所需功所需脱粒功与谷物脱粒难易有关的因素有：作物种类，品种，成熟度，湿度，子粒在穗上的生长部位。,实验观测情况：作物的脱粒特性因种类和品种而不同。难与易脱的谷粒占少数，中等强度的占多数。随湿度增加，所需10克粒功增加同穗上，晚粒的难易程度也不一样，小麦，两端难脱，中间易脱，（以选合适的圆周速度或脱粒装置的形势）。,（二）脱粒原理：脱粒装置对谷物的脱粒过程一般是以一、两种脱粒原理为主，几种其他原理为辅，同时对作物施加几种作用力。一般应用的脱粒原理有：冲击、揉搓（搓擦）、梳刷、碾压、振动等。依据谷物的性质和脱粒特性，以及脱粒性能要求，选择合适的脱粒原理，设计合力的脱粒装置。,1、冲击（打击）脱粒：靠脱粒元件，告诉地冲击作物来脱粒。冲击强度大，脱粒干净，需设置调速装置。2、搓擦脱粒：靠脱粒元件与穗头之间的摩擦。需有调整搓擦强大的机构，（适应脱净和破碎）。3、梳刷脱粒：靠脱粒元件对谷物施加拉力和冲击来脱粒。脱粒能力与元件的速度相关。（主要用于弓齿式打稻机上）。4、碾压脱粒：靠脱粒元件与作物之间相互挤压来脱粒。适于留种（不易破碎、脱皮）5、振动脱粒；对谷物施加高频振动来脱粒。脱粒能力与频率和振幅有关。,二、纹杆滚筒式脱粒装置,（一）构造与工作特性（二）衡量脱粒质量（工作性能）的参数（指标）首先应弄清所要达到的工作性能的指标，设计的标准和评估机器优劣的依据。1.作物的脱净率（脱净率=1-未脱净损失率）2.谷粒的损伤率（破碎率）3.凹板的分离率尽量高，以减少分离机构的损伤。70%以上。4.茎杆的破碎情况尽量少5.功率消耗的大小（经济指标）,（三）脱粒性能的影响因素及参数选择1、喂入状况喂入方式分析：穗头朝前喂入时，穗先受到纹杆的打击脱下大部分子粒，待脱粒间隙中以谷物较薄的状态进一步脱粒，则脱不净损失少。当根朝前时，根部分受纹杆抓取，当穗部运动到脱粒间隙时，谷物的运动速度明显加大（相对打击速度减小），作物受到的冲击减弱，脱粒效果差，凹板分离率也下降（因子粒未被脱之前，占用较大空间的茎杆已堵在脱粒间隙中，所以分离率下降）。,2、凹板长度L（或包角）当L增大，脱粒率提高，分离率提高，而破碎率和功耗也增加。现有纹杆滚筒式脱粒装置的凹板长度为350700mm。包角约为108120度，少数可达150180度。凹板的分离率不仅取决于；还与凹板的有效分离面积有很大关系。分离率与分离面积成正比。（但不能单靠增大筛孔的办法增加分离率）滚筒的圆周速度提高，凹板的分离率也相应提高。总之，凹板的分离率随L、孔面/总面、n的增大而增大。,3、滚筒直径D确定D的主要依据是：凹板长度L足够的转动惯量滚筒不被茎杆缠绕,4、纹杆数MM多，脱净和分离率高，但破碎率和功耗也增高。还有，M过多，将形成封闭式的滚筒，抓取能力下降，确定M的多少，主要考虑良好的脱粒效果，再有就是惯性力平衡的问题。M依D的大小而异。部颁标准规定：D450时M=6D=500550时M=8D=600时M=10,5、脱粒间隙（凹板间隙）1)脱粒间隙：滚筒最外缘与凹板内弧面间的距离。2)间隙对脱粒性能的影响：间隙小，脱净率高，分离率高，但破碎率也高。脱离间隙由入口到出口逐渐减小。3)原则：在作物能顺利喂入和得到加速度的情况下，应尽量减小入口间隙。这样可使尽量多的谷粒在凹板前段接触纹杆而脱下，并分离，不受滚筒的连续冲击，以减少破碎和损失。,6、滚筒的脱粒速度（影响工作性能的重要因素）1)速度增加，脱净率和凹板分离率提高；但破碎率也提高，公耗也增大。（冲击和搓擦力大，并使脱粒间隙中的谷物层变薄，离心力变大。）2)工作时的圆周速度必须小于极限速度。3)脱粒的极限速度：子粒受到严重损伤并开始出现破碎率超标时滚筒的速度。作物的脱粒极限速度随该作物脱粒时的湿度而变化。,7、喂入速度当喂入量一定时，提高，凹板分离率提高，脱净率提高，破碎率略有增加。