第八章收獲機(jī)械

第四節(jié)撥禾器第一節(jié)

概述第二節(jié)谷物收獲的機(jī)器系統(tǒng)第三節(jié)切割器1/14/20231第一節(jié)

概述一、我國谷物收獲機(jī)械的發(fā)展概況二、谷物收獲方法三、谷物收獲的意義1/14/20232一、谷物收獲機(jī)械的發(fā)展概況⑴國內(nèi)：我國是個文明古國，又是個長期受封建和半封建半殖民地統(tǒng)治的國家，早在3500年前，勞動人民就發(fā)明了鐮刀，（出土文物：蚌鐮、石刀、石鐮），《易經(jīng)》中記載“斷木杵，掘地為臼，杵臼之利，萬民以濟(jì)”?！短旃ら_物》中記載，西漢——水碓（對），動力為水輪，加工部件為杵臼，晉代末——水磨、風(fēng)磨。

然而真正的機(jī)械發(fā)展還是在解放之后。45年聯(lián)合國在黃泛區(qū)農(nóng)場投放了首批現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械，收獲機(jī)——麥賽—哈里斯。48年東北國營農(nóng)場進(jìn)口前蘇聯(lián)收割機(jī)C-6、C-4。1/14/20233

50年代仿制了搖臂收割機(jī)，牽引式聯(lián)合收割機(jī)，割曬機(jī)，脫粒機(jī)。50年代末－60年代中研制并于1965年正式成批投產(chǎn)了2KBD-3型自走式聯(lián)合收割機(jī)，69年四平東風(fēng)廠在2KBD－3的基礎(chǔ)上改進(jìn)設(shè)計(jì)了2KB-5。70年又進(jìn)一步設(shè)計(jì)了東風(fēng)641型。加大了馬力、提高了生產(chǎn)率、改進(jìn)了結(jié)構(gòu)。70年代是我國收獲機(jī)研究的鼎盛時期，全國研究和試制的各種收割機(jī)有數(shù)萬種。出現(xiàn)了全懸掛的、半懸掛的，自走的、牽引的，大中小型聯(lián)收機(jī)。有傳統(tǒng)的紋稈鍵式逐稿器、有軸流型的。從作物的適應(yīng)方面來看：以麥為主的、又以稻為主的。典型代表機(jī)具有豐收－3.0牽引4LQ-2.5、紅旗系列、珠江－1.2號等。1/14/2023480年代引進(jìn)并生產(chǎn)了西德狄爾公司的1065、1075聯(lián)收機(jī)，76年開始引進(jìn)了東德的E512、514聯(lián)收機(jī)，由四平東風(fēng)聯(lián)收機(jī)廠生產(chǎn)，對東風(fēng)聯(lián)收機(jī)也進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)。國外：早在公元一世紀(jì)五十年代，古羅馬就記載了關(guān)于大麥、小麥集穗裝置。這種裝置做成兩輪大車那樣，梳穗器裝在大車的前方，車子用牲畜在后方推動，梳穗器的安裝高度應(yīng)能夠把麥穗從莖稈上捋下來。1800年，邁耶爾（Mayer）有了采用剪切式切割器的想法。1822年，收獲機(jī)械第一次采用了撥禾輪，轉(zhuǎn)動的板條把玉米莖稈撥向切割機(jī)構(gòu)。1/14/202351826－1828年，貝爾（Bell）把前人發(fā)明的各個工作部件組成了整體，制成一臺可以實(shí)際實(shí)用的機(jī)器。1838年，谷物收割機(jī)割后的谷物靠人工摟集鋪放，需要消耗相當(dāng)大的體力，因此需要進(jìn)一步改進(jìn)其鋪放機(jī)構(gòu)。切割器和撥禾輪靠地輪推動，由齒輪和皮帶傳動。1848年，發(fā)明了搖臂收割機(jī)，摟耙把割下的作物由割臺成堆地鋪放在割茬上。1852年，創(chuàng)造了能夠根據(jù)作物密度來控制摟耙鋪放動作的機(jī)構(gòu)，以便在收割不同密度的作物時，得到大小基本相等的禾鋪。使打的捆粗細(xì)較均勻。起動是靠人工踩踏板來控制禾鋪，后來改用自動控制。這種谷物收割機(jī)的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一直延續(xù)到現(xiàn)在。1/14/202361858年，馬爾斯（Marsh）兄弟設(shè)計(jì)了割捆機(jī)，起初，由人工對割下的谷物在站臺上打捆，后改用金屬絲、草繩打捆，這些方法都不行。同年美國農(nóng)場一個名叫埃普勒比（Eppleby）的青年人發(fā)明了一種用線繩打捆的裝置，但由于缺乏制造樣機(jī)的經(jīng)濟(jì)能力而直到9年之后，才能夠制造他的打捆機(jī)，經(jīng)過不斷改進(jìn)現(xiàn)這種打捆裝置不僅在割捆機(jī)上，而且在現(xiàn)在的壓捆機(jī)上成為不可缺少的工作部件。脫粒機(jī)：1800年，固定式打谷機(jī)，“地豬牌”在美國得到廣泛應(yīng)用，木架式的框架上固定滾筒進(jìn)行打谷，手工進(jìn)行分離清選。以后產(chǎn)生了具有抖動特點(diǎn)的分離裝置。1/14/202371850年后，自動喂入、解捆、谷粒處理等出現(xiàn)，并逐漸發(fā)展完善。在本世紀(jì)以前，是把收割和脫?？醋魍耆?dú)立考慮的，到了本世紀(jì)提出了降低成本和縮短作業(yè)時間都要求，希望制成切割器和脫粒裝置組合在一起的收割機(jī)。這種想法是在140多年以前在美國作專利登記的，110年前制成了機(jī)器，70年前，開始用帶了發(fā)動機(jī)的聯(lián)合收割機(jī)，近代的自走式聯(lián)合收割機(jī)大約是在60多年前制成的。1/14/202381.分別收獲法（分段）：用多種機(jī)械（或人工）分別完成割、捆、運(yùn)、堆垛，脫粒和清選等作業(yè)方法。特點(diǎn)是：所用機(jī)械構(gòu)造簡單，設(shè)備投資少，技術(shù)要求低；勞動量大，生產(chǎn)率低，谷物損失較大，約為11~20%。2.聯(lián)合收獲法：用聯(lián)合收獲機(jī)一次在田間完成切割、脫粒、清選等全部作業(yè)的方法。特點(diǎn)：機(jī)械化水平高，勞動生產(chǎn)率高，勞動強(qiáng)度低，谷物損失少。每公頃6~10人.時，損失約5%。但不能充分利用谷物的后熟作用，機(jī)器構(gòu)造復(fù)雜，價(jià)格昂貴，利用率低。二、谷物收獲方法1/14/202393、兩段（分段）聯(lián)合收獲法：把收獲分為兩個階段進(jìn)行。將谷物（小麥）在臘熟期用割曬機(jī)割倒，并成條鋪放在高為15～20厘米的割茬上，經(jīng)3～5天晾曬后谷物完成后熟并風(fēng)干。使籽粒逐漸成熟一致，并降低水分。然后用裝有撿拾器的聯(lián)合收獲機(jī)沿條鋪撿拾、脫粒、清選。特點(diǎn)：收獲期可提前7～8天，機(jī)器的作業(yè)量可提高近一倍；由于后熟作用，籽粒飽滿、有光澤、粒重增加，提高了產(chǎn)量和質(zhì)量，較聯(lián)合法每畝可多收15～20斤；籽粒含水量低，（接近水分14%）、減輕了曬場或干燥的負(fù)擔(dān)。但兩次作業(yè)，機(jī)器行走部分對土壤的破壞和壓實(shí)程度增加；油耗增加7～10%；逢多雨天氣，谷物在條鋪上易發(fā)霉、長芽。1/14/202310三、收獲機(jī)械化的意義：

作物的收獲大多在“三夏”、“三秋”大忙時節(jié)，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中人物最繁重，勞力最緊張的季節(jié)，加之農(nóng)作物生長特點(diǎn)要求，其后的影響的因素，時間性強(qiáng)，勞動強(qiáng)度大。以小麥為例，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和測定，一個年輕且技術(shù)熟練的社員每天收割2.5畝，而遲收五天。損失約4%，而遲收10天，則損失高達(dá)20%左右。而大家熟悉的東風(fēng)——5聯(lián)收機(jī)，對于300~400斤/畝小麥一小時則為20~30畝/小時，一人駕機(jī)一天可收150~200畝/日，約相當(dāng)于200~300名人工。因此，收獲機(jī)械化對增產(chǎn)、保收、解放勞動力、提高生產(chǎn)率、實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化都具有極其重要的意義。1/14/202311第二節(jié)、谷物收獲的機(jī)器系統(tǒng)

