机械毕业设计（论文）-全喂入背负式水稻联合收割机割台设计.doc

JIANGXI AGRICULTURAL UNIVERSITY本 科 毕 业 论 文（设 计）题目： 全喂入背负式水稻联合收割机割台设计 学 院： 工学院 姓 名： 学 号： 20090931 专 业：农业机械化及其自动化 年 级： 2009级 指导教师： 职 称： 教授 二0一三 年 五 月 摘要 割台是联合收割机的主要工作部件之一，其功用是完成割禾工作，并随即把割倒的谷物集中连续不断的输送给输送槽。此次设计的为带搅龙输送器的卧式割台，主要包括切割器、偏心拨禾轮、割台输送搅龙和割台框架。本设计在相关参考资料及收割机总体设计的的基础上，完成了割台部分的设计：并且根据收割机总体的工作要求，进行了切割器、偏心拨禾轮、割台搅龙以及割台框架的选择、设计与计算。本次设计的割台机构体积小、重量轻、通过性与适应性好。该机构装在轴流式全喂入轴流式联合收割机上，能确保掉粒少、脱离干净、破碎率低。关键词：割台、全喂入、切割器、割台搅龙、偏心拨禾轮AbstractCutting machine is one of the main working parts of combine harvester, its function is to cut grain work done, and then pour the cutting feed grain concentrated continuous delivery slots. The design for mixed with dragon conveyor horizontal cutting machine, mainly includes cutter, eccentric wheel is designed, and cut transportation stirring dragons and cut framework. This design in the related resources and, on the basis of the overall design of the harvester, completed the design of the parts, and according to the requirements of the harvester general work, cutter, eccentric wheel, cutting platform is designed to stir the dragon and the selection, design and calculation of the frame. The design of the cutting machine is small in size, light weight, through sex and good adaptability. The agency in axial feeding all axial-flow combine harvester, can ensure off less grain, from the clean, low broken rate. Key words : cut sets、whole feeding、cutter 、eccentric dial the hetian round 、spiral push for transport 摘要2一 绪论51.1 我国联合收割机的现状61.2我国联合收割机的发展前景61.3 国外收割机的状况71.4 设计的主要内容7二 水稻联合收割机总体设计82.1 联合收割机的类型定位92.2 联合收割机的整机结构及选择92.3 水稻联合收割机的工作流程9三参数设计与选择103.1拖拉机的选择103.2.