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本科生畢業(yè)論文
題 目
收獲機(jī)割臺(tái)設(shè)計(jì)
系 別
班 級(jí)
姓 名
學(xué) 號(hào)
答辯時(shí)間 年 月
農(nóng)業(yè)大學(xué) 學(xué)院
目 錄
1 緒論 3
1.1 設(shè)計(jì)背景 3
1.2 設(shè)計(jì)目的 3
1.3國(guó)內(nèi)外研究狀況 4
1.3.1 國(guó)外收獲機(jī)械化技術(shù)與機(jī)具發(fā)展趨勢(shì) 4
1.3.2 國(guó)內(nèi)收獲機(jī)械化技術(shù)與發(fā)展趨勢(shì) 5
2 農(nóng)作物收割機(jī)總體設(shè)計(jì) 6
2.1 農(nóng)作物收割機(jī)的類型定位 6
2.2 農(nóng)作物收割機(jī)的整機(jī)結(jié)構(gòu)及選擇 6
2.3 農(nóng)作物收割機(jī)的工作流程 7
3 參數(shù)設(shè)計(jì)與選擇 8
3.1 收獲機(jī)割臺(tái)設(shè)計(jì)依據(jù) 8
3.2 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 8
3.3 液壓系統(tǒng)系統(tǒng)載荷分析 8
3.4 割幅與作業(yè)速度 11
3.5 谷物收割機(jī)的喂入量 12
4 切割器設(shè)計(jì) 13
4.1 切割器性能要求 13
4.2 切割器選擇 13
4.2.1 往復(fù)式切割器 13
4.2.2 圓盤式切割器 14
4.3 往復(fù)式切割器的構(gòu)造和標(biāo)準(zhǔn)化 16
4.3.1 往復(fù)式切割器的構(gòu)造 16
4.3.2 結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化 18
4.4 往復(fù)式切割器的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 18
4.4.1 曲柄連桿機(jī)構(gòu) 19
4.4.2 擺環(huán)機(jī)構(gòu) 20
4.5 往復(fù)式切割器的工作原理 20
4.6 往復(fù)式切割器的切割性能參數(shù)分析 22
4.6.1 切割速度分析 22
4.6.2 切割平均速度 23
4.6.3 割刀進(jìn)距對(duì)切割器性能的影響 23
4.6.4 切割器功率計(jì)算 25
5 割臺(tái)螺旋推運(yùn)器（攪龍）的設(shè)計(jì) 26
5.1 攪龍結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 26
5.2 割臺(tái)螺旋的參數(shù)設(shè)計(jì) 27
5.3 伸縮撥指的設(shè)計(jì) 28
6 其它部件 30
6.1框架 30
6.2 分禾器 30
6.3 液壓升降機(jī)構(gòu) 30
6.4 割臺(tái)各工作部件的相互配置 30
結(jié)論 32
參考文獻(xiàn) 33
致 謝 34
收獲機(jī)割臺(tái)設(shè)計(jì)
*** 指導(dǎo)教師：***
摘要:我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)作物生產(chǎn)機(jī)械化對(duì)農(nóng)作物種植至關(guān)重要，農(nóng)作物農(nóng)作物收割機(jī)是實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物收割機(jī)械化的重要工具。農(nóng)作物收割機(jī)是將收割機(jī)和脫粒機(jī)用中間輸送裝置連接成為一體的機(jī)構(gòu)，使用農(nóng)作物農(nóng)作物收割機(jī)進(jìn)行收獲，則可以一次性完成收割、脫粒、清選及裝袋等過(guò)程，不僅大大提高了收獲效率，降低了收獲成本，而且損失率僅為1% ~5% ，節(jié)省了人力物力，大大減輕了農(nóng)民的負(fù)擔(dān)，這促使我們希望農(nóng)作物收獲能全面的機(jī)械化。
本課題是針對(duì)農(nóng)作物收割機(jī)割臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行探討，研究和設(shè)計(jì)。本論文首先說(shuō)明了研究此課題的意義，介紹了農(nóng)作物收割機(jī)的發(fā)展歷程、現(xiàn)狀、未來(lái)發(fā)展方向及國(guó)內(nèi)外農(nóng)作物收割機(jī)的動(dòng)態(tài)；然后對(duì)其設(shè)計(jì)總體布局方案，進(jìn)而再對(duì)割臺(tái)機(jī)構(gòu)進(jìn)行方案論證；待確認(rèn)方案后，就其主要部件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算與校核，最后整理，分析，校對(duì)設(shè)計(jì)的參數(shù)，看看是否滿足生產(chǎn)要求，并總結(jié)本課題的特點(diǎn)和不足。
關(guān)鍵詞：農(nóng)作物收割機(jī)，割臺(tái)系統(tǒng)，割臺(tái)裝置；
3
Harvester Cutting Table Design
xxx Tutor：***
Abstract：Our country is a large agricultural country, crop production mechanization for crop vital crops crop harvester is an important tool to achieve crop harvest mechanization. Organization of crop harvester and thresher harvester is intermediate conveying means is connected into one, the use of crops harvested crop harvester, you can complete a one-time harvesting, threshing, cleaning and bagging process, not only greatly improve the harvest efficiency, reduce harvesting costs, and the loss of only 1% to 5%, saving manpower and resources, greatly reducing the burden on farmers, prompting hope we can fully mechanized harvest crops.
This paper is to explore, study and design of systems for crop harvester cutting table. This paper first describes the significance of research in this topic, introduces the development status quo crop harvesters, dynamic and future direction of domestic and foreign crop harvesters; the overall layout and design of their programs, and then again on the cutting table institutions scheme demonstration; to be confirmed after the program, its main components and checking design calculations, the final collation, analysis, design proofing parameters to see whether to meet production requirements, and summarizes the characteristics and shortcomings of this subject.
Keywords: crop harvester, cutting table system, cutting station;
1 緒論
1.1 設(shè)計(jì)背景
我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，糧食種植面積和產(chǎn)量均居世界首位，我國(guó)農(nóng)作物種植面積接近2600萬(wàn)hm2，約占世界種植面積的21%，產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的34%，用10％的可耕地養(yǎng)活了全球22％的人口，對(duì)世界的糧食安全起著重要作用。