（因提高，使凹板间隙中的谷层变薄）。但不能太高，一般=22.5m/s，有的=56m/s。现有联收机上喂入轮D=150300，=49m/s,8、喂入量q喂入量:单位时间内允许喂入脱粒装置内谷物的量g/s当q增加，分离率下降，脱净率下降，破碎率下降，功耗增加。一个装置的设计定型，喂入量是有一定要求的，所以使用中一般不能超量或过度喂入不均，否则影响性能。喂入量的大小可以反映滚筒的工作能力。谷草比大时，喂入量可大（因粒对茎杆来说占的体积小，相同的脱粒间隙可通过较大重量的谷物）。,9、滚筒长度L（纹杆长度）（1）L大小影响的问题L长，生产率高，脱得净（因可薄层喂入）L的长短可作为设计、分离、清选、收割等部分的依据。（2）如何确定跟机器的总体布置相适应选用系列的标准长度值L的长度系列：500、700、900（1100）、1200、1050、1500mm,10、谷物的湿度和青杂草含量分析：(1)湿度大时，作物与滚筒、凹板的摩擦阻力加大，谷层变厚，对脱粒和分离不利。(2)湿度过大或过小时，对留种谷物发芽率的影响均不利；过干，易碎；过湿易扁。(3)青杂草增多，脱净率明显下降，分离率也下降，并造成分离和清选装置效果不良（草汁等粘在抖动板、筛子等部件上，造成不良影响）。,三钉齿滚筒式脱粒装置,（一）工作原理：靠钉齿的正面冲击为主，侧面搓擦（挤压）为辅来脱粒。（二）与纹杆滚筒装置的比较（特点）抓取能力强生产率高，钉齿式的比纹杆式的一般高23脱粒质量：脱净率高，对潮湿和较难脱的作物都能脱。但茎杆破碎较重，凹板分离率低。功率耗用大。使用调整较麻烦，或间隙不能调得一致（因钉齿可能变形或安装不准）,（三）钉齿在滚筒上的排列1、排列原则：打击作物均匀（即间距要一致）（等齿迹线）作物有左右移动的可能（钉齿分布成梅花状，如右图）在一个齿迹线上要有多个钉齿打击（工作）要满足以上三个原则，钉齿要按复式螺旋线排列。,2、参数间关系t：螺旋线螺距（右图为2头螺旋线分布）a：齿迹距，相临两齿迹间的距离。b：同齿杆上相临两齿间距。l：滚筒的计算长度L：滚筒实际长度l：边缘齿距齿杆端的距离。,3、参数选择（确定）4、钉齿滚筒展开图的绘制（钉齿的排列）要根据展开图对各元件进行加工、制造和安装。,（四）钉齿凹板钉齿排列：凹板钉齿位于滚筒钉齿相临二齿迹的中间（如上图）相临两排钉齿相互错开，这样，同一排内齿间距等于2a有的钉齿凹板的第一排或前二排钉齿间距为4a（即减半）钉齿排数一般为46，大多为4排。齿与滚筒上的等长或略短凹板包角大多为100度左右。对分离率要求高的凹板其栅格段较长，包角可达200度左右。（两个钉齿排组的中间段可装栅格筛凹板）。,四轴流滚筒脱粒装置,（一）构成：脱粒滚筒（有圆柱形的和锥形的，脱粒元件有纹杆、杆齿、板齿，纹杆杆齿组合等几种）筛状凹板（有栅格筛、冲孔筛和编织筛几种，包角一般为150240度，多数为180度，有的达360度）导板和顶盖等（顶盖与凹板相接成圆筒形的脱粒室）导向板装于顶盖的内壁，以控制作物轴向移动速度，导板的螺旋升角为2050度，导板高一般5070mm,（二）轴流：被脱谷物总的流动趋势沿滚筒轴向移到排草口（实际是螺旋线运动）（三）工作原理：在脱粒间隙内谷物受到多次反复地打击和搓擦而脱粒。,（四）特点：滚筒、凹板长，凹板包角，脱粒间隙较大，脱粒和分离时间长故脱净率高，分离好（可省去分离机构）且子粒破碎、暗伤少（解决了切流或脱粒装置的脱净与破碎相矛盾的问题）对各种作物的适应性均较好，但功耗大，茎杆破碎重，使清粮负荷增大。对应用了轴流滚筒脱粒装置的脱粒机和联收机来说，结构紧凑（因省去了较庞大的分离机构）背负式联收机多采用。,五双滚筒式脱粒装置,1、考虑双滚筒脱粒装置的出发点：同穗谷粒脱粒的难易程度相差悬殊。