割幅与作业速度113.3谷物收割机的喂入量12四 切割器设计124.1切割器性能要求124.2切割器选择134.4 往复式切割器的构造和标准化154.5 往复式切割器的传动机构设计174.6 往复式切割器的工作原理204.7 往复式切割器的切割性能参数分析215 割台螺旋推运器（搅龙）的设计245.1 搅龙结构设计245.2 割台螺旋的参数设计265.3 伸缩拨指的设计266 其它部件286.1框架286.2 分禾器296.3 液压升降机构296.4 割台各工作部件的相互配置29参考文献31一 绪论作物收获是整个农业生产过程中夺取丰收的最后一个重要环节，对谷物的产量和质量都有很大的影响，其特点是季节性强、时间紧、任务重，易遭受雨、雪、风、霜的侵袭而造成损失。因此，实现谷物收获作业机械化对于提高劳动生产率、减轻劳动强度、降低收获损失、以确保丰产丰收具有极其重要的意义。我国是农业大国，水稻是我国最重要的粮食作物之一，水稻种植面积约4.5亿亩。全国水稻种植面积约占粮食作物面积的30，产量接近粮食总产量的一半，2009年我国粮食总产量达到10616亿斤，再创历史新高，连续6年增产。我国南方有很大一部分地区为丘陵地带，这些地方收割机的使用仍不多，大部分仍使用人力，一个人一天收割水稻大约一亩地，生产效率低，而且早稻收获时节恰好赶上夏天最热的时候，收割机具有收割效率高的特点，每天能收割水稻几十亩甚至上百亩，如能使用联合收割机收割水稻，可以大大减轻劳动力，提高生产率。因此，能制造出适用于丘陵地区的中小型收割机具有很好的市场前景。在我国南方地区，从农村劳动力结构来看，年青力壮的劳力很多外出务工，给联合收割机的应用提供了机会，同时机收价格的降低使很多农民容易接受收割机的作业，最简单的情况就是在中国水稻产区很多农民都乐意接受利用机器来进行收割服务。因此，稻麦收割机的应用将越来越普遍。近年，国务院作出了加大粮食直补、农资综合直补、购买农机具补贴、良种补贴力度，大幅度提高粮食最低收购价的决定。在农机补贴政策的强力推动下，2009年来我国联合收割机市场发展势头强劲。国家统计局统计显示，截至8月末，国内累计生产各种型号收获机械42万余台，同比增长48.34%，创我国收获机械年度产销历史之最。 1.1 我国联合收割机的现状 我国水稻收割机的发展很不平衡，除了江、浙、沪等发达地区机收率比较高以外，其它水稻主产区机收率较低，受当地经济条件的限制，受地埋环境的影响，收割机的推广与应用仍有一定阻力。然而在我国的皖、湘地区，生产厂家和当地农机部门也为此做了较大的努力，并收到了明显的效果。无论怎样都需要农机推广部门及有关厂家作出艰苦的努力。1.2我国联合收割机的发展前景目前水稻产区机收率仍然较低，随着农村经济的不断发展和收割机的普及推广，预计在今后五、六年内履带水稻收割机具有广阔的市场前景。我国联合收割机市场结构也在悄然发生变化，联合收割机在收获机械总量中的比重逐年加大。2009年前8个月，联合收割机占收获机械总量的比重为19.78%。国家统计局统计显示，2009年1-8月份，我国主要制造企业累计生产各种型号的联合收割机8.31万台，同比增长32.44%。 农业庄园化、产业化、农村推广土地大面积承包，没有收割机械不行。市场亦即农民配置小型联合收割机的出发点是为了省工、省时、减轻劳动、提高效益 减少浪费， 以商业性服务盈利为目的而趵置的， 其最终也是使被服务者达到上述的目的市场对小型联合收割机的期望值如下： 价格低，售价或使用价低到符合农民目前的承受能力，对赔买者或使用者都是如此；故障少，使用中保证可靠性； 操作使用符合现在农村的技术素质能力；在谷物种类上，在适用地域上有较大的变通； 不能粗笨，外观有一定的型式美； 维修和配件应比较方便。 收割机的发展方向将是向高科技化方向发展，制造出适用性强的收割机很有发展市场，对不同地区开发出不同的收割机是很有发展前途的。由此，相应的制造出高性能的联合收割机是国外收获机的发展概况。现阶段技术发展这个阶段是谷物联合收割机发展过程中一个艰难而又复杂的时期，经历了一个极大的起落过程。1980年前后，改革开放政策对联合收割机的发展产生了巨大的影响。