收獲適時(shí)與否，不僅直接影響作物的產(chǎn)量和質(zhì)量。還影響下茬作物的及時(shí)栽種，因此收獲作業(yè)具有季節(jié)性強(qiáng)的特點(diǎn)。我們國(guó)家的農(nóng)作物收獲方式主要有一下三種方式：分段收獲、人工收獲和農(nóng)作物收割機(jī)收獲。農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)與環(huán)境和技術(shù)措施復(fù)雜，生產(chǎn)環(huán)節(jié)多，用工量多，勞動(dòng)強(qiáng)度大，農(nóng)民種植農(nóng)作物十分辛苦，所以改變農(nóng)作物落后的生產(chǎn)方式，一直是廣大農(nóng)民的迫切愿望。收獲是作物栽培的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，在農(nóng)田作業(yè)項(xiàng)目中需要?jiǎng)趧?dòng)量最大。在較長(zhǎng)的一段時(shí)間里，我國(guó)的農(nóng)作物收割主要以人工收獲為主。就是由人工完成整個(gè)收割過(guò)程，這種收獲方式效率低、時(shí)間長(zhǎng)、損失浪費(fèi)嚴(yán)重、勞動(dòng)強(qiáng)度大。后來(lái)逐步發(fā)展到分段收獲，就是由割稻機(jī)進(jìn)行收獲，然后由人工進(jìn)行運(yùn)輸、集捆、清選、脫粒等環(huán)節(jié)，在收獲過(guò)程中是用割稻機(jī)完成收獲過(guò)程中幾項(xiàng)作業(yè)，這種收獲方式的機(jī)器比較簡(jiǎn)單，機(jī)具價(jià)格也便宜，操作維護(hù)方便，容易掌握和推廣，對(duì)使用技術(shù)的要求不高，但在整個(gè)收獲過(guò)程中勞動(dòng)強(qiáng)度高、花費(fèi)的勞動(dòng)量大、谷物的總損失量也較大、效率低下。而現(xiàn)在的聯(lián)合收獲法是使用農(nóng)作物農(nóng)作物收割機(jī)進(jìn)行收獲，它能夠一次性完成脫離、切割、清選、分離和裝袋過(guò)程，整個(gè)過(guò)程都是由機(jī)器來(lái)完成，這樣不僅提高了收獲效率，還減小了勞動(dòng)強(qiáng)度，降低了總損失，大大節(jié)省了勞動(dòng)力，即能及時(shí)收獲和清理田地，又能及時(shí)進(jìn)行下茬作物的耕種，特別有利于搶收、搶種[1]。實(shí)踐表明，農(nóng)作物收獲實(shí)現(xiàn)機(jī)械化可以減少勞動(dòng)用工量76%，大幅度提高工效，機(jī)械收獲較人工收獲節(jié)省成本300元∕公頃。因此農(nóng)作物收獲機(jī)械化一直是政府、農(nóng)民、收獲機(jī)械專家們和農(nóng)作物收割機(jī)生產(chǎn)企業(yè)所關(guān)注的焦點(diǎn)。
1.2 設(shè)計(jì)目的
隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和城鎮(zhèn)化建設(shè)的推進(jìn)，糧食生產(chǎn)向規(guī)?；较?、集約化發(fā)展，目前市場(chǎng)對(duì)谷物農(nóng)作物收割機(jī)提出了更新?lián)Q代要求。這促使了農(nóng)作物收割機(jī)行業(yè)將由低價(jià)格、低水平和低質(zhì)量的生產(chǎn)方式向高質(zhì)量、高效率和高技術(shù)的方向發(fā)展，也為新一代高效多功能的聯(lián)合收獲機(jī)械進(jìn)入市場(chǎng)提供了契機(jī)，同時(shí)迫切需要對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新和更新?lián)Q代。同時(shí)大力推進(jìn)農(nóng)作物收獲機(jī)械化，是穩(wěn)定農(nóng)作物生產(chǎn)，解決農(nóng)作物生產(chǎn)勞動(dòng)力短缺問(wèn)題的最有效的辦法，這將提高農(nóng)作物生產(chǎn)的勞動(dòng)生產(chǎn)率，實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物生產(chǎn)節(jié)本增效，增加農(nóng)民收入的迫切之舉[2]。
我國(guó)農(nóng)作物主產(chǎn)區(qū)在南方，南方多丘陵、梯田，地區(qū)的季節(jié)性、作業(yè)環(huán)境差異也大，浙江省位于我國(guó)東南沿海長(zhǎng)江三角洲南翼，農(nóng)作物是浙江省的主要糧食作物，其播種面積和產(chǎn)量常年分別約占食糧播種面積和總產(chǎn)量的70%和80%，浙江農(nóng)作物總產(chǎn)量與糧食總產(chǎn)量密切相關(guān)，相關(guān)系數(shù)決定了糧食的增減。而且農(nóng)作物也是浙江糧食作物中單產(chǎn)最高的作物，其單產(chǎn)比其他主要糧食作物玉米和農(nóng)作物分別高近55%和35%。
1.3國(guó)內(nèi)外研究狀況
1.3.1 國(guó)外收獲機(jī)械化技術(shù)與機(jī)具發(fā)展趨勢(shì)
18到19世紀(jì)，在英、美等國(guó)曾有許多人研制和設(shè)計(jì)農(nóng)作物收割機(jī)，其中有的人還獲得了專利或制造出了樣機(jī)，但基本都不具備實(shí)用價(jià)值，未能得到推廣。1889年，美國(guó)人貝斯特（Best）設(shè)計(jì)制造出第一臺(tái)由蒸汽機(jī)驅(qū)動(dòng)的自走式農(nóng)作物收割機(jī)，一天最多可收割50多公頃農(nóng)田。此后，又相繼誕生了由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的自走式農(nóng)作物收割機(jī)。漸漸地，19世紀(jì)80年代后期，農(nóng)作物收割機(jī)在美國(guó)日益普及，很快澳大利亞也生產(chǎn)了類似的機(jī)器[3]?，F(xiàn)如今所有的發(fā)達(dá)國(guó)家都已廣泛使用農(nóng)作物收割機(jī)?，F(xiàn)在國(guó)外農(nóng)作物收割機(jī)的發(fā)展也不單單只是簡(jiǎn)單地滿足于收割，而是向更成熟更可靠的階段發(fā)展。
（1）在保證良好性能的前提下，農(nóng)作物收割機(jī)正在向高效、大型、大功率、大割幅、大喂入量和高速發(fā)展。以谷物農(nóng)作物收割機(jī)最具代表，喂入量已由一般的5~6kg∕s發(fā)展到10~12kg∕s；所配發(fā)動(dòng)機(jī)的功率最大到243kw，正在研發(fā)的有276kw；割臺(tái)最大割幅已超過(guò)9m。
國(guó)外的大型農(nóng)作物收割機(jī)大多采用渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，最近紐荷蘭CR9090型農(nóng)作物收割機(jī)創(chuàng)造了一項(xiàng)新的吉尼斯世界記錄，發(fā)動(dòng)機(jī)功率達(dá)434 kW，10.7 m 的全新割幅， 最高收獲效率達(dá)到了78 t/h，是目前世界上最大的農(nóng)作物收割機(jī)[3]。
（2）向擴(kuò)大機(jī)器的通用性和提高適應(yīng)性發(fā)展。除發(fā)展多種專用割臺(tái)外，同一臺(tái)機(jī)器還可配置不同割幅的割臺(tái)以適應(yīng)不同作物和不同單產(chǎn)的需要；改進(jìn)機(jī)體結(jié)構(gòu)，使其更好地適應(yīng)不同作物和傾斜地面，割臺(tái)裝置配置多種寬度的輪胎、履帶、水田高花輪胎或半履帶，農(nóng)作物農(nóng)作物收割機(jī)上采用雙泵雙馬達(dá)的轉(zhuǎn)向方式實(shí)現(xiàn)原地回轉(zhuǎn)等功能以提高在潮濕地和水田中工作的適應(yīng)能力[3]。
（3）新材料和先進(jìn)制造技術(shù)的廣泛應(yīng)用使產(chǎn)品性能更好，可靠性更高。
（4）廣泛應(yīng)用機(jī)電一體化和自動(dòng)化技術(shù)，使用安全性、操作方便性、舒適性方向發(fā)展。現(xiàn)在還特地改善駕駛室的工作環(huán)境，很多設(shè)有現(xiàn)代化的密閉駕駛室都有隔噪音、隔熱的；有些還配有排草堵塞、轉(zhuǎn)動(dòng)部件轉(zhuǎn)速、谷物損失量、收割機(jī)切割高度、糧箱填充量等的信息顯示；安全生產(chǎn)的互鎖補(bǔ)償系統(tǒng)和警報(bào)輸出有信號(hào)報(bào)警、故障警報(bào)、啟動(dòng)互鎖、收獲互鎖與運(yùn)輸?shù)裙δ?；還有自控裝置包括了割茬高度的自動(dòng)調(diào)節(jié)、自動(dòng)対行、自動(dòng)停車、自動(dòng)控制車速等[3]。
（5）向集全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，智能化收獲機(jī)發(fā)展，遙感系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)于一身的“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”技術(shù)發(fā)展，在智能化農(nóng)作物收割機(jī)上的應(yīng)用時(shí)，這些都是當(dāng)今收獲機(jī)械化最重要和最新的技術(shù)發(fā)展。國(guó)外有一些先進(jìn)的農(nóng)作物收割機(jī)上都裝有GPS 接受系統(tǒng)，他們是用于獲取影響作物生長(zhǎng)環(huán)境因素和農(nóng)田小區(qū)作物產(chǎn)量的信息，并且監(jiān)測(cè)作物的產(chǎn)量和水分，從而來(lái)控制農(nóng)作物收割機(jī)的割幅、割茬和前進(jìn)速度，讓農(nóng)作物收割機(jī)處于一個(gè)最佳的狀態(tài)，把農(nóng)作物收割機(jī)的最佳作業(yè)量和最高生產(chǎn)工效發(fā)揮到極致。還可以通過(guò)信息傳遞對(duì)農(nóng)作物收割機(jī)出現(xiàn)進(jìn)行診斷，指導(dǎo)排除故障；確定農(nóng)作物收割機(jī)所在的地理位置，并且可以指導(dǎo)其行駛路線[3]。
1.3.2 國(guó)內(nèi)收獲機(jī)械化技術(shù)與發(fā)展趨勢(shì)
國(guó)內(nèi)收割機(jī)起步較晚，早期以模仿及從蘇聯(lián)，美國(guó)，及加拿大等國(guó)家進(jìn)口為主。很多連接或支承部位沒有經(jīng)過(guò)詳細(xì)的計(jì)算，而是根據(jù)發(fā)達(dá)國(guó)家已造好的收割機(jī)的尺寸設(shè)計(jì)制造的，使得收割機(jī)體積龐大，質(zhì)量偏大。