收獲谷物時不同的工藝所采用的機(jī)器，在用途和構(gòu)造上都不盡相同，這些機(jī)器構(gòu)成了谷物收獲的機(jī)器系統(tǒng)。谷類作物的收獲機(jī)械，根據(jù)用途可分為三類：1.收割機(jī)械：⑴條放收割機(jī)——將作物割斷，經(jīng)割臺輸送而轉(zhuǎn)向，使莖稈轉(zhuǎn)放成與機(jī)器前進(jìn)方向垂直的條鋪，以供人工打捆，以割臺的形式分為立式割臺、臥式割臺。⑵堆放收割機(jī)——將作物割斷后，并成堆放置在田間，以便人工直接捆束。如搖臂收割機(jī)。1/14/202312

⑶割曬機(jī)——將作物割斷后，由臥式割臺輸送至一側(cè)，不經(jīng)轉(zhuǎn)向直接在田間放成首尾相接的條鋪。晾曬后用帶撿拾器的聯(lián)合收獲機(jī)撿拾作業(yè)。⑷割捆機(jī)——將作物割斷后，能用繩索（麻繩、尼龍繩、棕繩）自動分把、打捆。谷物成捆的置于田間。此類機(jī)型如3C—1.8馬拉割捆機(jī)，日產(chǎn)久保田HC—50A等。在日本應(yīng)用較普遍，但在我國由于成本較高，打捆機(jī)構(gòu)復(fù)雜，極少使用。2.脫粒機(jī)械：⑴半喂入脫粒機(jī)——（用人工）將作物帶穗頭的上半部分喂入脫粒裝置，進(jìn)行脫粒作業(yè)、莖稈可基本保持完整。主要用于水稻脫粒。1/14/202313

⑵全喂入脫粒機(jī)——將作物全部喂入機(jī)器進(jìn)行脫粒，莖稈也被打碎揉亂。3、聯(lián)合收獲機(jī)：

⑴半喂入聯(lián)合收獲機(jī)——將作物割斷后，將作物帶穗頭的上半部分喂入脫粒裝置，進(jìn)行脫粒、清選作業(yè)，莖稈可基本保持完整。⑵全喂入聯(lián)合收獲機(jī)——先割斷作物，然后將其全部喂入脫粒裝置，并完成分離、清選作業(yè)。除以上所述的三類機(jī)械外，還有用于糧食清選和干燥的清選機(jī)械和烘干機(jī)（干燥設(shè)備）等。各種機(jī)子的具體構(gòu)造和工作過程在構(gòu)造實(shí)習(xí)課中去觀察、學(xué)習(xí)，在課堂上我們著重討論主要工作部件的原理、參數(shù)分析及運(yùn)動分析。1/14/202314第三節(jié)、切割器一、莖稈物理機(jī)械性質(zhì)及其與切割的關(guān)系二、切割器的種類及其應(yīng)用三、往復(fù)式切割器的構(gòu)造及工作原理四、圓盤式切割器的割刀運(yùn)動和參數(shù)分析1/14/2023151/14/202316一、莖稈物理機(jī)械性質(zhì)及其與切割的關(guān)系

1、莖稈剛度對切割的影響：現(xiàn)有切割器按切割時的支承情況分為：⑴有支承切割：

a、一點(diǎn)支承切割（單支承切割）：動刀配合定刀切割。b、兩點(diǎn)支承割（雙支承）：動刀配合帶護(hù)刃器的定刀切割。⑵無支承割：用動刀直接切割莖稈。如圖所示：1/14/202317

圖9-1切割莖稈時的支承a）無支承b）單支承c）雙支承1/14/202318切割時作用在谷物上的力有慣性力PAB、PBC及莖稈的反彈抗彎反力Pw,切割力Pd等，為使切割可靠應(yīng)：Rq≤Pd<PAB+PBC+PT（設(shè)制Rq≤Pw+∑Pg=P），其中Rq為莖稈的切割阻力，Pw為莖稈的抗彎反力,∑Pg作物慣性力的合力。討論：①對直徑細(xì)、剛度小的莖稈，兩點(diǎn)支承割較為有利。莖稈的抗彎能力（反彈力）有所增加、切割時彎曲較?。ń咏羟袪顟B(tài)）、切割較省力。②對直徑粗、剛度大的莖稈，則可取單點(diǎn)支承切割，割刀速度可稍低。1/14/202319③有支承切割的割刀速度，一般取0.8m∕s以上，即可實(shí)現(xiàn)良好的切割，往復(fù)式割刀速度約為1～1.5m/s，但注意單支承切割必須使刀片間隙在一定范圍內(nèi)，否則就不能正常切割；雙支承切割可適當(dāng)放寬刀片間隙，以減少動定刀片相互磨損和空轉(zhuǎn)功率。④無支承切割，因無支承、故抗彎反力很小，所需的切割速度較高，切割玉米等粗莖稈，盡管剛度較大，切割速度較低，也需6～10m/s；稻麥則為10～20m/s,牧草則高達(dá)30～40m/s（40～50m/s）。1/14/202320

2、莖稈的纖維方向性與切割關(guān)系莖稈由按照一定規(guī)律排列而形成纖維組織的細(xì)胞而構(gòu)成，其外表有一層有硬質(zhì)纖維形成的韌皮圈，使莖稈具有一定的剛度，里面的維管束用來輸送水分和養(yǎng)料，而髓部是定心的。因?yàn)椴皇蔷鶆蝮w，在不同方向上的機(jī)械性能并不相同，稱為各向異性。因此在切割莖稈過程中，刀刃與莖稈的相對位置、相對運(yùn)動方向和速度，對其切割阻力和功率消耗，有較大的關(guān)系。

圖9-2三種切割方向a－橫斷切b－斜切c－削切1/14/202321①橫斷切：（砍切、橫向切割）切割面和切割方向與莖稈軸線垂直（δ＝90°，θ＝90°）開始時莖稈被刀刃擠壓然后開始切割。②斜切：切割面與莖稈軸線偏斜，但切割方向于莖稈軸線垂直。0°<δ<90°，θ＝90°開始時莖稈被刀刃擠壓，然后斜切。③削切:（傾斜的斜切）：切割面和切割方向均與莖稈軸線偏斜，0°<δ<90，0°<θ<90°，開始時，莖稈被刀刃擠壓，然后斜向切開。根據(jù)克拉馬連科（Kramarenko）的測定：橫斷切的切割阻力和功率消耗最大；斜切較橫斷切的切割阻力和功率消耗降低了30～40％（割刀相對莖稈軸線成45°），削切較橫斷切的切割阻力和降低了60％，功率消耗降低了30％。1/14/2023223、滑切與切割阻力的關(guān)系：①砍切（正切）：刀刃沿刃線方向切入莖稈。則切割阻力較大。切割速度為動力速度。②滑切：刀刃沿刃線的垂直偏一α角方向切入莖稈。則切割阻力較小。此時割刀速度可分解為垂直刃口的Vn和沿人口的Vt兩個分量，Vn稱為正切速度，Vn叫作滑切速度。Vt/Vn＝tgα叫滑切系數(shù)，α叫滑切角（也稱切割角），即刀刃的運(yùn)動方向與刀刃法線之間的夾角。

a）b）

圖9-3滑切和砍切

a－滑切b－砍切1/14/202323

戈里亞奇金對莖稈做過滑切實(shí)驗(yàn)，一面在刀刃的法向施加壓力P，一面使刀刃沿切向產(chǎn)生滑移S其結(jié)果如下：刀刃滑切長度與切割阻力（教材P330）※括號中的數(shù)字為設(shè)制教材－參考書1.P7中數(shù)字值?？梢姡浦礢愈大，切割莖稈所需的法向力P便愈小。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，歸納出經(jīng)驗(yàn)公式：P3S＝常數(shù)※關(guān)于滑切比正切省力的討論參見參考書1、P7-8滑切長度（mm）1.02.03.0（5）4.0（40）切割阻力P（g）6005004002001/14/202324二、切割器的種類及其應(yīng)用。對切割器的要求：割茬整齊（無撕裂），無漏割，功率消耗小，震動小，結(jié)構(gòu)簡單和應(yīng)用性廣。分類：往復(fù)式、圓盤回轉(zhuǎn)式、甩刀回轉(zhuǎn)式㈠往復(fù)式切割器1、特點(diǎn)：割刀做往復(fù)運(yùn)動，結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用性廣，平均割刀速度較小1～2m/S，工作質(zhì)量較好，且很適應(yīng)一般和較高的作業(yè)速度（6～10km/h），割幅可以從0.5m～5m以上。但是往復(fù)慣性力較大，震動較大，切割時莖稈有傾斜和晃動。因而對莖稈堅(jiān)硬、易于脫粒的作物易產(chǎn)生磨粒損失，對粗莖稈，由于切割時間長，莖稈有多次切割現(xiàn)象，割茬不整齊。1/14/2023252、類型：（尺寸類型）①普通Ⅰ型：又叫標(biāo)準(zhǔn)型或單刀距行程型。