经过几年的努力，引进的机型陆续投产，我国的联合收割机行业的科学技术在许多方面从原来比较落后的状态，一下子跨到80年代初的国际先进水平，有了一个划时代的飞跃。但是，由于80年代初农村经济比较落后等一些其它因素的影响，联合收割机市场明显萎缩。自1982年起，全国产量由6000台一下子降到1000余台。到80年代中后期，随着农村经济的发展，市场逐渐恢复。到进入90年代，不仅产量恢复到了历史最高水平，而且新试制的产品，特别是中小型拖拉机悬挂的品种型号繁多，出现了制造、开发、选购收获机的新局面。到90年代中后期，我国的收获机发展更加迅速，不仅各种类型机械齐全，性能也不断完善，而且产量也大幅度提高。仅1997年全国年生产联合收割机35105台，比1982年提高了几倍。而且，市场也比较看好，年终售出31955台，呈现出了良好的发展势头，开始了我国收获机发展的又一个崭新的阶段。1.3 国外收割机的状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。目前，世界收获机械的发展，不仅在传统的收获机上增设了许多电液自动化控制系统，如凯斯公司的2300系列大型联合收获机上设置了GPS接收装置，为将来精确农业的发展奠定了基础。而且，突破了传统的收获工艺，发展了割前脱粒。如东北农业大学研制的气吸式割前脱粒联合收获机，英国谢尔本公司生产的梳脱台等。总之，世界收获机械正向着自动化、适用化、多样化方向发展。适应收割机发展的趋势。1.4 设计的主要内容本次设计在调查南方丘陵地区的稻田情况和水稻生长周期之后，在市场上认真比较了几种稻麦两用收割机的优缺点之后，做出的优化方案。适用于收割水稻，操作方便，维修方便，适用于平原，丘陵，梯田，三角地等大小块及烂泥田。 在综合考察实际情况后，选用全喂机型联合收割机，有效割幅1.5米，总损失量小于等于1.5%，破碎率小于等于2%，含杂率小于等于2%。采用全喂式机型的过程是：茎杆稻头全部进入脱粒机，经过脱粒机粉碎，谷粒脱下，茎秆与谷粒经凹版筛分离。茎杆排除出机器，谷粒从凹板筛孔落下到底壳，并由集谷搅龙推运到一侧，再由扬谷器扬升出收割机并装袋。 采用全喂式机器的优点是： （1）半喂入收割机从结构原理比全喂入收割机较复杂，一旦出现故障难于排除修理，零部件贵，拆装修理较困难等问题存在。而全喂入收割机结构简单，很多零件看得见摸得着，发生故障易于修理排除，适合农民机手应用，修理费少等优点，农民愿意采用全喂入收割机作业。 （2）经济效益分析，如一台洋马Ce_2M型半喂入与一台浙江三联4LZ_1.8型全喂入收割机对比验收，同一片稻田，统一时间，每台机收割2亩面积，洋马机18分42秒收割完，浙江三联19分31秒也收割完毕，三联机比洋马机相差40秒时间，可能关系到操作手技术熟练程度的问题存在。三联收割机的总损失率小于3.5%，而洋马收割机的总损失率经常大于3.5%，因为该机具利用链条传动送禾稻装置，在机械传动链条的作用力之下，就出现损失率较大。所以，农民对半喂入收割机有不同的看法。全喂入收割机，在收割速度与拨禾轮的配合，将禾稻拨入搅龙槽，保证稻谷棵粒归全，损失少。 （3）南方有部分农民还有耕牛，所以，半喂入收割机在收割作业时，稻杆全身不经过脱粒机滚压过，稻杆硬和老叶有泥灰，耕牛不喜欢吃，农民晚造不愿意请半喂入收割机作业，而全喂入收割机早、晚造均适用。 二 水稻联合收割机总体设计 此设计是根据南方丘陵水田面积小而设计的小型水稻联合收割机，该水稻联合收割机可一次性完成收割、脱粒、分离和装袋作业。该机体积小、重量轻，操作灵活，通过性与适应性好，较好地解决了大、中型收割机在丘陵、山区和水田难以收割的难题，在南方双季稻区、泥脚深度不大于20厘米的稻田中均能正常收割水稻。2.1 联合收割机的类型定位整机形式为：悬挂式、全喂入割台形式为：带搅龙输送器式卧式割台脱粒装置形式为：轴流式2.2 联合收割机的整机结构及选择所设计的水稻联合收割机为轮式背负式水稻联合收割机，整机分为行走部分和收割部分两部分。行走部分采用四轮式拖拉机，后轮驱动，前轮转向。