稻麥農(nóng)作物收割機(jī)是中國(guó)的特色，是我國(guó)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)條件催生出來(lái)的一種較為經(jīng)濟(jì)實(shí)用的收獲機(jī)械。這一階段從與“小四輪”掛接的“小聯(lián)合”發(fā)展到與大中型拖拉機(jī)配套的中型背負(fù)機(jī)。農(nóng)作物收割機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，又是農(nóng)民家中拖拉機(jī)收益最高的配套機(jī)具，20 多年來(lái)一直暢銷不衰，與自走機(jī)平分收獲機(jī)市場(chǎng)[4]。
目前我國(guó)谷物農(nóng)作物收割機(jī)已走過(guò)了低端產(chǎn)品的普及過(guò)程，社會(huì)保有量在60 萬(wàn)臺(tái)以上。隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向產(chǎn)業(yè)化、集約化推進(jìn)，農(nóng)作物農(nóng)作物收割機(jī)產(chǎn)品發(fā)展趨勢(shì)將向中高端發(fā)展，并逐步進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)。
國(guó)內(nèi)收獲使用的主要有兩種機(jī)具, 一種為自走式， 另一種為配套式，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展， 自走式將逐步取代配套式機(jī)具。從現(xiàn)在種植結(jié)構(gòu)看多為中小田塊，所以機(jī)型以中型機(jī)占主導(dǎo)地位，發(fā)展趨勢(shì)是中、大型機(jī), 并逐步由現(xiàn)在以機(jī)械式為主向電子、液壓技術(shù)方面發(fā)展。收獲作業(yè)時(shí)要求莖稈粉碎還田使近幾年的平均故障間隔時(shí)間有了較大的提升[4]。
2 農(nóng)作物收割機(jī)總體設(shè)計(jì)
此設(shè)計(jì)是根據(jù)南方丘陵水田面積小而設(shè)計(jì)的小型農(nóng)作物收割機(jī)，該農(nóng)作物收割機(jī)可一次性完成收割、脫粒、分離和裝袋作業(yè)。該機(jī)體積小、重量輕，操作靈活，通過(guò)性與適應(yīng)性好，較好地解決了大、中型收割機(jī)在丘陵、山區(qū)和水田難以收割的難題，在南方雙季稻區(qū)、泥腳深度不大于20厘米的稻田中均能正常收割農(nóng)作物。
2.1 農(nóng)作物收割機(jī)的類型定位
整機(jī)形式為：懸掛式、全喂入
割臺(tái)形式為：帶攪龍輸送器式臥式割臺(tái)
脫粒裝置形式為：軸流式
2.2 農(nóng)作物收割機(jī)的整機(jī)結(jié)構(gòu)及選擇
所設(shè)計(jì)的農(nóng)作物收割機(jī)為輪式農(nóng)作物收割機(jī)，整機(jī)分為割臺(tái)部分和收割部分兩部分。
圖2-1 農(nóng)作物收割機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
割臺(tái)部分采用四輪式拖拉機(jī)，后輪驅(qū)動(dòng)，前輪轉(zhuǎn)向。收割部分懸掛在拖拉機(jī)上（圖2-1），收割臺(tái)懸掛在車架懸架的正前方，脫粒裝置懸掛在拖拉機(jī)后方，中間輸送槽布置在收割機(jī)的左側(cè),前后兩端分別連接割臺(tái)和脫粒裝置。為使割臺(tái)左右平衡，將割臺(tái)傳動(dòng)裝置置于右側(cè)。對(duì)于收割機(jī)后部，脫粒裝置靠左布置，揚(yáng)谷器布置在脫粒裝置右側(cè)，同時(shí)糧袋放置于脫粒裝置右側(cè)使農(nóng)作物收割機(jī)后部平衡。整機(jī)前進(jìn)動(dòng)力由拖拉機(jī)提供，收割部分動(dòng)力由拖拉機(jī)后置動(dòng)力輸出軸提供。
2.3 農(nóng)作物收割機(jī)的工作流程
農(nóng)作物收割機(jī)的作業(yè)流程如圖2-2所示，當(dāng)農(nóng)作物收割機(jī)進(jìn)行作業(yè)時(shí)，撥禾輪首先把作物撥向割刀，割刀把作物割倒后，撥禾輪隨即把作物推倒到割臺(tái)上，割臺(tái)輸送攪龍把割倒下來(lái)的作物向左側(cè)集送到伸縮撥指機(jī)構(gòu)，撥指機(jī)構(gòu)把攪龍送來(lái)的作物以很高的速度向后拋送給輸送槽，輸送槽把撥指機(jī)構(gòu)送來(lái)的作物抓取后從槽底源源不斷地輸送給脫離機(jī)構(gòu)，作物進(jìn)入軸流型脫谷機(jī)構(gòu)后，由于它受到滾筒釘齒高速打擊以及作物在作螺旋運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中不斷與凹板篩撞擊的結(jié)果，使谷粒脫了下來(lái)，并通過(guò)凹板篩孔落到集谷攪龍上。落到集谷攪龍上的谷粒被推運(yùn)到揚(yáng)谷器（在另一側(cè)未畫出來(lái)），再由揚(yáng)谷器拋送到糧袋，隨即包裝。另外被脫谷機(jī)脫凈谷粒的禾桿由于被凹板篩阻留無(wú)法通過(guò)篩孔，最后從出草口被滾筒釘齒拋送出去，這就完成了聯(lián)合收獲的全過(guò)程。
圖2-2 農(nóng)作物收割機(jī)作業(yè)流程圖
38
3 參數(shù)設(shè)計(jì)與選擇
3.1 收獲機(jī)割臺(tái)設(shè)計(jì)依據(jù)
自走式牧草收獲機(jī)割臺(tái)用于控制割臺(tái)、撥和輪升降。
1）各驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)速在合理范圍內(nèi)分別單獨(dú)調(diào)節(jié)，且互不干涉；
2)收獲機(jī)適應(yīng)收割田間作業(yè)時(shí)撥禾輪、攪龍及切割器負(fù)載的正常范圍內(nèi)波動(dòng)，并且各執(zhí)行機(jī)構(gòu)負(fù)載變化時(shí)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)仍可獲得較穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速。
表3-1 收獲面割臺(tái)設(shè)計(jì)參數(shù)
撥禾輪馬達(dá)
往復(fù)式切割馬達(dá)
螺旋輸送馬達(dá)
傾斜輸送馬達(dá)
轉(zhuǎn)速
25～39
503
500
513
工作載荷動(dòng)率
0.192
2.36
5.03
0.53
工作載荷力矩
47.2
141.74
95.12
9.86
3.2 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
采用液壓馬達(dá)為執(zhí)行元件，選擇定量泵和定量馬達(dá)節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)。 接口駁接相應(yīng)獨(dú)立割臺(tái)，使用液壓快速接口連接割臺(tái)與底盤之間的油路。裝載壓力表和壓力表開關(guān)可方便觀察油路壓力及其變化；溢流閥起定壓溢流作用和系統(tǒng)安全保護(hù)作用，能保證液壓泵出口壓力及流量恒定，同時(shí)，當(dāng)調(diào)速閥調(diào)整參數(shù)不變時(shí)，能夠保證系統(tǒng)流量恒定不變，調(diào)節(jié)調(diào)速閥參數(shù)可別控制撥禾輪、攪龍及切割器驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)速，駕駛員實(shí)時(shí)調(diào)整調(diào)速閥，可以使收割機(jī)割臺(tái)各機(jī)構(gòu)在最佳參數(shù)組合下高效率、低損失地完成收獲作業(yè)。
3.3 液壓系統(tǒng)系統(tǒng)載荷分析
對(duì)于液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)械來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)的工作壓力是設(shè)計(jì)計(jì)算中最重要的參數(shù)之一，壓力的合理選用與匹配不但能保證液壓元件具有期望的壽命與可靠性，以及元件工作能力被充分利用而又低成本，而且能保證液壓系統(tǒng)具有較高的傳動(dòng)效率從而有效的發(fā)揮機(jī)器動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。因此對(duì)液壓系統(tǒng)工作壓力的確定是十分必要和關(guān)鍵的。在負(fù)載一定情況下，設(shè)計(jì)壓力過(guò)低，必然會(huì)加大執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)的尺寸和重量，同時(shí)，系統(tǒng)的效率也會(huì)降低；如果壓力選得太高，對(duì)液壓元件的材質(zhì)、 密封及制造精度也要求很高，成本也會(huì)隨之增加。綜合考慮執(zhí)行元件及其他液壓元件、輔件的尺寸、重量、加工工藝性、成本、貨源及系統(tǒng)的可靠性和效率等方面的因素，液壓執(zhí)行元件
設(shè)計(jì)壓力可根據(jù)主機(jī)類型。目前，國(guó)內(nèi)農(nóng)業(yè)機(jī)械上廣泛采用16MPa的液壓系統(tǒng)壓力，故本機(jī)系統(tǒng)壓力確定為額定壓力 10MPa，最高16MPa，既可以滿足要求，又不增加液壓件的采購(gòu)成本。 確定液壓系統(tǒng)的各機(jī)構(gòu)工作載荷及液壓馬達(dá)載荷轉(zhuǎn)矩。由于馬達(dá)和各執(zhí)行機(jī)構(gòu)是無(wú)變速直連接，忽略馬達(dá)和軸的機(jī)械效率損失，即認(rèn)為各機(jī)構(gòu)工作載荷等于馬達(dá)載荷轉(zhuǎn)矩。
1、 撥禾輪馬達(dá)工作載荷功率和載荷力矩，撥禾輪齒線速度為：
=2R
—撥禾齒線速度，
—撥禾輪轉(zhuǎn)速，
—撥禾輪半徑，
=15—55，=3.14，=0.468，=0.73—2.69
撥禾輪馬達(dá)工作載荷力矩和功率為：
=
=.