其特征：S=t＝t0=76.2mm式中：s－割刀行程，t－動刀片間距t0－定刀片（護(hù)刃器）間距我國及世界上大部分國家的收割機(jī)，割草機(jī)谷物聯(lián)收機(jī)上，多采用76.2mm的規(guī)格；但在日本的收割機(jī)及國產(chǎn)水稻收割機(jī)有采用較標(biāo)準(zhǔn)尺寸小的切割器，其規(guī)格有50mm、60mm或70mm；用于粗莖稈的切割器采用較標(biāo)準(zhǔn)尺寸大的切割器，其規(guī)格為90mm或100mm。其特點(diǎn)：割刀速度較高，切割性能較強(qiáng)，對粗細(xì)莖稈適應(yīng)性大，但切割1/14/202326時莖稈傾斜度較大，割茬較高。采用小刀片類型的50、60、70mm規(guī)格，對立式割臺輸送較為有利。（是護(hù)刃器舌采用刀板），切割能力強(qiáng)，割茬較低。②普通Ⅱ型：又叫雙刀距行程型其特征：s＝2t＝2t0＝152.4mm割刀行程等于刀片間距其特點(diǎn)：其割刀往復(fù)運(yùn)動的頻率較低，因而往復(fù)慣性較小，對抗振性較小的小型機(jī)器具有特殊意義。但在切割過程中不能充分利用割刀的最大速度；在割刀的一次行程中，刃口的切割負(fù)荷不均勻（在中間護(hù)刃器處，刀片刃口的負(fù)荷很大），會導(dǎo)致刀片加速磨損和增加傳動功1/14/202327率；動刀片發(fā)生碰撞的機(jī)率比標(biāo)準(zhǔn)型較多。其優(yōu)點(diǎn)是進(jìn)距大（是單刀距行程的1.5～2倍），可推薦用于高速切割機(jī)上。③低割型：

其特征：s＝t＝2t0＝76.2、101.6mm（3吋、4吋）割刀行程S和動刀片間距t較大，單護(hù)刃器的間距t0較小，切割中莖稈的橫向彎曲量較小，因而割茬較低，對收割大豆和牧草較有利。但對粗莖稈作物的適應(yīng)性差。另外割刀速度較低，對青濕莖稈和雜草多時，割茬不整齊并有堵刀現(xiàn)象，現(xiàn)在趨于淘汰。以上也叫尺寸類型，除以上三種外還有中間型，雙動割刀型（參考書1P10）1/14/202328（二）圓盤式切割器1、特點(diǎn)：割刀在水平面內(nèi)（或稍有傾斜）作回轉(zhuǎn)運(yùn)動。切割速度高，切割能力強(qiáng)，可適應(yīng)10～25km/h的高速作業(yè)，割茬低達(dá)3～5cm，工作可靠。震動小，慣性力易平衡，但功率消耗較大，加之受回轉(zhuǎn)半徑的限制，只適用于小割幅的收割機(jī)上，特別適用于割草機(jī)上。如圖9-42、分類：①無支承切割圓盤式：工作時靠莖稈本身的剛度和慣性支承。圓周速度25～50m/s，多用于牧草和甘蔗收獲機(jī)。②有支承圓盤式：除具有具有回轉(zhuǎn)刀盤外，還有支承刀片，工作時有支承刀片支承莖稈，回轉(zhuǎn)刀進(jìn)行切割。圓周速度6～10m/s，有5～6個刀片，支承刀和動刀間有月0.5mm的垂直間隙。（可調(diào)）1/14/202329ace圖9-4圓盤式切割器a、單盤式b、三盤集束式c、雙盤式d、鉸鏈?zhǔn)降镀琫、多組圓盤式1-刀盤架2-刀片3-送草盤4-撥草鼓1/14/202330㈢甩刀回轉(zhuǎn)式切割器：

該切割器刀片鉸鏈在水平橫軸的刀盤上，在與前進(jìn)方向平行的垂直平面內(nèi)回轉(zhuǎn)，圓周速度50～75米/秒，為無支承切割，且割能力較強(qiáng)，適于高速作業(yè)，割茬較低。目前多用于高稈作物莖稈切碎機(jī)上。粗莖稈切割機(jī)上為有利于向地面拋撒莖稈，其護(hù)罩較短。如圖9-51/14/202331

圖9-5甩刀回轉(zhuǎn)式切割器a、玉米莖稈切碎器b、牧草切割器c、刀片1/14/202332三．往復(fù)式切割器的構(gòu)造及工作原理（一）構(gòu)造及其標(biāo)準(zhǔn)化1.構(gòu)造：如圖9-6①動刀片：為主要切割件。光刀：切割較省力，割茬較整齊，壽命短，需常磨刀，多用于牧草收割機(jī)。如國標(biāo)Ⅰ型。齒紋刃刀：不需磨刀，切割阻力大，可自磨銳，收割機(jī)、聯(lián)合收割機(jī)常用。②定刀片：為支承件光刃：為多數(shù)。國標(biāo)Ⅱ型即是，谷物收割機(jī)Ⅱ，Ⅲ型切割器采用。齒刃：為防止莖稈向前滑出,如E512聯(lián)收機(jī)，護(hù)刃器支持面代替定刀。③護(hù)刃器：保持定刀片的正確位置、保護(hù)割刀對禾稈進(jìn)行分束，并引向割刀，還以其上舌和定刀片為上的支承、于動刀配合形成兩點(diǎn)支承切1/14/202333

圖9-6往復(fù)式切割器1.護(hù)刃器粱2.摩擦片3.壓刃片4.刀桿5.動刀片6.定刀片7.護(hù)刃器a.護(hù)刃器舌1/14/202334割。護(hù)刃器有單指式：損壞后易于更換，可是安裝調(diào)整麻煩。雙指式：為聯(lián)收機(jī)、收割機(jī)通用型式。三指式：④壓刃器：用來防止動刀片和定刀片的間隙增大。保持定刀片于動刀片正確的剪切間隙。每米割副2～3個。⑤摩擦片：用以支承割刀的后部，使之具有垂直和水平方向兩個支承點(diǎn)，以代替護(hù)刃器導(dǎo)槽對導(dǎo)稈的支承作用。借以可方便的調(diào)整其割刀間隙⑥切割器的裝配要求和調(diào)整要求：對中調(diào)整：動刀死點(diǎn)位置時，動定刀片的中心線應(yīng)重合。不重合度<5mm，（對于超行程型切割器，超出1/14/202335兩邊的數(shù)值應(yīng)相等E512為86.2～90.2，每邊應(yīng)超出5～7cm）。動定刀片間隙，定刀片應(yīng)在同一水平面內(nèi)，不共面度<0.5mm，刀片前端允許有0.5mm間隙，后端0.3～1mm，Ⅱ型，Ⅲ型切割器允許后端不大于1.5mm，但其數(shù)量《1/3總個數(shù)。壓刃器于動刀間隙：<0.5mm。2、標(biāo)準(zhǔn)化：為便于組織專業(yè)化生產(chǎn)和零配件供應(yīng)，GB1209～1273－75。根據(jù)結(jié)構(gòu)不同將切割器分為三種型式（教材P339圖9－18）：⑴、Ⅰ型切割器其t＝to＝76.2mm，動刀片為光刃，刀片水平傾角6030`，護(hù)刃器為單齒，設(shè)有摩擦片，用于割草機(jī)。1/14/202336⑵、Ⅱ型切割器其t＝to＝76.2mm，動刀片為齒紋刃，雙指護(hù)刃器，有摩擦片，用在谷物收割機(jī)上和聯(lián)收機(jī)上。在新設(shè)計(jì)的機(jī)子上推薦使用。⑶、Ⅲ型切割器其t＝to＝76.2mm，動刀片為齒紋刃，護(hù)刃器為雙指，無摩擦片，用在谷物收割機(jī)上和聯(lián)收機(jī)上。1/14/202337（二）往復(fù)式切割器的傳動機(jī)構(gòu)