收割部分悬挂在拖拉机上（图2-1），收割台悬挂在车架悬架的正前方，脱粒装置悬挂在拖拉机后方，中间输送槽布置在收割机的左侧,前后两端分别连接割台和脱粒装置。为使割台左右平衡，将割台传动装置置于右侧。对于收割机后部，脱粒装置靠左布置，扬谷器布置在脱粒装置右侧，同时粮袋放置于脱粒装置右侧使联合收割机后部平衡。整机前进动力由拖拉机提供，收割部分动力由拖拉机后置动力输出轴提供。2.3 水稻联合收割机的工作流程 水稻联合收割机的作业流程如图所示，当联合收割机进行作业时，拨禾轮首先把作物拨向割刀，割刀把作物割倒后，拨禾轮随即把作物推倒到割台上，割台输送搅龙把割倒下来的作物向左侧集送到伸缩拨指机构，拨指机构把搅龙送来的作物以很高的速度向后抛送给输送槽，输送槽把拨指机构送来的作物抓取后从槽底源源不断地输送给脱离机构，作物进入轴流型脱谷机构后，由于它受到滚筒钉齿高速打击以及作物在作螺旋运动的过程中不断与凹板筛撞击的结果，使谷粒脱了下来，并通过凹板筛孔落到集谷搅龙上。落到集谷搅龙上的谷粒被推运到扬谷器（在另一侧未画出来），再由扬谷器抛送到粮袋，随即包装。另外被脱谷机脱净谷粒的禾杆由于被凹板筛阻留无法通过筛孔，最后从出草口被滚筒钉齿抛送出去，这就完成了联合收获的全过程。三参数设计与选择3.1拖拉机的选择 由于背负式联合收割机各部分都是悬挂在拖拉机上，以拖拉机为机架，因此联合收割机各部分尺寸都受到拖拉机的影响。例如联合收割机的割幅必须大于拖拉机轮距260mm以上、输送槽长度取决于拖拉机总长、作业速度需从拖拉机档位中选等。同时，背负式联合收割机动力来源于拖拉机，所以，确定联合收割机主要参数之前选择一辆合适的拖拉机很重要。根据初步估算，选择雷沃欧豹TH354（其外形如图所示）作为联合收割机的配套拖拉机。雷沃欧豹TH354型轮式拖拉机是一种水旱通用的中型轮式拖拉机，集机体小巧、结构紧凑、装置完善、操作轻便、转向灵活、重量轻、耗油省。适合我国广大农村，特别是南方地区。配带相应的农机具后，可进行水田和旱地的耕地、播种、收割、脱粒等作业，还可以作为抽水、发电、农副产品加工等固定动力。为适应各种农田作业，该拖拉机可进行轮距调整。其部分参数如表 如图雷沃欧豹TH354 3.2.割幅与作业速度1割副B 割幅是指联合收割机两分禾器尖端之间的距离。小型联合收割机的割幅一般为1.5m2.0m，其大小受轮距B0影响，关系为： BB0+2式中B割幅mB0轮距，取前轮1160mm、后轮1300mm作为作业时轮距 即B01.3m防止轮胎压倒作物的保护宽度100mm200mm 取=0.1m代入数值 BB0+2=1.3+20.1=1.5m 取B=1.5m2. 作业速度Vm 作业速度是指联合收割机作业时的前进速度。小型全喂入悬挂式联合收割机作业速度一般为1.34km/h，根据拖拉机现有档位选择其低档作为作业速度。即作业速度为：取 Vm=0.56m/s(2.02km/h)3.3谷物收割机的喂入量 喂入量由割幅、作业速度等决定，其关系为： 式中 q喂入量 kg/s B割幅 1.5m M作物单位面积产量 M=8107千克/公顷 割下作物中谷粒与茎秆的比例，即谷草比，=0.43 C常数 C=10图4-1 a.普通型 b.普通型 c.低割型 由上公式算得q=2.264kg/s四 切割器设计收获机械上采用的切割装置又称为切割器，它的功用是将田间作物全部整齐地割断，它是重要的通用部件之一。4.1切割器性能要求割茬整齐、不漏割、不堵刀、不推倒谷物、不扯断和撕裂茎秆、切割造成的损失和功率消耗少，在收割水稻、大豆和牧草是，还特别要求能进行低割，以减少损失，增加收获量4.2切割器选择根据切割器结构及工作原理的不同可分为：往复式、圆盘式和甩刀回转式三种。4.2.1 往复式切割器 割刀作往复运动，结构较简单，适应性较广。它能适应一般或较高作业速度（610km/h）的要求，工作质量较好，但其往复惯性力较大，振动较大。切割时，茎秆有倾斜和晃动，因而对茎秆坚硬、易于落粒的作物易产生落粒损失。对粗茎秆作物，由于切割时间长和茎秆有多次切割现象，则割茬不够整齐。