—撥禾輪馬達(dá)工作載荷力矩
— 撥禾輪馬達(dá)工作載荷功率，
—撥禾輪單位長(zhǎng)度撥禾阻力，
—割臺(tái)工作幅寬，
?。?2.7，= （一般為25—）
則有撥禾輪最大工作載荷力矩
最大載荷功率
2.撥禾輪軸距切割器平面的安裝高度
=1000mm
L-作物高度，L=600mm；
h-切割器距離地面高度，h=100mm；
D-撥禾輪直徑，D=1000mm；
3.喂入量
割幅=2.7
作業(yè)速度
割下作物總重中谷粒所占作物百分比
作物單位面積產(chǎn)量（）6000（每畝400kg）
-收割機(jī)的作業(yè)速度（）
- 動(dòng)刀的平均速度
=0.7-1.0取0.8（聯(lián)合收割機(jī)）
4.攪龍馬達(dá)工作載荷功率和載荷力矩：
=
攪龍馬達(dá)工作載荷功率，
生產(chǎn)率，
重力加速度，
阻力系數(shù)
割臺(tái)長(zhǎng)度，
校正系數(shù)，
取，
（由于攪龍工作時(shí)堵塞纏繞時(shí)阻力公式會(huì)成倍增加，故校正系數(shù)取較大值10）
則有攪龍最大載荷功率，最大載荷力矩
5.切割器工作載荷功率和載荷力矩，包括切割功率與空轉(zhuǎn)功率兩部分，
-切割器工作載荷功率，
-切割器功率，
-空轉(zhuǎn)功率，
-割幅，
-收割機(jī)前進(jìn)速度，
-單位收獲面積的莖稈切割功，
-每米割幅需消耗空轉(zhuǎn)功率，。
收割農(nóng)作物時(shí)100-200，收割牧草時(shí)200-300，為空轉(zhuǎn)功率，與切割器設(shè)計(jì)制造和割幅有關(guān)，一般每米割幅需消耗的空轉(zhuǎn)功率=0.6-1.2,取 ，
3.4 割幅與作業(yè)速度
1割副B
割幅是指農(nóng)作物收割機(jī)兩分禾器尖端之間的距離。小型農(nóng)作物收割機(jī)的割幅一般為
1.5m～2.0m，其大小受輪距B0影響，關(guān)系為：
BB0+2△
式中
B——割幅m B=2700
3.5 谷物收割機(jī)的喂入量
喂入量由割幅、作業(yè)速度等決定，其關(guān)系為：
式中
q——喂入量 kg/s
B——割幅2.7m
M——作物單位面積產(chǎn)量 M=8107千克/公頃
β——割下作物中谷粒與莖稈的比例，即谷草比，β=0.43
C——常數(shù) C=10
由上公式算得q=2.264kg/s
4 切割器設(shè)計(jì)
收獲機(jī)械上采用的切割裝置又稱為切割器，它的功用是將田間作物全部整齊地割斷，它是重要的通用部件之一。
4.1 切割器性能要求
割茬整齊、不漏割、不堵刀、不推倒谷物、不扯斷和撕裂莖稈、切割造成的損失和功率消耗少，在收割農(nóng)作物、大豆和牧草是，還特別要求能進(jìn)行低割，以減少損失，增加收獲量
4.2 切割器選擇
根據(jù)切割器結(jié)構(gòu)及工作原理的不同可分為：往復(fù)式、圓盤式和甩刀回轉(zhuǎn)式三種。
4.2.1 往復(fù)式切割器
割刀作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，適應(yīng)性較廣。它能適應(yīng)一般或較高作業(yè)速度（6－10km/h）的要求，工作質(zhì)量較好，但其往復(fù)慣性力較大，振動(dòng)較大。切割時(shí)，莖稈有傾斜和晃動(dòng)，因而對(duì)莖稈堅(jiān)硬、易于落粒的作物易產(chǎn)生落粒損失。對(duì)粗莖稈作物，由于切割時(shí)間長(zhǎng)和莖稈有多次切割現(xiàn)象，則割茬不夠整齊。
往復(fù)式切割器按結(jié)構(gòu)尺寸與行程關(guān)系分有以下幾種（圖4-1）：
4.2.1.1 普通Ⅰ型
其尺寸關(guān)系為
S＝t＝t0＝76.2mm（3in）
式中 S－割刀行程
t－動(dòng)刀片間距
t0－定刀片間距
普通Ⅰ型切割器的特點(diǎn)是：割刀的切割速度較高，切割性能較強(qiáng)，對(duì)粗、細(xì)莖稈的適應(yīng)性能較大，但切割時(shí)莖稈傾斜度較大、割茬較高。
在農(nóng)作物收割機(jī)上有采用較標(biāo)準(zhǔn)尺寸為小的切割器，其尺寸關(guān)系為
S＝t＝t0＝50、60或70mm
其特點(diǎn)是：動(dòng)刀片較窄長(zhǎng)（切割角較小），護(hù)刃器為鋼板制成，無(wú)護(hù)舌，對(duì)立式割臺(tái)的橫向輸送較為有利。其切割能力較強(qiáng)，割茬較低。
4.2.1.2 普通Ⅱ型
其尺寸關(guān)系為
S＝2t＝2t0＝152.4mm（6in）
該切割器的動(dòng)刀片間距t及定刀片間距t0與普通Ⅰ型相同，但其割刀行程為普通Ⅰ型的2倍。其割刀往復(fù)運(yùn)動(dòng)的頻率較低，因而往復(fù)慣性力較小。此點(diǎn)對(duì)抗振性較差的小型機(jī)器具有特殊意義，適于在小型收割機(jī)和聯(lián)合收獲機(jī)上采用。
圖4-1 a.普通Ⅰ型 b.普通Ⅱ型 c.低割型
4.2.1.3 低割型
其尺寸關(guān)系為
S＝t＝2t0＝76.2、101.6mm(3in、4in)
切割器的割刀行程S和動(dòng)刀片間距t均較大，但定刀片的間距t0較小。切割時(shí)，莖稈傾斜量和搖動(dòng)較小，因而割茬較低，對(duì)收割大豆和牧草較為有利，但對(duì)粗莖稈作物的適應(yīng)性較差。
低割型切割器由于切割時(shí)割刀速度較低，在莖稈青濕和雜草較多時(shí)切割質(zhì)量較差，割茬不整齊并有堵刀現(xiàn)象,在稻麥?zhǔn)崭顧C(jī)上采用較少。
4.2.2 圓盤式切割器
圓盤式切割器的割刀在水平面（或有少許傾斜）內(nèi)作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因而運(yùn)轉(zhuǎn)較平穩(wěn)，振動(dòng)較小。該切割器按有無(wú)支承部件來(lái)分，有無(wú)支承切割式和有支承切割式兩種。
4.2.2.1 無(wú)支承圓盤式切割器
該切割器的割刀圓周速度較大，為25－50m/s，其切割能力較強(qiáng)。切割時(shí)靠莖稈本身的剛度和慣性支承。在牧草收割機(jī)和甘蔗收割機(jī)上采用較多，在小型農(nóng)作物收割機(jī)上也采用。
小型農(nóng)作物收割機(jī)上，有采用單盤和多盤集束式回轉(zhuǎn)式切割器者。多盤集束式切割器能將割后的莖稈成小束地輸出，以利于打捆和成束脫粒。它由順時(shí)針回轉(zhuǎn)的三個(gè)圓盤刀及擋禾裝置組成（圖4-2）。圓盤刀除隨刀架回轉(zhuǎn)外自身作逆時(shí)針回轉(zhuǎn)，在其外側(cè)的刀架上有攔禾裝置。圓盤刀（刃部為鋸齒狀）將禾稈切斷后推向攔禾裝置。該裝置間斷地把集成小束的禾稈傳遞給側(cè)面的輸送機(jī)構(gòu)。這種切割器因結(jié)構(gòu)較復(fù)雜應(yīng)用較少。
4.2.2.2 有支承圓盤式切割器
該切割器（圖4-3）具有回轉(zhuǎn)刀盤和支承刀片。收割時(shí)該刀片支承莖稈由回轉(zhuǎn)刀進(jìn)行切割。其回轉(zhuǎn)速度較低，一般為6－10m/s。刀盤由5－6個(gè)刀片和刀盤體鉚合而成。其刀片刃線較徑向線向后傾斜α角（切割角），該角不大于300。支承刀多置于圓盤刀的上方，兩者保有約0.5mm的垂直間隙（可調(diào)）。