单滚筒脱粒对留种不利（因破碎、暗伤较重）。为解决以上问题，考虑设计双滚筒脱粒机，解决脱净率与破碎相矛盾问题。,2、脱粒特点第一滚筒：转速低，脱易脱的子粒，使它们免受重击，多采用钉齿滚筒。钉齿在筒上排列多为多头螺旋线。第二滚筒：转速高，脱难脱的子粒，保证脱净多采用纹杆滚筒。3、双滚筒脱粒存在的问题凹板分离物中含杂量较高，给清粮增加困难功耗大，比单滚筒增大4050%，甚至更大。,六弓齿滚筒式脱粒装置,1.构成：弓齿滚筒和筛状凹板2.工作过程：为半喂入式脱粒3.主要特点：保证茎杆的完整，并能解决脱净与破碎的矛盾，功耗较小。4.脱粒方式：,5.比较：倒挂侧脱主要食欲卧式割台，断穗抽草现象少，分离性好，平喂上脱和平喂下脱适合于立式割台和圆盘割台。平喂上、下脱有共同的缺点：有些茎杆折弯，其穗头夹在杆中易漏脱。上、下脱相比，上脱的分离面积较大，子粒也易被抖出，所以排杂损失和夹带损失比下脱较少。,6.弓齿的排列：一般按螺旋线分区排列一般分为三个区段：第一区段：梳整区，占滚筒全长的1015%导禾喂入并将谷穗梳整脱粒。第二区段：脱粒区，占全长的2025%第三区段：排稿区，占全长的810%,七、脱粒滚筒功率耗用与运转稳定性,研究此问题的目的：1、合理选择动力（合理计算）2、研究减小功耗的措施3、保证脱粒质量,（一）滚筒的功率耗包括：无用功率（空转功率）和有效功率（脱粒功率）,1、空转功率克服与脱粒过程无关的阻力（轴承、转动摩擦阻力、滚筒转动时空气阻力）所消耗的功率。,式中：滚筒角速度（1/秒）：系数一般与轴承种类和传动方式有关。：系数一般与迎风面积有关，迎风面积增大，则B增大。根据实验定，一般,2脱粒功率克服脱粒过程产生的阻力所消耗的功率。阻力类型：1、滚筒在未入口处冲击作物的阻力。2、在脱粒间隙中对作物进行冲击和搓擦的阻力3、凹板出口处抛处物的阻力,、冲击力:,、搓擦力P2：,3、滚筒功率,4、脱粒滚筒功耗的主要影响因素喂入量、滚筒转速、脱粒间隙、茎杆长度,（二）脱粒滚筒运转稳定性,1、滚筒的临界速度滚筒的角加速度供应：工作时，滚筒的角加速度消耗:滚筒的临界速度：,2、脱粒滚筒的基本方程式：,3、脱粒滚筒稳定运转的条件（1）滚筒要有适度而足够的转动惯量（储备能量）（2）动力机要有足够的后备功率。（如果用柴油机要有较灵活的调速器，若用电动机应有良好的启动性能）。一般要求：滚筒的运转波动不大于57%,滚筒运转不均度：,较大的滚筒转动惯量，对1、动力机功率储备不足。2、喂入量突增。3、人工喂入不均等情况下，改善运转的稳定性都是有利的。但只有足够的转动惯量而没有一定的功率贮备也是不利的。问题有二：其一是启动困难。其二恢复转速时，功耗增大，并且因滚筒重量增大，则空转功耗也将增大。,第四节分离装置,（一）功用:此机构用以田收脱出物中夹带的谷粒与断穗,并将茎杆排出机外（二）设计要求:1.谷粒的夹带损失前后,后部倾角小,以利于脱物中夹带籽粒多时,有较长的分离时间(倾角大处),到后部,籽粒少了,使移草较快地排出,以免堆积,堵塞.,（二）平台式逐稿器1.组成：由筛面平台(有平面的和阶梯面的两种)摆杆和曲柄连杆驱动机构组成.2.特点:结构简单,但有相当的分离能力,约为键式的3.应用:直流型联收机和中小型脱粒机4.尺寸:长2米左右(大到三米),宽随脱粒装置定5.配置和一般运动参数:台面倾角:=312度,阶梯面的阶面倾角为1025度,摆动方向角=2535度,摆幅80100mm,即r=4050,曲柄转速:200280r/min,加速度比r2/g=23时,分离效果较好.,二键式逐稿器,（一）逐稿器的分离原理逐稿器是以抛物原理,将脱出物抛扔和抖动,进行分离的,抛出物被抛离键面层,做抛物线运动，此时,物层处于较松散的状态,谷粒有较多的机会从空隙中穿过,进而通过键面筛孔而分离出来,脱出物起落,周而复始的抛物线运动使夹带分离出来,长茎杆被向后输送并排出。