功用是把主動軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動變?yōu)閹痈畹兜耐鶑?fù)運(yùn)動。按結(jié)構(gòu)原理不同分為曲柄連桿機(jī)構(gòu)、擺環(huán)機(jī)構(gòu)、行星齒輪機(jī)構(gòu)等。1.曲柄連桿機(jī)構(gòu)：見圖9-7a.曲柄連桿和割刀在一個垂直平面運(yùn)動結(jié)構(gòu)簡單橫向占據(jù)空間較大，只適于側(cè)置式收割機(jī)如GT4.9。圖9-7a1/14/202338b、曲柄軸豎直，曲柄連桿在水平面內(nèi)運(yùn)動，該機(jī)構(gòu)可置于前置式收割機(jī)上。如珠江2號、工農(nóng)108。c、用在前置式收割機(jī)上。曲柄連桿機(jī)構(gòu)置于割臺的后方。東風(fēng)-5圖9-7b）c)1/14/202339d.曲柄－連桿－搖桿－短連稈（導(dǎo)桿）－割刀e.曲柄－連桿－擺臂－扭軸－擺臂－短連桿－割刀f.曲柄滑塊：由曲柄、滑塊、滑道及導(dǎo)向器組成。曲柄回轉(zhuǎn)時，套在曲柄上的滑塊（或軸承）帶動割刀作往復(fù)運(yùn)動。結(jié)構(gòu)簡單，占據(jù)空間較小，但滑道磨損快。KS-3.8用的即是。圖9-7d)f)1/14/2023402.擺環(huán)機(jī)構(gòu)：擺環(huán)機(jī)構(gòu)由一個斜裝在主軸上的擺環(huán)的帶動擺軸擺桿來帶動割刀，把回轉(zhuǎn)運(yùn)動變?yōu)橥鶑?fù)運(yùn)動。如圖9-8擺環(huán)機(jī)構(gòu)1.主軸2.擺軸3.擺叉4.擺環(huán)5.擺桿6.導(dǎo)桿圖9-81/14/202341在主軸mm的一端折轉(zhuǎn)一個α角（或安裝一個斜孔套）稱其為斜軸。在斜軸上裝有軸承，在軸承外部裝有雙銷軸的擺環(huán)。擺叉與雙銷軸鉸接。主軸軸線、擺環(huán)軸線、擺叉軸線三者必交于一點(diǎn)O。主軸mm旋轉(zhuǎn)時，擺環(huán)不轉(zhuǎn)，而繞其中心作球面擺動。1/14/202342a.擺環(huán)Q⊥圖面，ωt=0o,擺環(huán)銷軸線于垂線夾角為αb.ωt=90o,Q角＝90o

又AA⊥c.ωt=180o，Q⊥圖面，擺環(huán)軸線AA和垂線在另一側(cè)成α角（-α）d.ωt=270o,AA⊥Q角＝90o+αe.ωt=360o，擺環(huán)恢復(fù)到ωt=0o位置，這樣把回轉(zhuǎn)運(yùn)動變成了往復(fù)擺動，擺動范圍為2α角。a）b)c)d)圖9-9擺環(huán)的結(jié)構(gòu)原理1/14/2023433.行星齒輪傳動機(jī)構(gòu)：德國Deutz-FahrM1102聯(lián)收機(jī)應(yīng)用該機(jī)構(gòu)。組成：由直立曲柄軸套在曲柄（轉(zhuǎn)臂）上的行車輪，固定在行星齒輪上的軸銷，和固定齒圈組成。原理：當(dāng)曲柄（圖a）繞軸心回轉(zhuǎn)時，行星輪在齒圈上滾動，由于行星齒輪的節(jié)圓直徑是固定齒圈節(jié)圓直徑的一半，且銷軸置于割刀的運(yùn)動方向線上，則曲柄回轉(zhuǎn)時，銷軸在割刀的運(yùn)動方向線上往復(fù)運(yùn)動。其行程等于齒圈節(jié)圓直徑。（D齒＝2C齒Zd＝2Zc轉(zhuǎn)臂的長f＝曲柄e的長度＝行星齒輪半徑，＝1/4固定齒圈的直徑。故在同一時間內(nèi)轉(zhuǎn)臂f的轉(zhuǎn)角恒為曲柄轉(zhuǎn)角的一半）。如圖9-10

特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，導(dǎo)桿頭不受垂直方向的分力。適用于配置在多收割機(jī)上。1/14/2023441/14/202345右圖9-10行星齒輪傳動機(jī)構(gòu)a）

a－割刀桿b－刀頭c－行星齒d－固定內(nèi)齒圈e－曲柄f－轉(zhuǎn)臂1/14/202346

圖9-10行星齒輪傳動機(jī)構(gòu)b）a－割刀桿b－刀頭c－行星齒輪d－固定內(nèi)齒圈e－曲柄f－轉(zhuǎn)臂1/14/202347（三）往復(fù)式切割器的工作原理和參數(shù)分析。1、刀片幾何形狀的分析（莖稈被刀桿夾住的條件）a－刀片寬度b－刀片頂寬h－刀片高度α－切割角（滑切角）圖9-11動刀片尺寸1/14/202348

當(dāng)a一定時，α↑，h↓切割阻力p↓α↓，h↑切割阻力p↑α：15°→45°但α↑↑，將引起莖稈沿刀口滑出，造成夾持不穩(wěn)，切割不可靠。故以莖稈被刀片夾住的條件為據(jù)來分析α的合理值。莖稈在被夾持中，在兩刀刃的接觸處A、B正壓力N1、N2，摩擦力F1、F2（F1＝tgφ1F2=N2tgφ2）則莖稈被夾持住的條件為，作用于莖稈的合力R1、R2必在同一條直線上。圖9-12α角增大，切割阻力減小的原因a－v1增大，b－ir減小1/14/202349圖9-13切割10株小麥的阻力變化曲線1/14/202350圖9-14夾持莖稈的受力分析從圖中可知，（對頂角）（三角形三內(nèi)角和為180°）在△AOB中θ+φ1＋φ2＝180°①其中φ1、φ2分別為動定刀片對莖稈的摩擦角。從□OACB中可知，∠OAC=∠OBC＝＝90°（法向與切向夾角）∴θ＋α＋β＝π＝180°②將以上兩式聯(lián)立得，莖稈被夾持的起碼條件為φ1＋φ2≥α＋βα、β分別為動定刀切割角。1/14/202351結(jié)論：動定刀的切割角和必須小于、充其量等于動定刀對莖稈的摩擦角之和。只有這樣才能保證莖稈被夾持住的條件。經(jīng)測定：φ1＋φ2＝45°～52°標(biāo)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的α動＝29°β＝6°15′α＋β<φ1＋φ2符合夾持切割條件。2、割刀運(yùn)動分析⑴曲柄連桿機(jī)構(gòu)(滑塊)的割刀運(yùn)動雖然在實(shí)際應(yīng)用中多采用偏置曲柄連桿機(jī)構(gòu)，但當(dāng)h/l↓↓或→0,h/l↓↓或→0時，則割刀運(yùn)動接近或等于對心曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。當(dāng)h/l<1/10時，偏距對割刀位移、速度和加速度的影響可以忽略不計(jì)，其運(yùn)動簡化對于運(yùn)動分析足夠準(zhǔn)確。1/14/202352