圖4-2 圓盤式切割器
a.單盤式 b.三盤集束式 c.雙盤式 d.鉸鏈?zhǔn)降侗P e.多組圓盤式
1.刀盤架 2.刀片 3.送草盤 4.撥草鼓
圖4-3 有支承圓盤式切割器
a. 單盤式 b.雙盤式
1.回轉(zhuǎn)刀盤 2.支承刀片
4.2.2.3 甩刀回轉(zhuǎn)式切割器
該切割器的刀片鉸鏈在水平橫軸的刀盤上，在垂直平面（與前進(jìn)方向平行）內(nèi)回轉(zhuǎn)。其圓周速度為50－75m/s，為無(wú)支承切割式，切割能力較強(qiáng)，適于高速作業(yè)，割茬也較低。多用于牧草收割機(jī)和高稈作物莖稈切碎機(jī)上。
結(jié)合各切割器的結(jié)構(gòu)和使用性能，在小型全喂入農(nóng)作物收割機(jī)上采用往復(fù)式普通Ⅱ型切割器。
圖4-4 甩刀回轉(zhuǎn)式切割器
b.牧草切割器 c.刀片
4.3 往復(fù)式切割器的構(gòu)造和標(biāo)準(zhǔn)化
4.3.1 往復(fù)式切割器的構(gòu)造
往復(fù)式切割器由往復(fù)運(yùn)動(dòng)的割刀和固定不動(dòng)的支承部分組成（圖4-5）。割刀由刀桿、動(dòng)刀片和刀桿頭等鉚合而成。刀桿頭與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相連接，用以傳遞割刀的動(dòng)力。固定部分包括護(hù)刃器梁、護(hù)刃器、鉚合在護(hù)刃器上的定刀片、壓刃器和摩擦片等。工作時(shí)割刀作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其護(hù)刃器前尖將谷物分成小束并引向割刀，割刀在運(yùn)動(dòng)中將禾稈推向定刀片進(jìn)行剪切。
圖4-5 往復(fù)式切割器
1.護(hù)刃器梁 2.摩擦片 3.壓刃器 4.刀桿 5.動(dòng)刀片6.定刀片7.護(hù)刃器
4.3.1.1 動(dòng)刀片
它是主要切割件，為對(duì)稱六邊形（圖4-6），兩側(cè)為刀刃。刀刃的形狀有光刃和齒紋刃兩種。光刃切割較省力，割茬較整齊，但使用壽命較短，工作中需經(jīng)常磨刀。齒紋刃刀片則不需磨刀，雖切割阻力較大，但使用較方便，在谷物收割機(jī)和聯(lián)合收獲機(jī)上一般用齒刃。
圖4-4 動(dòng)刀片
4.3.1.2 定刀片
定刀片為支承件固定在護(hù)刃器上，與動(dòng)刀片組成一切割副。一般為光刃，定刀片的刀口刃角比動(dòng)刀片的大得多，常取為60°左右，這是因?yàn)槎ǖ镀锌诙酁楣馊?，本身易磨鈍，固為了使其保持鋒利耐用，其刃口角就需大些。
4.3.1.3 護(hù)刃器
護(hù)刃器的作用是保持定刀片的正確位置、保護(hù)割刀、對(duì)禾稈進(jìn)行分束和利用護(hù)刃器上舌與定刀片構(gòu)成兩點(diǎn)支承的切割條件等。其前端呈流線形并少許向上或向下彎曲，后部有刀桿滑動(dòng)的導(dǎo)槽。
圖4-7 定刀片 圖4-8 護(hù)刃器
4.3.1.4 壓刃器
為了防止割刀在運(yùn)動(dòng)中向上抬起和保持動(dòng)刀片與定刀片正確的剪切間隙（前端不超過(guò)0－0.5毫米，后端不大于1－1.5毫米），在護(hù)刃器梁上每隔30－50厘米裝有壓刃器。它為一沖壓鋼板或韌鐵件，能彎曲變形以調(diào)節(jié)它與割刀的間隙
圖4-9壓刃器 圖4-10摩擦片
4.3.1.5 摩擦片
它的功用是以它的前端面與護(hù)刃器固定定刀片的凸臺(tái)后端面之間構(gòu)成割刀導(dǎo)向槽，以便引導(dǎo)刀桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)，有了摩擦片之后，刀桿運(yùn)動(dòng)就不會(huì)與護(hù)刃器發(fā)生摩擦，可以延長(zhǎng)護(hù)刃器的使用壽命，而摩擦片的工作端面磨損后，可反過(guò)來(lái)?yè)Q另一個(gè)工作端面。摩擦片數(shù)目通常與壓刃器數(shù)目相同，即每隔30－50厘米裝有一個(gè)壓刃器。
4.3.2 結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化
普通Ⅱ型切割器（圖4-11）：其t＝t0＝76.2毫米，動(dòng)刀片為紋齒刃，護(hù)刃器為雙齒，設(shè)有摩擦片，用于谷物收割機(jī)和聯(lián)合收獲機(jī)。
4.4 往復(fù)式切割器的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
其特點(diǎn)是把回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橥鶑?fù)運(yùn)動(dòng)。由于各種機(jī)器的總體配置和傳動(dòng)路線不同，因此傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的種類較多。按結(jié)構(gòu)原理的不同可分為曲柄連桿機(jī)構(gòu)、擺環(huán)機(jī)構(gòu)和行星齒輪機(jī)構(gòu)等三種。
圖4-12 曲柄連桿機(jī)構(gòu)
a.線式 b.立式-線式 c.轉(zhuǎn)向式 d.轉(zhuǎn)向式 e.曲柄滑塊式
圖4-11
4.4.1 曲柄連桿機(jī)構(gòu)
曲柄連桿（或滑塊）機(jī)構(gòu)由曲柄、連桿（或滑塊與滑道）及導(dǎo)向器等組成。 為適應(yīng)不同配置的割臺(tái)型式和傳動(dòng)路線，該機(jī)構(gòu)又有（如圖4-12）所示的幾種傳動(dòng)形式。
4.4.1.1 一線式曲柄連桿機(jī)構(gòu)
其曲柄、連桿及割刀在一個(gè)垂直平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)（圖4-12a）。其機(jī)構(gòu)雖較簡(jiǎn)單，但橫向占據(jù)空間較大，只適于側(cè)置式收割機(jī)采用。若將該機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)900，使曲柄連桿在水平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)（4-12b），則該機(jī)構(gòu)可用在前置式收割機(jī)上。
4.4.1.2 轉(zhuǎn)向式曲柄連桿機(jī)構(gòu)
在前置式收割機(jī)上，常將曲柄連桿機(jī)構(gòu)置于割臺(tái)的后方，并在側(cè)方增設(shè)擺叉（或搖桿）及導(dǎo)桿（圖4-12c、d），通過(guò)導(dǎo)桿驅(qū)動(dòng)割刀運(yùn)動(dòng)。該機(jī)構(gòu)在自走式聯(lián)合收獲機(jī)上采用較多。上述各機(jī)構(gòu)的連桿長(zhǎng)度均可調(diào)節(jié)，以便進(jìn)行割刀“對(duì)中”（連桿處于止點(diǎn)時(shí)，動(dòng)刀片與護(hù)刃器中心線重合）的調(diào)整。
4.4.1.3曲柄滑塊機(jī)構(gòu)