满足逐稿器分离原理必须具备两个基本条件：1键式逐稿器上脱出物抛离的条件2向后抛送脱出物的条件,1、键式逐稿器上脱出物抛离的条件假设1.抛出物在键面上,与键面没相对移动2.忽略空气阻力3.认为茎杆是刚体,2、向后抛送脱出物的条件从两方面考虑,其一是运动参数最大界限,其二方面是结构尺寸方面的最大界限一定时。为使脱出物抛离键面,并向后运动(抛起之后不再落回原处)必须抛起速度V0的方向与水平的夹角900(如上图)推导出定量表示的条件.t1=即t1-=0,这时sint1=gcos/r2=sin则:r2=g/tg(后抛的极限条件时)又知K=r2/g则tg=1/K(后抛极的限条件时)所以必须是运动参数r2G时，谷粒向上运动pK后=sin(+)/cos(-)据此可求出保证有后滑运动的曲柄角速后(或转速n后),(3)被筛物抛离筛面的条件惯力u的方向沿x轴的区段时抛离筛面的条件为:2r/gK离=cos/sin(-)按厚度分离时,抛离筛面不利于籽粒穿过筛孔,但按宽度分离时,需使籽粒抛起,通过以上分析,我们可以看出,被筛面在筛面上的运动情况,除气流的作用外,主要决定于加速度比2r/g;还与物料与筛面的摩擦角,筛子与水平面的倾角以及筛子的振动方向角有关.运动参数常用的选取方法:在设计时,筛子的运动参数（r,n）一般用类比和实物的方法来确定或修正；现有机器上,一般:参考推荐值曲柄半径r=23-30mm(多为30mm)曲柄转速n=200-350r/min加速度2r/g=2.2-3,第十一章谷物联合收获机,1、联合收获机功用：在田间能一次完成谷物的切割,脱粒,分离和清选等作业,直接获得清选的谷粒.2、组成：一般由收割台，脱谷机(包括:脱粒，分离，清粮装置),输送，传动，行走系统,粮箱,集草机和操纵机构等组成.3、应用联收机的优越性:生产率高，可降低劳动强度,谷物种植面积大,收获时节降雨多的地区,使用联收机抢收以不误农时和减少损失.,11-1联收机的类型和特点类型：一.按动力供给方式分1、牵引式2、自走式3、自走式4、自走底盘式二按喂入方式和作物流动方向分全喂入式：1、切流滚筒式2、轴流滚筒式全喂入式：1、立式割台式2、卧式割台式三地形的适应性分11-联收机构造和工作过程,谷物联合收割机,主要构成,割台：切割器拨禾轮输送器中间输送器脱谷机：脱离装置分离装置清粮装置其它：发动机、底盘、驾驶室、粮仓、监视与检测系统等。,典型机型,佳联JL1065,梅西.福格森联合收割机,轴流式联合收割机,JL3060联合收割机,背负式联合收割机,自清式小区联合收获机,使用调整,(1)切割器：整列;对中;间隙(2)拨禾轮：位置;转速(3)脱离装置：脱离间隙;滚筒转速(4)清粮装置：1)筛子:孔大小;倾角2)风扇:风向;风量,常见故障与排除方法,1、工作故障1)脱不净2)粒破碎3)丢穗4)掉粒5)机后粒多5)堵塞2、机械故障1)发动机：过热，动力不足，熄火等2)工作部件：断裂，破损等,11-联收机的割台1、功用：切割，输送2、构成：拨，切，分禾器，和输送器等3、特点：备有割幅用途不同的割台，并都配有快速装卸装置4、类型：1）按输送装置的不同分为：平台式（带式）和螺旋推运器式2）对地形适应性分为刚性和挠性割台3）按用途分为：麦类，玉米，水稻等,一.谷物割台上的通用部件和各部件见间的配置（一）割台螺旋推运器组成：螺旋，伸缩扒指（1）螺旋的主要参数：内径d：多为mm外径D：多为500mm螺距S：一般300-400转速：一般为150-200r/min,（2）伸缩扒指机构1）工作原理：伸缩扒指（一般为12-16个）安装在螺旋筒内，一般分四排（并排，空套）铰接在一个不回转的曲轴上，曲轴中心与螺旋筒中心有一偏心距，扒指的处端穿过球铰伸出螺旋筒外，当螺旋筒旋转时，它就带动扒指一起旋转。