往复式切割器按结构尺寸与行程关系分有以下几种（图3-5）：4.2.1.1 普通型 其尺寸关系为 Stt076.2mm（3in）式中 S割刀行程 t动刀片间距 t0定刀片间距普通型切割器的特点是：割刀的切割速度较高，切割性能较强，对粗、细茎秆的适应性能较大，但切割时茎秆倾斜度较大、割茬较高。在水稻收割机上有采用较标准尺寸为小的切割器，其尺寸关系为 Stt050、60或70mm其特点是：动刀片较窄长（切割角较小），护刃器为钢板制成，无护舌，对立式割台的横向输送较为有利。其切割能力较强，割茬较低。4.2.1.2 普通型其尺寸关系为 S2t2t0152.4mm（6in）该切割器的动刀片间距t及定刀片间距t0与普通型相同，但其割刀行程为普通型的2倍。其割刀往复运动的频率较低，因而往复惯性力较小。此点对抗振性较差的小型机器具有特殊意义，适于在小型收割机和联合收获机上采用。4.2.1.3 低割型其尺寸关系为 St2t076.2、101.6mm(3in、4in)切割器的割刀行程S和动刀片间距t均较大，但定刀片的间距t0较小。切割时，茎秆倾斜量和摇动较小，因而割茬较低，对收割大豆和牧草较为有利，但对粗茎秆作物的适应性较差。低割型切割器由于切割时割刀速度较低，在茎秆青湿和杂草较多时切割质量较差，割茬不整齐并有堵刀现象,在稻麦收割机上采用较少。4.2.2 圆盘式切割器圆盘式切割器的割刀在水平面（或有少许倾斜）内作回转运动，因而运转较平稳，振动较小。该切割器按有无支承部件来分，有无支承切割式和有支承切割式两种。4.2.2.1 无支承圆盘式切割器 该切割器的割刀圆周速度较大，为2550m/s，其切割能力较强。切割时靠茎秆本身的刚度和惯性支承。在牧草收割机和甘蔗收割机上采用较多，在小型水稻收割机上也采用。图4-2 有支承圆盘式切割器a. 单盘式 b.双盘式1.回转刀盘 2.支承刀片图4-2 圆盘式切割器a.单盘式 b.三盘集束式 c.双盘式 d.铰链式刀盘 e.多组圆盘式1.刀盘架 2.刀片 3.送草盘 4.拨草鼓小型水稻收割机上，有采用单盘和多盘集束式回转式切割器者。多盘集束式切割器能将割后的茎秆成小束地输出，以利于打捆和成束脱粒。它由顺时针回转的三个圆盘刀及挡禾装置组成（图3-6b）。圆盘刀除随刀架回转外自身作逆时针回转，在其外侧的刀架上有拦禾装置。圆盘刀（刃部为锯齿状）将禾秆切断后推向拦禾装置。该装置间断地把集成小束的禾秆传递给侧面的输送机构。这种切割器因结构较复杂应用较少。图3-8 甩刀回转式切割器b.牧草切割器 c.刀片4.2.2.2 有支承圆盘式切割器该切割器（图3-7）具有回转刀盘和支承刀片。收割时该刀片支承茎秆由回转刀进行切割。其回转速度较低，一般为610m/s。刀盘由56个刀片和刀盘体铆合而成。其刀片刃线较径向线向后倾斜角（切割角），该角不大于300。支承刀多置于圆盘刀的上方，两者保有约0.5mm的垂直间隙（可调）。4.3.3 甩刀回转式切割器 该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。其圆周速度为5075m/s，为无支承切割式，切割能力较强，适于高速作业，割茬也较低。多用于牧草收割机和高秆作物茎秆切碎机上。图4-3 往复式切割器1.护刃器梁 2.摩擦片 3.压刃器 4.刀杆5.动刀片6.定刀片7.护刃器结合各切割器的结构和使用性能，在小型全喂入背负式联合收割机上采用往复式普通型切割器。4.4 往复式切割器的构造和标准化4.4.1 往复式切割器的构造 往复式切割器由往复运动的割刀和固定不动的支承部分组成（图3-9）。割刀由刀杆、动刀片和刀杆头等铆合而成。刀杆头与传动机构相连接，用以传递割刀的动力。固定部分包括护刃器梁、护刃器、铆合在护刃器上的定刀片、压刃器和摩擦片等。工作时割刀作往复运动，其护刃器前尖将谷物分成小束并引向割刀，割刀在运动中将禾秆推向定刀片进行剪切。4.4.1.1 动刀片图4-4 动刀片它是主要切割件，为对称六边形（图3-10），两侧为刀刃。刀刃的形状有光刃和齿纹刃两种。光刃切割较省力，割茬较整齐，但使用寿命较短，工作中需经常磨刀。