這樣，我們分析曲柄連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動規(guī)律，便可將割刀運(yùn)動視為曲柄銷A(圖9-15b)在割刀運(yùn)動線上的投影，為一簡諧運(yùn)動。取坐標(biāo)如圖9-15a，并規(guī)定曲柄有第Ⅱ象限的水平位置順時針轉(zhuǎn)動。圖9-15機(jī)構(gòu)簡圖a及運(yùn)動分析b1/14/202353則割刀位移x。速度vx加速度ax分別為：x＝－rcosαtvx＝dx/dt＝rωsinωtax＝dvx/dt＝rω2cosωt依此繪圖，可得x、vx、ax隨曲柄轉(zhuǎn)角ωt的變化曲線，如右圖：圖9-16x、vx、ax隨曲柄轉(zhuǎn)角ωt的變化曲線1/14/202354由上看出：x＝f（t），VX=f（t），aX=f（t）那么割刀的速度，加速度與位移的關(guān)系呢？見以下分析：VX＝rωSinωt＝rω＝rω＝ω＝ω兩邊平方化簡，即將其移向便得：VX2＝ω2(r2-x2)VX2/ω2＝r2-x2，＋＝1可見，速度VX與位移x的關(guān)系為橢圓方程式，其長半軸為rω，短半軸為r如右圖中實(shí)踐所示。圖9-17vx、ax隨位移x的變化曲線1/14/202355為繪圖方便，僅將縱坐標(biāo)的比例縮小，即選取繪圖比例λ＝1/ω。那么，速度在圖上的尺寸y＝rω×1/ω＝r。則割刀速度即成為半圓弧曲線。這時圓弧上任意點(diǎn)y坐標(biāo)與ω之積則才是該點(diǎn)的割刀速度。VX＝y(tǒng)iω同樣可推得：aX＝rω2Cosωt＝-ω2（-rCosωt）＝-ω2x∵X＝-rCosωt即加速度與位移按直線規(guī)律變化。此直線通過原點(diǎn)，其斜率：tgθ＝（-rω2）/r＝-ω21/14/202356⑵擺環(huán)機(jī)構(gòu)的割刀運(yùn)動：通過推導(dǎo)，擺環(huán)機(jī)構(gòu)為位移X，速度VX加速度ax方程式如下：X=-σrCosωtVX=μrωSinωtax＝γrω2Cosωt※推導(dǎo)見參考書3P10-14,1.P18－20，式中σ、μ、γ均為擺環(huán)偏角α和主軸轉(zhuǎn)角ωt的函數(shù).σ＝1/[Cosα]μ＝＝σ3Cos2αγ＝＝σ3Cos2α（3σ2－2）圖9-18割刀行程1/14/202357結(jié)論：①α＜24°06′時，割刀的運(yùn)動速度、加速度的變化接近曲柄連桿機(jī)構(gòu)。見圖9-19②α＞24°06′時，加速度圖有變化（和曲柄連桿相比）在主軸轉(zhuǎn)一周時，曲柄連桿機(jī)構(gòu)有兩個最大值（在死點(diǎn)），而擺環(huán)機(jī)構(gòu)有六個（以α＝25°為例，0°、38°、142°、218°、322°、360°）使機(jī)器振動加劇，故一般α取15°～18°③運(yùn)動情況并不比曲柄連桿機(jī)構(gòu)好，主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊。④割刀行程：s=2r=2kLSinα，式中：k尺寸誤差和間隙對行程影響的修正系數(shù)1.02－1.1。L-擺臂長度α－擺環(huán)擺角行星齒輪機(jī)構(gòu)，搖桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動和曲柄連桿架構(gòu)類同。1/14/202358a）b）

圖9-19擺環(huán)機(jī)構(gòu)割刀運(yùn)動規(guī)律a.曲柄連稈機(jī)構(gòu)b.擺環(huán)機(jī)構(gòu)（a＝15°）c.擺環(huán)機(jī)構(gòu)（a＝25°）1/14/2023593、切割速度分析⑴切割速度圖的繪制：a.普通Ⅰ型切割器的切割速度如圖9-20：①先繪制動刀片在左上點(diǎn)的位置圖，并注出刃線符號ab。②繪出在右上點(diǎn)位置的定刀片圖形。③以刀刃的下端點(diǎn)a為基準(zhǔn)，畫出割刀速度圖（以曲柄為半徑作半圓）。④繪出刃線a電向右移動到與定刀片相遇的a點(diǎn)（開始切割）時的切割速度Va（有a1向圓弧作垂線）。⑤繪出刃線b點(diǎn)移動到于定刀片相遇的b1點(diǎn)（切割完了）時的切割速度Vb（有a2向圓弧作垂線）。圓弧VaVb是割刀在割莖稈過程中的切割速度范圍。1/14/202360.據(jù)上圖分析可知（從實(shí)際結(jié)構(gòu)看也是如此），夾持切割，只有動定刀相遇才進(jìn)行切割?！嗥胀á裥偷膶?shí)際切割速度僅為o～rω～o中的一段VaVb。圖9-20普通Ⅰ型切割器切割速度圖1/14/202361b.普通Ⅱ型：s=2t=2t0=152.4mm.割刀在一個行程中與兩個定刀相遇，因而有兩個切割速度范圍Va1、Vb1，即Va2、Vb2圖9-21普通Ⅱ型切割器的切割速度圖1/14/202362c.低割型：割刀在一個行程中與三個定刀片相遇，∴有三個切割速度范圍：Va1Vb1、Va2Vb2、Va3Vb3，其中Va1＝0，Vb3＝0∴切割性能較差工作中常有部分莖稈撕裂扯斷，出現(xiàn)堵刀?！鄧鴺?biāo)中沒有這種類型。為低割型消除V＝0，則采用刀桿壓住刀刃一部分。圖9-22低割型切割器的切割速度圖1/14/202363超行程型：S↑（86.2－90.2）（90～104）而t=t0=76.2mm∴切割性能↑V切↑短行程型：定刀寬b定↑n↑S↓（63.5，70.5mm）∴V切↑,進(jìn)程H↓,茬↓Vj↑主要用于牧草收割機(jī)。4.割刀平均速度：從以上分析可知，割刀速度為一變值，使用頗為不便，故引入割刀平均速度Vp的概念。用以表示割刀速度的大小。Vp＝＝（∵每分鐘n轉(zhuǎn)，每轉(zhuǎn)2s位移，∴Vp＝＝＝又因s=2r）式中：n－割刀曲柄轉(zhuǎn)速，s＝割刀行程r＝曲柄半徑是確定割刀曲柄轉(zhuǎn)速的重要參數(shù)，割草機(jī)、割曬機(jī)Vp↑

，聯(lián)收機(jī)Vp↓，1～2m/s1/14/2023645.割刀進(jìn)距對切割器性能的影響a、割刀進(jìn)距：割刀完成一次行程的時間內(nèi)，機(jī)器前進(jìn)的距離，用H表示。H=60Vm/2n＝30vm/n或H＝πvm/ω（∵ω＝πn/30∴30/n＝π/ω）其中為一個進(jìn)程所需時間。式中，Vm機(jī)器前進(jìn)速度m/s；n曲柄轉(zhuǎn)速r/min；ω曲柄角速度1/s。b、切割圖：動刀片（刃部）對地面的掃描面積叫切割圖。（刀片的絕對運(yùn)動軌跡）①分析：收獲機(jī)械工作時，割刀作往復(fù)運(yùn)動－相對運(yùn)動。又要隨機(jī)子作前進(jìn)運(yùn)動－牽連運(yùn)動。其絕對運(yùn)動則是兩者的合成。所以，用作圖法畫出動刀片的絕對運(yùn)動軌跡，也就是得到了切割圖。1/14/202365②作圖步驟：（a）畫出兩個相鄰定刀片的中心線和刃線軌跡。（b）據(jù)給定參數(shù)Vm及n，按公式H＝30vm/n計(jì)算出H，畫上三根間隔為H的橫線。（c）、畫出動刀片的原始和走過兩行程后的位置。（d）、以動刀原始位置的刃部A點(diǎn)為基準(zhǔn)，用作圖法畫出該點(diǎn)的軌跡線。圖9-23普通Ⅰ型切割器的切割圖1/14/202366※以A點(diǎn)為始點(diǎn)，以曲柄半徑r為半徑作圖，把圓弧分成n等分；并以1、2、3、……n作標(biāo)記。※在動刀片的進(jìn)距線上，也分成相同的等分?jǐn)?shù)，同樣由下而上用1、2、3……n作標(biāo)記?！趫A弧的各等分點(diǎn)縱向平行線，從進(jìn)距的各等分點(diǎn)畫橫向平行線，找出同樣標(biāo)記的縱、橫線的交點(diǎn)并連成光滑的曲線，即為動刀片A點(diǎn)的軌跡線?！?yàn)椋镀沁M(jìn)行平動的，所以，刀片上各點(diǎn)的運(yùn)動軌跡均相同，只需按A點(diǎn)的軌跡圖形進(jìn)行平移復(fù)制。動刀片作回程時的軌跡。，只需把軌跡樣板翻轉(zhuǎn)使用即可畫出，刀片的刃線AB及CD所掃過的面積，即為我們所求得切割圖。1/14/202367③關(guān)于切割圖的分析說明：在切割圖中可見：在稱之為切割面的相鄰兩刀片間的面積內(nèi)分為三種情況：（a）、一次切割區(qū)（Ⅰ）：作物被動刀片推至定刀片刃口處而被切割。位于該區(qū)中的莖稈在切割前發(fā)生的彎曲稱橫向彎斜。Ⅰ區(qū)也稱掃過區(qū)。（b）重切區(qū)（Ⅱ）：割刀的AB和CD刃線均通過此區(qū)，有可能將割過的殘茬重割一次。Ⅱ區(qū)也叫重復(fù)區(qū)。（c）、空白區(qū)（Ⅲ）：割刀刃線沒有在此區(qū)通過。該區(qū)的谷物被割刀推向前方的下一次的一次切割區(qū)內(nèi)，在下一次切割中成束的被切斷。Ⅲ區(qū)中莖稈在切割前發(fā)生的彎斜，稱縱向彎斜，所以，割茬較高，切割，切割阻力較大。如空白區(qū)太長，有的莖稈被推倒，造成漏割。1/14/202368結(jié)論：空白區(qū)和重割區(qū)對切割性能都有不良影響。所以盡量↓。進(jìn)距H↑則Ⅲ↑Ⅱ↓相反H↓則Ⅲ↓Ⅱ↑刃高h(yuǎn)↑則Ⅲ↓Ⅱ↑相反h↓則Ⅲ↑Ⅱ↓谷物收割機(jī)H=1.2～2h；谷物聯(lián)收機(jī)H＝1.5～3h；割草機(jī)H=1.1～1.5h；H－進(jìn)距，h－刀高5、切割器的功率計(jì)算：N=Ng＋Nk，Ng=(PS)式中：Vm－機(jī)器前進(jìn)速度m/s,B-割副m，Lo－切割每米2的莖稈所需功率Kg·m/m2,割小麥Lo=10-20,牧草Lo＝20－30Nk與切割器的安裝技術(shù)狀態(tài)有關(guān)，一般每米割幅所需空轉(zhuǎn)功率為0.8～1.5馬力。1/14/2023696、割刀慣性力平衡：慣性力使機(jī)器震動，影響零部件的使用壽命和工作質(zhì)量。