它由曲柄、滑塊、滑道和導(dǎo)向器等組成（圖4-12e）。曲柄回轉(zhuǎn)時(shí)，套在曲柄上的滑塊帶動(dòng)割刀作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。其機(jī)構(gòu)較簡(jiǎn)單，占據(jù)空間較小。但滑道磨損較快?？捎迷谥行「罘那爸檬绞崭顧C(jī)上。
4.4.2 擺環(huán)機(jī)構(gòu)
它是由斜裝在主軸上的擺環(huán)并通過(guò)擺動(dòng)軸把回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橥鶑?fù)運(yùn)動(dòng)的一種機(jī)構(gòu)。擺環(huán)機(jī)構(gòu)由主軸、擺環(huán)、擺叉、擺軸、擺桿和導(dǎo)桿等組成（圖2-17）。擺環(huán)的銷軸與擺叉上的銷孔相連接，擺環(huán)擺動(dòng)時(shí)通過(guò)擺叉、擺軸及擺桿帶動(dòng)導(dǎo)桿并驅(qū)動(dòng)割刀運(yùn)動(dòng)。
圖4-11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
4.5 往復(fù)式切割器的工作原理
割刀的運(yùn)動(dòng)特性對(duì)切割器性能有直接影響，曲柄連桿（滑塊）機(jī)構(gòu)的割刀運(yùn)動(dòng)：為簡(jiǎn)化分析，設(shè)曲柄軸心偏距為零，連桿長(zhǎng)度為無(wú)窮大，則割刀運(yùn)動(dòng)可視為曲柄銷A（圖4-12b）在割刀運(yùn)動(dòng)線上的投影，為一簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。
圖4-12 行星齒輪式傳動(dòng)機(jī)構(gòu)
1.曲柄軸 2.行星齒輪 3.銷軸 4.固定齒圈
若以曲柄軸心為座標(biāo)原點(diǎn)O，水平向右為X軸，向上為Y軸，并令曲柄由第二象限的水平位置順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。則割刀位移方程為
X=-rcosωt
速度方程式
加速度方程式為
式中 r——曲柄半徑
ω——曲柄角速度
表4-1 割刀位移、速度、加速度與曲柄轉(zhuǎn)角的關(guān)系
ωt
0°
90°
180°
270°
360°
X
-r
0
+r
0
-r
vx
0
+rω
0
-rω
0
ax
+rω2
0
-rω2
0
+rω2
為了便于分析，下面研究割刀速度與位移的關(guān)系及加速度與位移的關(guān)系
兩邊平方，簡(jiǎn)化后得
即：
可見速度Vx與位移X的關(guān)系為一橢圓方程式（圖4-13d）。橢圓的長(zhǎng)軸半徑為rω，短軸半徑為r。由圖可得出任意位移點(diǎn)的割刀速度。
割刀加速度αx與割刀位移X的關(guān)系為
ax=rω2cosωt=－ω2(－rcosωt)=－ω2X
即加速度與位移為一直線關(guān)系（圖4-13d）。
圖4-13 割刀運(yùn)動(dòng)分析
a.曲柄偏距h=0 b.割刀運(yùn)動(dòng)分析 c、X、vX、aX隨曲柄轉(zhuǎn)角ωt的變化曲線 d、vX、aX隨位移X的變化曲線
4.6 往復(fù)式切割器的切割性能參數(shù)分析
4.6.1 切割速度分析
試驗(yàn)證明：在割刀鋒利、割刀間隙正常（動(dòng)、定刀片間的間隙為0－0.5mm）的條件下，切割速度在0.6－0.8m/s以上時(shí)能順利地切割莖稈；若低于此限，則割茬不整齊并有堵刀現(xiàn)象。
為了探討切割器在切割莖稈過(guò)程中的速度大小，需繪制切割器的切割速度圖，并進(jìn)行分析，普通I型切割器的切割速度圖（如圖4-14）
圖4-14普通I型切割器的切割速度圖
普通I型切割器的切割速度圖的特點(diǎn)是：割刀在一個(gè)行程中與兩個(gè)定刀片相遇，因而有兩個(gè)切割速度范圍，分別為va1－vb1及va2－vb2。從兩個(gè)范圍的速度看，雖沒有包括最大割刀速度，但仍屬于較高速度區(qū)段，因而切割性能較好。因此，安裝割刀時(shí)，應(yīng)當(dāng)使曲柄銷處在左右兩止點(diǎn)位置時(shí)，定刀片和動(dòng)刀片的中心線重合。
4.6.2 切割平均速度
割刀的速度為一變量，為便于表示割刀速度的大小，常以平均值即割刀平均速度vp表示。
式中 n——割刀曲柄速度
r——割刀曲柄半徑
S——割刀行程
又vp在0.9-1米/秒之間 ，選擇 vp＝1米/秒
代入可得：n=394轉(zhuǎn)/分
4.6.3 割刀進(jìn)距對(duì)切割器性能的影響
割刀走過(guò)一個(gè)行程（St）時(shí)，機(jī)器前進(jìn)的距離稱為割刀進(jìn)距。
即
或
式中 vm——機(jī)器前進(jìn)度
n——割刀曲柄轉(zhuǎn)速
ω——割刀曲柄角速度
割刀進(jìn)距的大小，直接影響到動(dòng)刀(刃部)對(duì)地面的掃描面積——切割圖，因而對(duì)切割器性能影響較大。它也是確定切割器曲柄轉(zhuǎn)速的另一重要參數(shù)。普通Ⅱ型切割器的切割圖（如圖3-21），由圖可見，在定刀片軌跡線內(nèi)的作物被護(hù)刃器及定刀片推向兩側(cè)，在相鄰兩定刀片之間的面積為切割區(qū)。在切割區(qū)中有三種面積：
圖4-15 普通Ⅱ型切割器的切割圖
1）一次切割區(qū)（Ⅰ）：在此區(qū)內(nèi)的作物被動(dòng)刀片推至定刀片刃線上，并在定刀片支持下切割。其中大多數(shù)莖稈沿割刀運(yùn)動(dòng)方向傾斜，但傾斜量較小，割茬較低。
2）重割區(qū)（Ⅱ）：割刀的刃線在此區(qū)通過(guò)兩次，有可能將割過(guò)的殘茬重割一次。因而浪費(fèi)功率。
3）空白區(qū)（Ⅲ）：割刀刃線沒有在此區(qū)通過(guò)。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)，在下一次切割中被切斷。因而莖稈的縱向傾斜量較大，割茬較高，且由于切割較集中，切割阻力較大。若空白區(qū)太長(zhǎng)，莖稈被推倒造成漏割。
由上述分析可知：空白區(qū)和重切區(qū)都對(duì)切割性能有不良的影響，因此，應(yīng)減少該兩區(qū)的面積。而空白區(qū)和重切區(qū)又與影響切割圖圖形的割刀進(jìn)距有直接關(guān)系。當(dāng)進(jìn)距增大時(shí)，切割圖圖形變長(zhǎng)，空白區(qū)增加，而重切區(qū)減少；反之，則相反。此外，動(dòng)刀片的刃部高度h也影響到切割圖的形狀。H增大時(shí)，空白區(qū)減小，而重切區(qū)增加；反之，則相反。
4.6.4 切割器功率計(jì)算
切割器功率，包括：切割功率Ng和空轉(zhuǎn)功率Nh兩部分。即
N＝Ng＋Nh
其中 式中 vm——機(jī)器前進(jìn)速度，米／秒；
B——機(jī)器割幅，米；
LO——切割每平方米面積的莖稈所需功率，公斤·米／米2，經(jīng)測(cè)定：割農(nóng)作物L(fēng)O＝10－20馬力。
Nh大小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。