齿纹刃刀片则不需磨刀，虽切割阻力较大，但使用较方便，在谷物收割机和联合收获机上一般用齿刃。4.4.1.2 定刀片定刀片为支承件固定在护刃器上，与动刀片组成一切割副。一般为光刃，定刀片的刀口刃角比动刀片的大得多，常取为60左右，这是因为定刀片刃口多为光刃，本身易磨钝，固为了使其保持锋利耐用，其刃口角就需大些。3.4.1.3 护刃器护刃器的作用是保持定刀片的正确位置、保护割刀、对禾秆进行分束和利用护刃器上舌与定刀片构成两点支承的切割条件等。其前端呈流线形并少许向上或向下弯曲，后部有刀杆滑动的导槽。图4-5 定刀片 图4-6 护刃器4.4.1.4 压刃器为了防止割刀在运动中向上抬起和保持动刀片与定刀片正确的剪切间隙（前端不超过00.5毫米，后端不大于11.5毫米），在护刃器梁上每隔3050厘米装有压刃器。它为一冲压钢板或韧铁件，能弯曲变形以调节它与割刀的间隙图4-7 压刃器 图4-8 摩擦片4.4.1.5 摩擦片它的功用是以它的前端面与护刃器固定定刀片的凸台后端面之间构成割刀导向槽，以便引导刀杆往复运动，有了摩擦片之后，刀杆运动就不会与护刃器发生摩擦，可以延长护刃器的使用寿命，而摩擦片的工作端面磨损后，可反过来换另一个工作端面。摩擦片数目通常与压刃器数目相同，即每隔3050厘米装有一个压刃器。4.4.2 结构标准化普通型切割器（图3-15）：其tt076.2毫米，动刀片为纹齿刃，护刃器为双齿，设有摩擦片，用于谷物收割机和联合收获机。4.5 往复式切割器的传动机构设计其特点是把回转运动变为往复运动。由于各种机器的总体配置和传动路线不同，因此传动机构的种类较多。按结构原理的不同可分为曲柄连杆机构、摆环机构和行星齿轮机构等三种。图4-10 曲柄连杆机构a.线式 b.立式-线式 c.转向式 d.转向式 e.曲柄滑块式图4-9 4.5.1 曲柄连杆机构曲柄连杆（或滑块）机构由曲柄、连杆（或滑块与滑道）及导向器等组成。 为适应不同配置的割台型式和传动路线，该机构又有（如图3-16）所示的几种传动形式。4.5.1.1 一线式曲柄连杆机构其曲柄、连杆及割刀在一个垂直平面内运动（图3-16a）。其机构虽较简单，但横向占据空间较大，只适于侧置式收割机采用。若将该机构旋转900，使曲柄连杆在水平面内运动（3-16b），则该机构可用在前置式收割机上。4.5.1.2 转向式曲柄连杆机构在前置式收割机上，常将曲柄连杆机构置于割台的后方，并在侧方增设摆叉（或摇杆）及导杆（图3-16c、d），通过导杆驱动割刀运动。该机构在自走式联合收获机上采用较多。上述各机构的连杆长度均可调节，以便进行割刀“对中”（连杆处于止点时，动刀片与护刃器中心线重合）的调整。4.5.1.3曲柄滑块机构它由曲柄、滑块、滑道和导向器等组成（图3-16e）。曲柄回转时，套在曲柄上的滑块带动割刀作往复运动。其机构较简单，占据空间较小。但滑道磨损较快。可用在中小割幅的前置式收割机上。4.5.2 摆环机构图4-12 行星齿轮式传动机构1.曲柄轴 2.行星齿轮 3.销轴 4.固定齿圈它是由斜装在主轴上的摆环并通过摆动轴把回转运动转变为往复运动的一种机构。摆环机构由主轴、摆环、摆叉、摆轴、摆杆和导杆等组成（图2-17）。摆环的销轴与摆叉上的销孔相连接，摆环摆动时通过摆叉、摆轴及摆杆带动导杆并驱动割刀运动。图4-11摆环机构 1、主轴2、摆轴3、摆叉4、摆环5、摆杆6、导杆4.5.3行星齿轮式传动机构行星齿轮式割刀传动机构由直立式曲柄轴、套在曲柄上的行星齿轮、固定在行星齿轮节圆上销轴和固定齿圈等组成（图3-18）。当曲柄绕轴心O回转时，行星齿轮在齿圈上滚动。由于行星齿轮的节圆直径是齿圈节圆直径的一半，且销轴置于割刀的运动方向线上，则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，其割刀运动规律与曲柄连杆机构相同。该机构的主要特点是结构紧凑，刀杆头不受垂直方向的分力。适于在各种配置的收割台上采用。根据传动路线图，本着结构简单、效率高等原则，本次设计采用的是曲柄滑块机构，以便于在丘陵地区使用。