⑴慣性力部分平衡法：如圖9-24所示，在曲柄對面增加配重，利用其離心慣性力來平衡割刀的部分往復(fù)慣性力。其理論計(jì)算是一種近似算法，其理論基礎(chǔ)是假設(shè)連桿的1/3部分同曲柄銷作圓周運(yùn)動，2/3部分同割刀作往復(fù)運(yùn)動，水平方向慣性力平衡方程式：Pd+PqCosφ＝PpCosφ圖9-24割刀部分平衡分析1/14/202370

式中Pd－割刀與2/3連稈部分的往復(fù)慣性力，Pd＝（Md+2/3Ml）rω2Cosφ其中Md－割刀質(zhì)量Ml－連稈質(zhì)量r為曲柄半徑，ω為曲柄角速度，φ為曲柄轉(zhuǎn)角Pq－曲柄銷與1/3連桿的離心慣性力，Pq＝(Mq+1/3Ml)rω2Pp-配重后曲柄盤所產(chǎn)生的離心慣性力，Mp為曲柄盤的質(zhì)量，rp為曲柄圓盤重心的旋轉(zhuǎn)半徑，代入上式并化簡后即得：λ（Md＋2/3Ml）r＋(Mq＋1/3Ml)r＝Mprp又∵全平衡時將導(dǎo)致離心力在垂直方向的更大不平衡，使機(jī)器上下振動，因此只要求往復(fù)慣性力平衡程度λ＝0.25～0.5，故給上式的左邊第一部分乘以λ。（2）慣性力全平衡法：參見教材

1/14/202371四、圓盤式切割器的割刀運(yùn)動和參數(shù)分析㈠割刀運(yùn)動分析：圓盤式切割器的割刀運(yùn)動，既有刀盤相對于機(jī)架的回轉(zhuǎn)運(yùn)動，又有隨機(jī)子的前進(jìn)運(yùn)動，所以為其二者的合成。刀片的某一點(diǎn)絕對軌跡為余擺線，刀片刃線所掃過的面積為余擺帶。設(shè)刀盤中心－為o水平向右－x垂直向上－y

ω逆時針旋轉(zhuǎn)圖9-25刀片運(yùn)動軌跡1/14/202372則，相鄰刀片各內(nèi)、外端的位移方程如下：第一刀片內(nèi)端a的位移方程為：Xa=rCos(ωt＋β)Ya＝Vmt＋rSin(ωt＋β)式中：r－刀片內(nèi)端點(diǎn)半徑，β－刀片內(nèi)外端點(diǎn)對盤心的夾角，ω－刀盤回轉(zhuǎn)角速度，t－刀盤轉(zhuǎn)過的時間，Vm－機(jī)器前進(jìn)速度外端b的位移方程：Xb＝RCosωtYb＝Vmt＋RSinωt式中R-刀片外端點(diǎn)直徑。第二刀片的位移方程：Xc＝rCos(ωt＋β-α)Yc＝Vmt＋rSin(ωt＋β-α)Xd＝RCos(ωt-α)Yd＝Vmt＋RSin(ωt-α)式中α為相鄰刀片間的夾角1/14/202373（二）割刀轉(zhuǎn)速的確定：

割刀轉(zhuǎn)速依切割速度而定。無支承切割V＝25～50m/s，有支承V＝4～10m/s。現(xiàn)以速度最低的內(nèi)端點(diǎn)a為基準(zhǔn)確定割刀轉(zhuǎn)速。如圖9-26所示的速度△中，依余弦定理可得：Va＝∵Vm垂直于水平線（起始回轉(zhuǎn)位置）rω垂直于r，且與X軸間的夾角應(yīng)為ωt＋β?！鄏ω與Vm的夾角也為ωt＋β。又∵cos（180°-α）＝-cosα圖9-26切割速度分析Va1/14/202374

討論：當(dāng)ωt＋β＝π＋2kπ（k＝0、1、2……n）時，Cos(ωt＋β)取得最小值-1，也即Va↓Vamin＝rω-Vm（平方差公式）從中得出：ω＝這里以割刀應(yīng)有的割刀速度Vd代替Vamin則：ω＝又因，ω＝所以，n＝㈢刀片數(shù)m的確定圓盤式切割器的刀片數(shù)目是根據(jù)割刀進(jìn)距H（圓盤轉(zhuǎn)一周時，機(jī)器的前進(jìn)距離）與在一個進(jìn)程中各刀片余擺帶的縱向?qū)挾戎蚼h相等而確定的。H＝mh，H＝Vm60/n＝Vm60/（30ω/π）＝2πVm/ω

m＝H/h＝Vm60/nh或m＝2πVm/ωhh－切割圖的余擺帶縱向?qū)挾?。（刀片高度）n－割刀轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)/分ω－割刀角速度。）

1/14/202375第四節(jié)撥禾器一、種類、構(gòu)造及應(yīng)用二、撥禾輪的工作原理和參數(shù)確定三、扶禾器1/14/2023761.種類分為撥禾輪、扶禾器及其它類型其中撥禾輪包括普通壓板式和偏心彈齒式；扶禾器包括扶禾器（垂直面型、傾斜面型）、鏈齒式撥禾器及撥禾帶；其它型式包括摟耙式、星輪式、八角輪式。2.構(gòu)造原理及應(yīng)用：⑴撥禾輪、星輪式、八角輪多用于小麥?zhǔn)斋@機(jī)械。⑵摟耙式用于成堆鋪放的谷物收獲。⑶齒帶式(撥禾帶)用于稻麥?zhǔn)斋@.1/14/202377⑷撥禾鏈用于玉米等高桿作物收獲.其中b用于立輥式,c用于臥輥式玉米收獲機(jī).bc圖9-27a撥禾帶b、c撥禾鏈1/14/202378

⑸扶禾器:主要用于稻麥作物的收獲,且多用于立式割臺上.對撥禾輪難以與輸送器配合，發(fā)生干涉，對嚴(yán)重倒伏的作物難以適應(yīng)的問題有較好的解決。特別對水稻收獲機(jī)有著重要的意義。扶禾器是利用裝在鏈條上的撥指貼著地面從根部插入作物從中，由下至上將倒伏作物扶起，而不是像撥禾輪那樣從作物的頂端插入，因此有較強(qiáng)的抗倒伏能力和梳理、整齊莖稈的作用。在輔助撥禾裝置的作用的配合下，使莖稈在扶持狀態(tài)下切割，然后進(jìn)行交接輸送，能保持莖稈直立，禾層均勻不亂，較好的滿足了半喂入式聯(lián)合收割機(jī)的要求。

1/14/202379扶禾器的鏈條在位于割刀前方與水平面成60o～78o角的傾斜鏈條中回轉(zhuǎn)，鉸接在鏈條上的撥指受鏈盒導(dǎo)軌的控制，可伸出和縮進(jìn)，根據(jù)鏈條回軌所在平面的不同分為傾斜面型和垂直面型。1/14/202380二、撥禾輪的工作原理和參數(shù)確定（一）撥禾輪的運(yùn)動軌跡圖9-28撥禾輪的運(yùn)動軌跡1/14/202381撥禾輪工作時，撥禾輪的運(yùn)動由機(jī)器的前進(jìn)運(yùn)動和撥禾輪繞軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動的合成。其運(yùn)動軌跡可用作圖法求得。（如圖）為A點(diǎn)的軌跡。⑴先將A點(diǎn)回轉(zhuǎn)的圓周作m等分（該圖為12等分）