vm＝0。56米／秒，B=1.5米，L0取15馬力，Nh=1.2馬力
代入可得：N=1.37馬力。
5 割臺(tái)螺旋推運(yùn)器（攪龍）的設(shè)計(jì)
5.1 攪龍結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
割臺(tái)螺旋推運(yùn)器由兩端的螺旋葉片和伸縮撥指兩部分組成。螺旋將割下的谷物沿軸向推向伸縮撥指，撥指將谷物流轉(zhuǎn)過(guò)90o縱向送入傾斜輸送器，由輸送齒耙將谷物喂入滾筒，其結(jié)構(gòu)如（圖5-1）所示。
圖5-1 螺旋推運(yùn)器
1、傳動(dòng)軸 2、傳動(dòng)盤 3、滾筒 4、葉片 5、固定擋盤
6、深溝球軸承 7、軸套 8、撥指 9、撥指座套 10、偏心銷軸
11、檢視蓋 12、攪龍短軸 13、撥指調(diào)節(jié)板
為了提高喂入均勻性，螺旋4有一小部分伸入到撥指區(qū)域內(nèi)。撥指部分是一個(gè)可以拆開的圓筒，撥指軸10剛性地安裝在螺旋推運(yùn)器軸的懸臂6上；撥指的另一端插入裝在螺旋推運(yùn)器外殼上的套筒中。工作時(shí)，軸12是固定不動(dòng)的，傳動(dòng)軸1帶動(dòng)螺旋推運(yùn)器旋轉(zhuǎn)時(shí)，滾筒帶動(dòng)撥指8繞軸10旋轉(zhuǎn)，由于軸10配置在螺旋推運(yùn)器的前下方，所以撥指除了旋轉(zhuǎn)外還沿滾筒外沿滑動(dòng)；轉(zhuǎn)至前下方時(shí)從殼中伸出抓取谷物，而轉(zhuǎn)至后上方時(shí)縮回殼中。
為了使谷物輸送工作在螺旋輸送器、伸縮撥指機(jī)構(gòu)和輸送槽等三者銜接的地方交接好，螺旋葉片應(yīng)延伸進(jìn)槽口約30-50毫米，否則會(huì)出現(xiàn)部分谷物掛在割臺(tái)與輸送槽連接的轉(zhuǎn)角處，以致影響谷物連續(xù)輸送。由于輸送槽位置所限，割臺(tái)攪龍以伸縮撥指為界，分成左右兩段。左右兩部分螺旋方向相反。因右端部分很短，所以用兩塊導(dǎo)向葉片完成輸送工作。
為了使割臺(tái)攪龍順利輸送谷物，攪龍與割臺(tái)框架應(yīng)有合理的配合關(guān)系。若底隙過(guò)大，則要等到谷物積得夠厚后螺旋葉片才能把它推撥到，過(guò)小則會(huì)增加輸送阻力，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)堵塞死攪龍，葉片與底板的最小間隙，打、中型機(jī)取15-20毫米，小型機(jī)取8-10毫米。攪龍葉片與后擋板的間隙過(guò)大會(huì)造成回草現(xiàn)象，過(guò)小也會(huì)塞死攪龍，通常后側(cè)間隙，打、中型機(jī)取25-30毫米，小型機(jī)取15-20毫米。一般說(shuō)這兩個(gè)間隙應(yīng)根據(jù)割幅大小不同而定，割幅大的，間隙要大，小的可以小些。
收割的時(shí)候，情況是在不斷變化的，有時(shí)禾層的厚度會(huì)變化，禾層會(huì)突然增厚，為了適應(yīng)這一情況，割臺(tái)攪龍通常做成浮動(dòng)式，即靠近輸送槽一端做成浮動(dòng)式，另一端則采用圓柱孔調(diào)心球軸承固定。
5.2 割臺(tái)螺旋的參數(shù)設(shè)計(jì)
割臺(tái)螺旋的主要參數(shù)有螺旋角、內(nèi)徑、外徑、螺距和轉(zhuǎn)速等。
5.2.1 螺旋角α
在同樣條件下，螺旋角大，生產(chǎn)率高，但工作費(fèi)力；螺旋角小，則生產(chǎn)率低，但工作省力。若螺旋角太大時(shí)甚至不能工作，一般取α=20°。
5.2.2內(nèi)徑d 外徑D 轉(zhuǎn)速n 螺距S
查詢《農(nóng)機(jī)手冊(cè)》，得到廣東農(nóng)林學(xué)院經(jīng)過(guò)多次對(duì)比試驗(yàn)得出的參考數(shù)據(jù)：
內(nèi)徑d = 230mm
外徑D = 340-550mm
轉(zhuǎn)速n = 170-220r/min
螺距s = 240-320mm
又根據(jù)工作要求外徑盡量選大，因此選取外徑D = 550mm；考慮到配套拖拉機(jī)輸出軸轉(zhuǎn)速540r/min，為使傳動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)攪龍轉(zhuǎn)速180r/min；至于螺距的配置，以撥指為界，撥指左端螺距選擇300mm， 右端距離較短，采用起點(diǎn)相隔180度的兩段導(dǎo)向葉片，螺距為320mm。
5.3 伸縮撥指的設(shè)計(jì)
伸縮撥指結(jié)構(gòu)也叫回轉(zhuǎn)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。割臺(tái)攪龍上的伸縮撥指機(jī)構(gòu)，是由空套在軸上的若干條撥指和攪龍的圓筒組成。
伸縮撥指安裝在螺旋筒內(nèi)，由撥指并排鉸接在一根固定的曲軸上（圖5-2）。曲軸與固定軸固結(jié)在一起。曲軸中心02與螺旋筒中心O1有一偏心距。撥指的外端穿過(guò)球鉸連接于螺旋筒上。這樣，當(dāng)主動(dòng)輪通過(guò)轉(zhuǎn)軸使螺旋筒旋轉(zhuǎn)時(shí)，它就帶動(dòng)撥指一起旋轉(zhuǎn)。但由于兩者不同心，撥指就相對(duì)于螺旋筒面作伸縮運(yùn)動(dòng)。由圖可見，當(dāng)螺旋筒上一點(diǎn)B1繞其中心01轉(zhuǎn)動(dòng)1200到B3時(shí)，帶動(dòng)撥指繞曲柄中心O2轉(zhuǎn)動(dòng)，撥指向外伸出螺旋筒的長(zhǎng)度增大。由B3轉(zhuǎn)到B2再到B1時(shí)，撥指的伸出長(zhǎng)度減小。工作時(shí)，要求扒指轉(zhuǎn)到前下方時(shí)，具有較大的伸出長(zhǎng)度，以便向后撥送谷物。當(dāng)撥指轉(zhuǎn)到后方時(shí)，應(yīng)縮回螺旋筒內(nèi)，以免回草，造成損失。
圖5-2 撥指機(jī)構(gòu)
1、帶輪 2、傳動(dòng)軸 3、螺旋 4、偏心軸 5、扒指 6、短軸 7、調(diào)節(jié)板
如果使曲軸中心O2繞螺旋筒中心O1相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，則可改變撥指最大伸出長(zhǎng)度所在的位置，同時(shí)撥指外端與割臺(tái)底板的間隙也隨著改變。撥指外端與割臺(tái)底板的間隙應(yīng)保持在10mm左右。當(dāng)谷物喂入量加大而需將割臺(tái)螺旋向上調(diào)節(jié)時(shí)，撥指外端與底板的間隙也隨著增大，此時(shí)應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)曲軸的調(diào)節(jié)手柄，使撥指外端與割臺(tái)底板的間隙仍保持在10mm左右。在聯(lián)收機(jī)的割臺(tái)側(cè)壁上裝有調(diào)節(jié)手柄，用以改變曲軸中心O2的位置。