4.6 往复式切割器的工作原理4.6.1割刀运动分析割刀的运动特性对切割器性能有直接影响，曲柄连杆（滑块）机构的割刀运动：为简化分析，设曲柄轴心偏距为零，连杆长度为无穷大，则割刀运动可视为曲柄销A（图3-19b）在割刀运动线上的投影，为一简谐运动。若以曲柄轴心为座标原点O，水平向右为X轴，向上为Y轴，并令曲柄由第二象限的水平位置顺时针转动。则割刀位移方程为X=-rcost速度方程式加速度方程式为式中 r曲柄半径 曲柄角速度割刀位移、速度、加速度与曲柄转角的关系如表31所示。表31 割刀位移、速度、加速度与曲柄转角的关系t090180270360X-r0+r0-rvx0+r0-r0ax+r20-r20+r2为了便于分析，下面研究割刀速度与位移的关系及加速度与位移的关系图4-13 割刀运动分析a.曲柄偏距h=0 b.割刀运动分析 c、X、vX、aX随曲柄转角t的变化曲线 d、vX、aX随位移X的变化曲线两边平方，简化后得即：可见速度Vx与位移X的关系为一椭圆方程式（图3-19d）。椭圆的长轴半径为r，短轴半径为r。由图可得出任意位移点的割刀速度。割刀加速度x与割刀位移X的关系为ax=r2cost=2(rcost)=2X即加速度与位移为一直线关系（图2-19d）。4.7 往复式切割器的切割性能参数分析4.7.1 切割速度分析 试验证明：在割刀锋利、割刀间隙正常（动、定刀片间的间隙为00.5mm）的条件下，切割速度在0.60.8m/s以上时能顺利地切割茎秆；若低于此限，则割茬不整齐并有堵刀现象。为了探讨切割器在切割茎秆过程中的速度大小，需绘制切割器的切割速度图，并进行分析，普通I型切割器的切割速度图（如图3-20）图4-14普通I型切割器的切割速度图普通I型切割器的切割速度图的特点是：割刀在一个行程中与两个定刀片相遇，因而有两个切割速度范围，分别为va1vb1及va2vb2。从两个范围的速度看，虽没有包括最大割刀速度，但仍属于较高速度区段，因而切割性能较好。因此，安装割刀时，应当使曲柄销处在左右两止点位置时，定刀片和动刀片的中心线重合。4.7.2 切割平均速度割刀的速度为一变量，为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割刀曲柄半径 S割刀行程又vp在0.9-1米/秒之间 ，选择 vp1米/秒代入可得：n=394转/分4.7.3 割刀进距对切割器性能的影响割刀走过一个行程（St）时，机器前进的距离称为割刀进距。即 或式中 vm机器前进度 n割刀曲柄转速 割刀曲柄角速度割刀进距的大小，直接影响到动刀(刃部)对地面的扫描面积切割图，因而对切割器性能影响较大。它也是确定切割器曲柄转速的另一重要参数。普通型切割器的切割图（如图3-21），由图可见，在定刀片轨迹线内的作物被护刃器及定刀片推向两侧，在相邻两定刀片之间的面积为切割区。在切割区中有三种面积：图4-15 普通型切割器的切割图1）一次切割区（）：在此区内的作物被动刀片推至定刀片刃线上，并在定刀片支持下切割。其中大多数茎秆沿割刀运动方向倾斜，但倾斜量较小，割茬较低。2）重割区（）：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。因而浪费功率。3）空白区（）：割刀刃线没有在此区通过。该区的谷物被割刀推向前方的下一次的一次切割区内，在下一次切割中被切断。因而茎秆的纵向倾斜量较大，割茬较高，且由于切割较集中，切割阻力较大。若空白区太长，茎秆被推倒造成漏割。由上述分析可知：空白区和重切区都对切割性能有不良的影响，因此，应减少该两区的面积。而空白区和重切区又与影响切割图图形的割刀进距有直接关系。当进距增大时，切割图图形变长，空白区增加，而重切区减少；反之，则相反。此外，动刀片的刃部高度h也影响到切割图的形状。H增大时，空白区减小，而重切区增加；反之，则相反。4.7.4 切割器功率计算切割器功率，包括：切割功率Ng和空转功率Nh两部分。