第九章收获机械

1、第九章 收割机械2021-10-271第四节第四节 拨禾器拨禾器第一节第一节 概述概述第二节第二节 谷物收获的机器系统谷物收获的机器系统第三节第三节 切割器切割器第九章 收割机械2021-10-272第一节第一节 概述概述一、我国谷物收获机械的发展概况一、我国谷物收获机械的发展概况二、谷物收获方法二、谷物收获方法三、谷物收获的意义三、谷物收获的意义第九章 收割机械2021-10-273一、谷物收获机械的发展概况一、谷物收获机械的发展概况国内：国内：我国是个文明古国，又是个长期受封建和半封建半殖民地统治的国家，早我国是个文明古国，又是个长期受封建和半封建半殖民地统治的国家，早在在3500年前，劳

2、动人民就发明了镰刀，（出土文物：蚌镰、石刀、石年前，劳动人民就发明了镰刀，（出土文物：蚌镰、石刀、石镰），镰），易经易经中记载中记载“断木杵，掘地为臼，杵臼之利，万民以济断木杵，掘地为臼，杵臼之利，万民以济”。天工开物天工开物中记载，西汉中记载，西汉水碓（对），动力为水轮，加工部件为水碓（对），动力为水轮，加工部件为杵臼，晋代末杵臼，晋代末水磨、风磨。水磨、风磨。 然而真正的机械发展还是在解放之后然而真正的机械发展还是在解放之后。 45年年 联合国在黄泛区农场投放了首批现代农业机械，收获机联合国在黄泛区农场投放了首批现代农业机械，收获机麦麦赛赛哈里斯。哈里斯。48年年 东北国营农场进口前苏联收

3、割机东北国营农场进口前苏联收割机C-6、C-4。 第九章 收割机械2021-10-274 50年代年代 仿制了摇臂收割机，牵引式联合收割机，割晒机，脱粒机。仿制了摇臂收割机，牵引式联合收割机，割晒机，脱粒机。 50年代末年代末60年代中年代中 研制并于研制并于1965年正式成批投产了年正式成批投产了2KBD-3型型自走式联合收割机，自走式联合收割机，69年四平东风厂在年四平东风厂在2KBD3的基础上改进设计了的基础上改进设计了2KB-5。70年又进一步设计了东风年又进一步设计了东风641型。加大了马力、提高了生产型。加大了马力、提高了生产率、改进了结构。率、改进了结构。 70年代年代 是我国收

4、获机研究的鼎盛时期，全国研究和试制的各种收割是我国收获机研究的鼎盛时期，全国研究和试制的各种收割机有数万种。出现了全悬挂的、半悬挂的，自走的、牵引的，大中小机有数万种。出现了全悬挂的、半悬挂的，自走的、牵引的，大中小型联收机。有传统的纹秆键式逐稿器、有轴流型的。从作物的适应方型联收机。有传统的纹秆键式逐稿器、有轴流型的。从作物的适应方面来看：以麦为主的、又以稻为主的。典型代表机具有丰收面来看：以麦为主的、又以稻为主的。典型代表机具有丰收3.0牵引牵引4LQ-2.5、红旗系列、珠江、红旗系列、珠江1.2号等。号等。第九章 收割机械2021-10-275n80年代年代 引进并生产了西德狄尔公司的引

5、进并生产了西德狄尔公司的1065、1075联收机，联收机，76年开始引年开始引进了东德的进了东德的E512、514联收机，由四平东风联收机厂生产，对东风联收机也联收机，由四平东风联收机厂生产，对东风联收机也进行了改进设计。进行了改进设计。n国外：国外：n早在公元一世纪五十年代，古罗马就记载了关于大麦、小麦集穗装置。这种早在公元一世纪五十年代，古罗马就记载了关于大麦、小麦集穗装置。这种装置做成两轮大车那样，梳穗器装在大车的前方，车子用牲畜在后方推动，装置做成两轮大车那样，梳穗器装在大车的前方，车子用牲畜在后方推动，梳穗器的安装高度应能够把麦穗从茎秆上捋下来。梳穗器的安装高度应能够把麦穗从茎秆上捋