由于两者回不同心，扒指就相对螺旋筒面作伸缩运动，扒指最大可伸出长度所在的方位可以调节，调此方位和螺旋高低时，应保持扒指外端与割台底版的间隙在10mm左右。,2）定结构尺寸的依据：扒指在筒外露出最短，后上方外露量为10mm，（以防扒指掉入筒内，在伸出最长的位置，扒指应伸出螺旋叶片外40-50mm。(二)割台各工作部件的相互配置主要指螺旋,割切和拨禾论相互间的配置,二割台的升降和仿形机构1）仿形机构作用：使割台随地形起伏变化，以保持割茬一定高度的装置2）割台仿形装置的种类:1.机械式3.挠性割台2.气液式4.电液式3）工作原理(机械式的）:割台上装平衡弹簧,使割台大部分重量施于机架上,割台下仿形滑板轻轻擦地，并利用弹簧的弹力,使割台适应地形起伏.,三联收机的中间输送装置中间输送装置指割台和脱粒机间的倾斜输送器1）作用:将作物由割台送到脱粒机，要求均匀连续2）种类：全喂入式联收机：链耙式；带式；转轮式半喂入式联收机：夹持输送链,1、链耙式倾斜输送器结构配置参数的选择(1)齿与割台螺旋的距离t(2)送器底板延长线与滚筒中心的距离要适当(3)动参数链耙的运动速度的确定原则:链耙的输送速度伸缩扒指的外端线速度螺旋推运器的轴向输送速度,2、联收机中间输送装置简介(1)叶轮式组成：由一个或数个连续排列的转轮组成(2)优点：转速较高，其线速为-m/s，可提高脱粒喂入的均匀性，重量轻，结构简单，故障少，易修理,11-4联收机的发展状况1)向自走，高效，通用型发展,喂入量增大,可达(8-10)kg/s,2)广泛采用自控和监视装置，液压的应用必不可少，并逐渐发展。3)轴流滚筒式联收机开始大量生产4)操作的舒适性和安全性被人们所重视5)工作部件结构和性能不断改进,11-5联收机的总体设计一、联收机的总体设计任务、步骤1、初步拟定总体布置和各部件的结构方案2、确定整机的主要参数，滚筒长度，分离装置的宽度和长度，重量，轮距，轴距，接地压力，最小离地间隙，整机的轮廓尺寸3、从整机要求出发，拟定各部件的主要参数,4、进行总体布置，绘制平面图（比例1:1的画）割台与拨禾轮的机动图；整机的尺寸链图5、进行传动路线设计，绘制传动图（分左右侧）6、设计和布置操纵机构及附件,二、总体参数(1)喂入量(2)割幅B和前进速度Vm的确定(3)收缩比(4)功率,三总体配置1、目的：初步确定工作部件的轮廓尺寸，探讨其最合理的相互位置和相关尺寸，为确切的技术设计提供依据。2、总体配置原则：(1)切割和脱粒的工艺过程应连续流畅，注意各工作部件生产率的相互适应（一般是递增的）保证谷物流均匀连续，避免超荷，要注意部件内交接过度处的设计，保证连续和防止不应有的损失。,(2)正确配置机器的重心各轮轴上的负荷分配要合理，轮式自走联收机，驱动轮一般承整机重的80%，操向轮20%应尽量使机器两侧负荷平衡，配置粮箱要考虑空载时各轴负荷变化尽量成比例，在保证合理的离地间隙前提下，重心尽量低（考虑稳定性问题）,(3)应有良好的驾驶工作条件驾驶位置，应便于驾驶员观察割台前的工作区域和机器的两侧驾驶室应力求舒适。(4)便于操作、调整和维修，操纵手柄和脚踏板位置要便于操作和顺应人们的一般操作习惯，侧壁上应有必要的观察窗口，易堵部件应能方便地排除故障.(5)机器外形要美观(6)便于机器运行（割幅与收缩比）,第十二章玉米联合收获机,第一节概述第二节摘穗装置第三节剥皮装置第四节玉米联合收获机和玉米割台,玉米收获机械,第一节概述一玉米收获的特点二机械化收获方法（一）分段收获法（二）联合收获法（三）两阶段联合收获法三玉米收获机械化概况四玉米收获机械种类,玉米收获机械种类,第二节玉米联合收获机,纵卧辊式玉米联合收获机立辊式玉米联合收获机装玉米割台的联合收获机