即 NNgNh其中 式中 vm机器前进速度，米秒； B机器割幅，米； LO切割每平方米面积的茎秆所需功率，公斤米米2，经测定：割水稻LO1020马力。Nh大小与切割器的安装技术状态有关，一般每米割幅所需空转功率为0.81.5马力。vm0。56米秒，B=1.5米，L0取15马力，Nh=1.2马力代入可得：N=1.37马力。5 割台螺旋推运器（搅龙）的设计5.1 搅龙结构设计割台螺旋推运器由两端的螺旋叶片和伸缩拨指两部分组成。螺旋将割下的谷物沿轴向推向伸缩拨指，拨指将谷物流转过90纵向送入倾斜输送器，由输送齿耙将谷物喂入滚筒，其结构如（图5-1）所示。图5-1 螺旋推运器 1、传动轴 2、传动盘 3、滚筒 4、叶片 5、固定挡盘 6、深沟球轴承 7、轴套 8、拨指 9、拨指座套 10、偏心销轴 11、检视盖 12、搅龙短轴 13、拨指调节板为了提高喂入均匀性，螺旋4有一小部分伸入到拨指区域内。拨指部分是一个可以拆开的圆筒，拨指轴10刚性地安装在螺旋推运器轴的悬臂6上；拨指的另一端插入装在螺旋推运器外壳上的套筒中。工作时，轴12是固定不动的，传动轴1带动螺旋推运器旋转时，滚筒带动拨指8绕轴10旋转，由于轴10配置在螺旋推运器的前下方，所以拨指除了旋转外还沿滚筒外沿滑动；转至前下方时从壳中伸出抓取谷物，而转至后上方时缩回壳中。为了使谷物输送工作在螺旋输送器、伸缩拨指机构和输送槽等三者衔接的地方交接好，螺旋叶片应延伸进槽口约30-50毫米，否则会出现部分谷物挂在割台与输送槽连接的转角处，以致影响谷物连续输送。由于输送槽位置所限，割台搅龙以伸缩拨指为界，分成左右两段。左右两部分螺旋方向相反。因右端部分很短，所以用两块导向叶片完成输送工作。为了使割台搅龙顺利输送谷物，搅龙与割台框架应有合理的配合关系。若底隙过大，则要等到谷物积得够厚后螺旋叶片才能把它推拨到，过小则会增加输送阻力，严重时还会堵塞死搅龙，叶片与底板的最小间隙，打、中型机取15-20毫米，小型机取8-10毫米。搅龙叶片与后挡板的间隙过大会造成回草现象，过小也会塞死搅龙，通常后侧间隙，打、中型机取25-30毫米，小型机取15-20毫米。一般说这两个间隙应根据割幅大小不同而定，割幅大的，间隙要大，小的可以小些。收割的时候，情况是在不断变化的，有时禾层的厚度会变化，禾层会突然增厚，为了适应这一情况，割台搅龙通常做成浮动式，即靠近输送槽一端做成浮动式，另一端则采用圆柱孔调心球轴承固定。5.2 割台螺旋的参数设计割台螺旋的主要参数有螺旋角、内径、外径、螺距和转速等。5.2.1 螺旋角在同样条件下，螺旋角大，生产率高，但工作费力；螺旋角小，则生产率低，但工作省力。若螺旋角太大时甚至不能工作，一般取=20。5.2.2内径d 外径D 转速n 螺距S查询农机手册，得到广东农林学院经过多次对比试验得出的参考数据： 内径d = 230mm外径D = 340-350mm 转速n = 170-220r/min 螺距s = 240-320mm又根据工作要求外径尽量选大，因此选取外径D = 350mm；考虑到配套拖拉机输出轴转速540r/min，为使传动机构简单设计搅龙转速180r/min；至于螺距的配置，以拨指为界，拨指左端螺距选择300mm， 右端距离较短，采用起点相隔180度的两段导向叶片，螺距为320mm。 5.3 伸缩拨指的设计5.3.1 伸缩拨指机构的结构及工作原理伸缩拨指结构也叫回转导杆机构。割台搅龙上的伸缩拨指机构，是由空套在轴上的若干条拨指和搅龙的圆筒组成。伸缩拨指安装在螺旋筒内，由拨指并排铰接在一根固定的曲轴上（图5-2）。曲轴与固定轴固结在一起。曲轴中心02与螺旋筒中心O1有一偏心距。拨指的外端穿过球铰连接于螺旋筒上。这样，当主动轮通过转轴使螺旋筒旋转时，它就带动拨指一起旋转。但由于两者不同心，拨指就相对于螺旋筒面作伸缩运动。由图可见，当螺旋筒上一点B1绕其中心01转动1200到B3时，带动拨指绕曲柄中心O2转动，拨指向外伸出螺旋筒的长度增大。由B3转到B2再到B1时，拨指的伸出长度减小。工作时，要求扒指转到前下方时，具有较大的伸出长度，以便向后拨送谷物。当