伸縮撥指的主要參數(shù)有撥指長(zhǎng)度L和偏心距e，當(dāng)撥指轉(zhuǎn)到后方或后上方時(shí)，應(yīng)縮回到螺旋筒內(nèi)，但為防止撥指端部磨損掉入筒內(nèi)，撥指在螺旋筒外應(yīng)留有5～10mm余量。當(dāng)撥指轉(zhuǎn)到前方或前下方時(shí)，應(yīng)從螺旋筒內(nèi)伸出。為達(dá)到一定的抓取能力，撥指應(yīng)伸出螺旋葉片外40～50mm。
在圖（5-3）中，D為螺旋外徑，d為螺旋內(nèi)徑，即螺旋筒直徑，L為撥指長(zhǎng)度，e為偏心距。
圖5-3 扒指長(zhǎng)度及偏心距
為了滿足撥指在筒外露出最短，后上方外露量為5-10mm，（以防撥指掉入筒內(nèi)），在伸出最長(zhǎng)的位置，撥指應(yīng)伸出螺旋葉片外40-50mm。（以滿足抓取能力的要求）
由圖5-3幾何關(guān)系即可得出確定L和e的算式：
分別取中間值得e = 65mm、L = 175mm。
6 其它部件
6.1框架
圖 6-1 框架圖 圖 6-2 分禾器
框架的作用：對(duì)各工作部件起支撐作用；輔助輸送谷物；連接附加機(jī)構(gòu)；使割臺(tái)都裝在框架上，便于拆卸、托運(yùn)和維修。因此，框架應(yīng)設(shè)計(jì)成跟拖拉機(jī)單相獨(dú)立的一部分，再用連接件跟其他部件連接。
6.2 分禾器
分禾器的作用是把待割谷物和未割谷物分開，使得收獲過(guò)程有序、不漏割。
6.3 液壓升降機(jī)構(gòu)
收割作物時(shí)，要隨時(shí)調(diào)節(jié)割茬高度，要經(jīng)常進(jìn)行運(yùn)輸狀態(tài)和工作狀態(tài)的相互轉(zhuǎn)換。所以割臺(tái)必須能很方便地升降?，F(xiàn)代農(nóng)作物收割機(jī)都采用液壓升降機(jī)構(gòu)，操作靈敏省力，精度高。為避免割臺(tái)強(qiáng)制下降造成的損壞和適應(yīng)地形的需要，割臺(tái)升降油缸均采用單作用油缸。割臺(tái)是靠自身重量將油液從油缸壓回貯油箱而下降的。所以，當(dāng)油泵停止工作時(shí)，只要把分配閥的回油路接通，割臺(tái)就能自動(dòng)降落。
6.4 割臺(tái)各工作部件的相互配置
在割臺(tái)上合理配置螺旋輸送器、割刀和撥禾輪的位置十分重要，尤其是螺旋輸送器相對(duì)于割刀的距離，對(duì)割臺(tái)的工作性能影響很大。各部件之間的相對(duì)位置如（圖6-3）所示。
圖 6-3 割臺(tái)各部件的相對(duì)位置
1.割臺(tái)螺旋 2.后壁 3.擋草板 4.切割器 5.撥禾輪
L值為螺旋中心到護(hù)刃器梁的距離，如果此值較大，比較適應(yīng)于長(zhǎng)莖稈作物收獲，而收獲短莖稈時(shí)容易堆積；反之，若此值較小，則適合收獲短莖稈作物，而收獲長(zhǎng)莖稈作物時(shí)，就容易從割臺(tái)上滑下，造成損失。撥禾輪中心相對(duì)割刀前伸量n值根據(jù)L值變化，L大，則n值也大，但不能過(guò)大，因此n值比較小。螺旋葉片與割臺(tái)底板之間的間隙L3應(yīng)為10-20mm，此間隙可以通過(guò)上下移動(dòng)割臺(tái)兩側(cè)壁上的調(diào)節(jié)螺栓進(jìn)行調(diào)整。螺旋葉片與割臺(tái)后壁的間隙L2為20-30mm，為了防止回草，在割臺(tái)后壁上裝有擋草板，并使螺旋葉片與擋板之間的間隙保持在10mm左右，撥禾輪壓板與螺旋葉片的間隙L1至少應(yīng)有40-50mm,以防壓板和螺旋葉片或撥指相撞。
結(jié)論
一、結(jié)論
設(shè)計(jì)對(duì)象是目前已經(jīng)比較成熟的農(nóng)作物收割機(jī)的割臺(tái)系統(tǒng)，其中的個(gè)別裝置的結(jié)構(gòu)是參照現(xiàn)有的機(jī)的割臺(tái)裝置，再加上自己思考后的方案來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)的。尤其是在張緊裝置上，加入了自己的創(chuàng)新思想，把原來(lái)的滑動(dòng)摩擦改成了滾動(dòng)摩擦。在這個(gè)過(guò)程中，我發(fā)現(xiàn)如果要自己設(shè)計(jì)一個(gè)裝置或者零件要考慮很多東西，比如說(shuō)結(jié)構(gòu)的緊湊，潤(rùn)滑，固定條件等等。要把自己臆想的東西與實(shí)踐相結(jié)合，然后再改善其結(jié)構(gòu)。對(duì)于這個(gè)滾子結(jié)構(gòu)，是思考了很多種方案和模擬后才定下來(lái)的。事實(shí)上這個(gè)滾子結(jié)構(gòu)不只可以用在這張緊裝置里面，在其它相似的結(jié)構(gòu)上也可以用上。在作圖過(guò)程中，針對(duì)圖的標(biāo)注，標(biāo)準(zhǔn)件的畫法、粗糙度等都進(jìn)行了進(jìn)一步的復(fù)習(xí)和鞏固。
由于初次涉及此領(lǐng)域的設(shè)計(jì)，對(duì)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)不是有太多了解，所以我的設(shè)計(jì)思路是先把整體割臺(tái)的框架確定下來(lái)，再把它各個(gè)部分都分開來(lái)設(shè)計(jì)和計(jì)算。把它的計(jì)算方法是按照常規(guī)的途徑一步步進(jìn)行下來(lái)的，零件和構(gòu)件的尺寸確定方法是現(xiàn)根據(jù)計(jì)算初步確定下來(lái)的，再將計(jì)算的結(jié)果轉(zhuǎn)換為實(shí)體，通過(guò)對(duì)實(shí)體的模擬，觀察各部件之間的裝配、結(jié)構(gòu)，從而對(duì)零件或者裝置進(jìn)行再進(jìn)一步的調(diào)整和優(yōu)化。結(jié)合計(jì)算過(guò)程和實(shí)際結(jié)構(gòu)完成整個(gè)機(jī)割臺(tái)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)其相關(guān)知識(shí)的運(yùn)用使自身對(duì)農(nóng)作物收割機(jī)割臺(tái)系統(tǒng)有了較大程度的認(rèn)識(shí)。
二、今后研究方向
現(xiàn)在的農(nóng)作物收割機(jī)都朝著中小型結(jié)構(gòu)發(fā)展，所以機(jī)械結(jié)構(gòu)的緊湊性必須要提高。雖然現(xiàn)在農(nóng)作物收割機(jī)的割臺(tái)裝置基本都都采用的，但是這都無(wú)法彌補(bǔ)機(jī)遠(yuǎn)程的耗時(shí)和耗資金，所以如果要對(duì)機(jī)械化進(jìn)行進(jìn)一步的提高必須再深入研究。比如在材料方面，可以使用高性能材料，輕質(zhì)材料，既不影響它的結(jié)構(gòu)性能，又能減輕它的質(zhì)量。在割臺(tái)裝置方面，可以向履帶輪式方向靠攏，它結(jié)合了和輪式優(yōu)點(diǎn)，這不僅對(duì)農(nóng)作物收割機(jī)來(lái)說(shuō)是一個(gè)大的跨越，對(duì)其它重型機(jī)器來(lái)說(shuō)也是有象征意義的進(jìn)步。
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