⑵求出撥板轉(zhuǎn)一等分時間間隔內(nèi)機(jī)器前進(jìn)的距離s.⑶由1點(diǎn)沿機(jī)器的前進(jìn)方向量取長度為S的線段，線段的端點(diǎn)1′即為撥禾板上的點(diǎn)A0點(diǎn)在轉(zhuǎn)過一等分圓周時的絕對位置。同理由2、3m也沿前進(jìn)方向依次量取長度分別為200ms的線段，端點(diǎn)2′，3′m′即分別為點(diǎn)A0轉(zhuǎn)過2，3，m等分圓周時的絕對位置。⑷連接點(diǎn)1′，2′，3′，m′1就得到撥禾輪壓板上A0點(diǎn)的運(yùn)動軌跡是一條余擺線。

1/14/202382軌跡曲線上各點(diǎn)切線的方向，就是撥禾板上A0各點(diǎn)在其各位置的絕對速度方向。EE′為余擺線扣環(huán)的最長橫弦。在EE’處的絕對速度為垂直方向，在EE′以上部分，具有向前的水平速度，不能完成撥禾作用。只有在EE′以下部分，才具有向后的水平分速度，才可將作物引向割刀以配合切割。所以，撥禾作用是靠余擺線的扣環(huán)的后半部分來完成的。撥禾速比λλ=，即撥禾輪壓板的圓周速度與機(jī)器的前進(jìn)速度之比。

如圖所示：當(dāng)λ≤1時，軌跡上的任意一點(diǎn)，均不具有向后的水平分速度。只有當(dāng)λ〉1時，才形成余擺線的扣環(huán)，也才有可能將作物莖稈引向割刀進(jìn)行切割，并在割斷后斷續(xù)向后推送莖稈，以免在割刀上發(fā)生堵塞和堆積。

1/14/202383H－撥禾輪安裝高度h－割茬高度圖9-29不同λ值時，撥禾板運(yùn)動軌跡的形狀1/14/202384（二）撥禾輪壓板的運(yùn)動分析：設(shè)以撥禾輪軸心O0地面的投影點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)O,以地面線沿前進(jìn)方向?yàn)閤軸，以過原點(diǎn)向上垂線為y軸，且ω為逆向，則壓板的端點(diǎn)方程為：則水平分速度及垂直分速度為1/14/202385(三)撥禾輪對谷物的作用要使撥禾輪具有較好的工作質(zhì)量，除了必須滿足λ＞1外，還應(yīng)能滿足工作過程中不同階段的要求：為減少撥板對谷物的撞擊損失，進(jìn)入禾叢時Vx=0。切割時，應(yīng)扶持作物莖稈，以配合切割，避免向前推倒莖稈。莖稈割斷后，撥禾輪要繼續(xù)穩(wěn)定的向后推送，既要清掃割刀，又要防止工作物向前傾翻，或向前挑起。1.垂直插入谷物的條件移項(xiàng)得:1/14/202386據(jù)上式則即得:（作物成熟度高，易落粒時的撥禾輪軸安裝高度公式）此式就是要求垂直插入時，各參數(shù)間的關(guān)系式。當(dāng)λ、R、h一定時，收獲不同高度作物時，H應(yīng)調(diào)整。2.清掃割刀和穩(wěn)定推送（鋪放）的條件：當(dāng)作物莖稈被割斷后，要求撥禾輪繼續(xù)起推送作用，使其離開割刀、并整齊的向后鋪放在割臺上。如果這時撥禾板的作用點(diǎn)位于已割作物的稍前方，就能將莖稈穩(wěn)定的向后推送，直到與撥禾輪1/14/202387圓周相切的位置。如果壓板作用點(diǎn)過高，清掃割刀的作用減弱，過低則割斷的作物可能會繞撥板向前翻轉(zhuǎn)或被挑起，造成損失。據(jù)測定，已割斷作物的重心的位置，一般在頂部向下1/3處，則安裝高度H：討論：⑴當(dāng)作物成熟度高、籽粒易脫落時，按以上插入為主，穩(wěn)定排送為輔安裝。⑵當(dāng)作物成熟度低、植株較高時，則以穩(wěn)定推送為主，垂直插入為輔安裝。1/14/2023883.撥板作用范圍和撥禾輪水平位置分析撥板的工作過程如圖所示：撥板由點(diǎn)進(jìn)入禾叢，隨后將禾稈撥向切割器，當(dāng)撥板轉(zhuǎn)至豎直狀態(tài)時，切割器將禾稈切斷后，撥板沿圓弧軌跡（∵禾稈已上臺，撥板推禾軌跡為圓弧軌跡）將谷物推向割臺。由此分析可知，撥板的作用范圍僅為扣環(huán)的一半，若設(shè)扣環(huán)寬度為b，則：圖9-30撥禾輪撥禾范圍分析1/14/2023891/14/202390現(xiàn)在分析撥禾輪軸機(jī)對于割刀前后移動對撥禾性能的影響。a.倒伏角:倒伏作物莖稈根部與谷穗頂部的連線與鉛垂線的夾角.b.扶起角:自割刀端點(diǎn)在地面的投影點(diǎn),向余擺線扣環(huán)所作的切線與鉛垂線的夾角,稱為扶起角.它表示了作物能被扶起的極限角度.c.推送角:作物被割斷后,作物與半徑為R的圓周相切的位置,就是撥禾板推送作物莖稈的最后位置.此時莖桿與鉛垂線的夾角為推送角.當(dāng)撥禾板在A1點(diǎn)接觸的莖稈被引導(dǎo)到余擺線扣環(huán)相切的位置A2點(diǎn)時,割刀尚未達(dá)到C4點(diǎn)時,則隨著撥板的提升,莖稈將發(fā)生“回彈”,∴莖稈不發(fā)生回彈時撥禾輪軸的最大前移量是:1/14/202391為撥板離開禾叢高度線的位置角,

a為輪軸最大前移量(入禾角)

圖9-31撥禾輪前后移動對扶起和推禾作用的影響a.軸心在切割器正上方(扶起角與推禾角一般大)b.軸心前移(扶起角變小推禾角變大)c.軸心后移(扶起角變大推禾角變小)1/14/202392討論:①撥禾輪軸心前移可增加撥板的作用范圍，但推禾作用減弱。在臥式割臺上不宜前移，以免影響推禾，一般位于切割器正上方。在螺旋割臺上，由于螺旋直徑較長，撥禾輪撥板不可能接近切割器?！鄳?yīng)前移。但其最大前移量，以防回彈，減少損失。②收順向倒伏的作物時，撥禾輪應(yīng)適當(dāng)向前向下。③收逆向倒伏的作物時，應(yīng)將撥禾輪少許向后。④視作物高度的變化，撥禾輪的高度應(yīng)作相應(yīng)的調(diào)整。⑤少許調(diào)整撥禾輪軸時，扶起作用和推送作用是互相矛盾的。為使同時具有較大的扶起和推送。則應(yīng)使λ↑，或D↑.4.撥禾輪作用程度：1/14/202393

定義：撥禾輪回轉(zhuǎn)一周，各撥板的作用長度或撥距與撥禾輪撥程s之比。（撥禾輪轉(zhuǎn)一周時，收割機(jī)的前進(jìn)距離）,用表示:其中z:壓板數(shù)z=4～6，

各個撥板的作用范圍，

而

而

1/14/202394討論：①η∝Z、λ及②z↑,結(jié)構(gòu)復(fù)雜，打擊谷穗↑則落粒損失↑z=4～６③λ↑↑，對穗部沖擊力↑則“回彈”↑，損失↑，∴按公式計(jì)算，多用0.3．原因是作物在田間生長有一定的密度，故可利用谷物相互推擠現(xiàn)象．（四）撥禾輪的主要參數(shù)的確定１．轉(zhuǎn)速nn的設(shè)計(jì)選擇，依據(jù)是，↑→↑↑∴受兩方面的限制．①一定時，↑→↑→沖擊↑→落粒損失↑↑∴對小麥：＜３m/s,秈稻＜1.5m/s當(dāng)↑時，應(yīng)適當(dāng)↓以保證適宜．λλ1/14/202395②當(dāng)↓，（∵產(chǎn)量↑，動力N↓，擋位），雖然＜３m/s(小麥),但↑↑→回彈→損失增加?！嘈←溌?lián)收機(jī)＝1.2～2.0,水稻聯(lián)收機(jī)＝1.3～2.3,六板式較小些＝1.5～1.6四板式＝1.6～1.85↑,可↓,↓,可↑,作物成熟度↑時可↓,反之可↑.當(dāng)確定后可求n:而,R為撥禾輪半徑

1/14/202396※Vm的確定,該機(jī)器生產(chǎn)率,割幅,配套動力等而定，為使撥禾輪能適應(yīng)不同的情況，具有的性能，n應(yīng)可調(diào)。2.直徑D在分析撥禾輪的工作過程時，為滿足垂直插入和穩(wěn)定推送兩個要求，我們分別推導(dǎo)出兩個公式：H=L-h＋R/λH=R+2/3(L－h(huán))聯(lián)立求解：R（1－1/λ）＝1/3（L－h(huán)）或該式可用來設(shè)計(jì)校核，也可根據(jù)機(jī)器的Vm及λ算出。然后用該式校核。1/14/202397

討論：D的確定，還須考慮割臺型式等其他因素，如在裝有割臺攪龍的機(jī)子上，為收低矮質(zhì)優(yōu)的作物，避免撥禾輪調(diào)至最低位置時與攪龍的割刀相碰，留有10～15mm的安全間隙，加之裝有彈齒紋刀比一般輸送帶式割臺尚小。在水稻聯(lián)收機(jī)上為減輕重量適應(yīng)水田工作，D也需適當(dāng)減小。目前，小麥聯(lián)收機(jī)上，D=900～1200mm，水稻聯(lián)收機(jī)上，D＝900mm3.高低調(diào)節(jié)范圍SS＝Hmax－Hmin＝（Lmax－h(huán)＋h/λ）－（Lmin－h(huán)＋R/λ）＝Lmax－Lmin一般機(jī)器上，s＝500－600mm。1/14/202398（一）類型及構(gòu)造：（見前邊簡圖）1。傾斜面型，扶禾器的鏈條在一個傾斜平面內(nèi)回轉(zhuǎn)。這種扶禾器以鏈條正面寬度進(jìn)入作物叢，上下鏈輪間裝有導(dǎo)軌，撥禾用鏈節(jié)銷與鏈條鉸鏈。當(dāng)撥指頭部的導(dǎo)塊在靠近下鏈輪處進(jìn)入導(dǎo)軌時，撥指從盒內(nèi)伸出，當(dāng)撥指頭在靠近上鏈輪處脫離導(dǎo)軌時，縮進(jìn)鏈盒，縮節(jié)點(diǎn)可根據(jù)作物的高度來調(diào)節(jié)。相鄰兩鏈盒的撥指是成對排列工作的。特點(diǎn)：撥指和導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)簡單，撥指伸出時運(yùn)動平穩(wěn)。但相鄰兩個鏈盒“無撥指工作區(qū)”的寬度較大（約400mm）所以莖稈的歪斜較大，不利于實(shí)行距和矮稈作物。為能在扶持狀態(tài)下切割作物，并將已割作物從割刀上方迅速清除，傾斜面型扶禾器在扶禾鏈輪和割刀之間裝有由橡膠指傳送帶和1/14/202399伸縮桿撥禾器組成的輔助扶禾裝置。倒伏的莖稈在被撥指摟起引向切割器的過程中，先與橡皮指接觸，在橡皮指的作用下，長莖稈作物增加了一個扶持點(diǎn)，矮稈作物則在橡膠指扶持下切割。已割斷的莖稈在伸縮桿撥禾器的作用下迅速從割刀上方撥開進(jìn)入中間輸送根部夾持鏈。2.鉛垂面型扶禾器①構(gòu)造原理：其鏈條在一個鉛垂面內(nèi)回轉(zhuǎn)，這種扶禾器以鏈盒的倒面寬度進(jìn)入作物叢，每根鏈條的左右兩邊都鏈接有撥指。在靠近下鏈處，當(dāng)撥指頭部的導(dǎo)塊（與撥指面相垂直）進(jìn)入到鏈盒內(nèi)的導(dǎo)軌時，逼近撥指繞與鏈節(jié)銷垂直的銷軸旋轉(zhuǎn)到與鏈條運(yùn)動平面相垂直的平面內(nèi)，依次由鏈盒的左右側(cè)伸出扶禾。在靠近上鏈輪處，當(dāng)撥指的導(dǎo)塊1/14/2023100脫離導(dǎo)軌時，撥指縮進(jìn)鏈盒，在鏈盒內(nèi)向下空行。②特點(diǎn)：最大優(yōu)點(diǎn)是進(jìn)入作物叢的鏈盒寬度較窄（一般為48mm），這樣作物的橫向傾斜小。缺點(diǎn)是：撥指伸出時要以鏈條回轉(zhuǎn)平面橫向翻轉(zhuǎn)90°，而且是在極短時間內(nèi)，（0.05秒左右）完成的，撥指對導(dǎo)軌及作物的撞擊速度以及加速度都較大，其運(yùn)轉(zhuǎn)不如傾斜型平穩(wěn)。導(dǎo)軌進(jìn)口處的安裝精度要求較高，左右撥指也不能互換,該裝置適合于行距較窄的作物收獲，（130～200mm）,可避免作物產(chǎn)生破穴分禾,致使矮稈作物橫向傾斜過大,造成漏割或落穗損失.而日本水稻是寬行(300～330mm)栽插,聯(lián)收機(jī)對行收獲,且高(750～900mm),故普遍采用傾斜面型.1/14/2023101※垂直面型在鏈盒和割刀間裝有上下兩個撥禾齒輪,起輔助扶禾作用,莖稈在撥禾齒輪扶持下被切割后,立即由橫向輸送鏈沿直立擋板導(dǎo)入送到割臺一端,而后轉(zhuǎn)90°彎過渡到中間輸送鏈提升再交給脫粒夾持器.(二).撥指尖的運(yùn)動軌跡如圖ab曲線段為摟禾軌跡，bc直線段為其扶禾軌跡。設(shè)下鏈輪中心在地面的投影點(diǎn)為O，x指向機(jī)子前進(jìn)方向，y

軸垂直向上。圖9-32傾斜面型扶禾器撥指間的運(yùn)動軌跡1/14/2023102撥指尖在最下位置的a處為起始機(jī)位。其軌跡方程為：當(dāng)時，摟禾軌跡方程為：時，當(dāng)扶禾軌跡方程為:為下鏈輪轉(zhuǎn)角；r為下鏈輪半徑；l為撥指長度H為撥指最下位置時的離地高度1/14/2023103（三）扶禾作用：傾斜面型和鉛垂面型扶禾軌跡均為一直線。直線的方向決定于撥指線速度和機(jī)器前進(jìn)速度的比值（或k）。如圖9-33所示，稱為扶禾速比。（邊角關(guān)系，正弦定理）

（三角函數(shù)推倒公式）圖9-33撥指運(yùn)動速度三角形1/14/2023104討論：1.當(dāng)扶禾軌跡的方向角與倒伏角的傾向相反時，撥指都有將莖稈倒伏角減小的扶禾作用。①.順收割的倒伏角為負(fù)，逆收割的倒伏角為正。②.撥指絕對速度與鉛垂線的夾角偏向前進(jìn)方向?yàn)樨?fù)，偏向后為正。a）b）圖9-34撥指的扶禾作用簡圖ab1/14/20231052.當(dāng)與的傾向相同時，如，撥指有撥禾作用。c）d）cd1/14/20231063.當(dāng)時，則撥指將產(chǎn)生使莖稈倒伏角加大的壓禾作用。e）f）1/14/20231074.當(dāng)莖稈扶起的最終傾角與方向角相等時，莖稈的傾角再也不會改變了。5.順割時，莖稈由一個撥指自下向上將其扶起；逆割時，同一根莖桿要經(jīng)多個撥指的作用，直至有一個撥指進(jìn)入莖稈的下部，才將莖稈自下向上推扶起來。造成對谷物的多次沖擊作用，是造成逆割損失的原因。（四）撥指的速度撥指在伸出摟禾、扶禾和縮進(jìn)鏈盒的過程中，由于對作物穗部的沖擊，梳刷作用，會落粒損失。落粒損失的大小與撥指的速度、作物品種、作物成熟度有很大關(guān)系。對于小麥和粳稻：；稻：其計(jì)算公式：；r,n分別為上鏈輪的半徑和轉(zhuǎn)速。1/14/2023108撥指尖在下鏈輪處的圓周速度比要大的多，傾斜面型撥禾器撥指尖的回轉(zhuǎn)速度與上鏈盒導(dǎo)軌的起始部位的設(shè)計(jì)有關(guān)?？捎脠D解法求得。當(dāng)時，撥尖速度可近7m/s。伸指摟禾的速度過大，會造成將莖稈擊倒或彎折，造成漏扶損失。圖9-35逆割時撥指對穗頭的沖擊次數(shù)1/14/2023109（五）扶禾方程（扶禾器的總體配置和參數(shù)決定）設(shè)撥指由開始撥禾的E點(diǎn)移動到扶禾終點(diǎn)C所經(jīng)歷的時間為T，莖桿被扶成傾角為βn的狀態(tài)，割刀向前運(yùn)動，則將谷物在扶持狀態(tài)下切割。為了作圖直觀起見，利