6、下来。n1800年，迈耶尔（年，迈耶尔（Mayer）有了采用剪切式切割器的想法。）有了采用剪切式切割器的想法。n1822年，收获机械第一次采用了拨禾轮，转动的板条把玉米茎秆拨向切割年，收获机械第一次采用了拨禾轮，转动的板条把玉米茎秆拨向切割机构。机构。 第九章 收割机械2021-10-27618261828年，年， 贝尔（贝尔（Bell）把前人发明的各个工作部件组成了整体，）把前人发明的各个工作部件组成了整体，制成一台可以实际实用的机器。制成一台可以实际实用的机器。1838年，年， 谷物收割机割后的谷物靠人工搂集铺放，需要消耗相当大的谷物收割机割后的谷物靠人工搂集铺放，需要消耗相当大的体力，因

7、此需要进一步改进其铺放机构。切割器和拨禾轮靠地轮推动，体力，因此需要进一步改进其铺放机构。切割器和拨禾轮靠地轮推动，由齿轮和皮带传动。由齿轮和皮带传动。 1848年，年， 发明了摇臂收割机，搂耙把割下的作物由割台成堆地铺放发明了摇臂收割机，搂耙把割下的作物由割台成堆地铺放在割茬上。在割茬上。1852年，年， 创造了能够根据作物密度来控制搂耙铺放动作的机构，以便创造了能够根据作物密度来控制搂耙铺放动作的机构，以便在收割不同密度的作物时，得到大小基本相等的禾铺。使打的捆粗细在收割不同密度的作物时，得到大小基本相等的禾铺。使打的捆粗细较均匀。起动是靠人工踩踏板来控制禾铺，后来改用自动控制。这种较均匀

8、。起动是靠人工踩踏板来控制禾铺，后来改用自动控制。这种谷物收割机的基本结构设计一直延续到现在。谷物收割机的基本结构设计一直延续到现在。第九章 收割机械2021-10-2771858年，马尔斯（年，马尔斯（Marsh）兄弟设计了割捆机，起初，由人工对割下）兄弟设计了割捆机，起初，由人工对割下的谷物在站台上打捆，后改用金属丝、草绳打捆，这些方法都不行。的谷物在站台上打捆，后改用金属丝、草绳打捆，这些方法都不行。同年美国农场一个名叫埃普勒比（同年美国农场一个名叫埃普勒比（Eppleby ）的青年人发明了一种）的青年人发明了一种用线绳打捆的装置，但由于缺乏制造样机的经济能力而直到用线绳打捆的装置，但由

9、于缺乏制造样机的经济能力而直到9年之后，年之后，才能够制造他的打捆机，经过不断改进现这种打捆装置不仅在割捆机才能够制造他的打捆机，经过不断改进现这种打捆装置不仅在割捆机上，而且在现在的压捆机上成为不可缺少的工作部件。上，而且在现在的压捆机上成为不可缺少的工作部件。脱粒机：脱粒机：1800年，固定式打谷机，年，固定式打谷机，“地猪牌地猪牌”在美国得到广泛应用，木架式的在美国得到广泛应用，木架式的框架上固定滚筒进行打谷，手工进行分离清选。以后产生了具有抖动框架上固定滚筒进行打谷，手工进行分离清选。以后产生了具有抖动特点的分离装置。特点的分离装置。第九章 收割机械2021-10-278 1850年后

10、，自动喂入、解捆、谷粒处理等出现，并逐渐发展完年后，自动喂入、解捆、谷粒处理等出现，并逐渐发展完善。善。 在本世纪以前，在本世纪以前， 是把收割和脱粒看作完全独立考虑的是把收割和脱粒看作完全独立考虑的 ，到了，到了本世纪提出了降低成本和缩短作业时间都要求，希望制成切割器本世纪提出了降低成本和缩短作业时间都要求，希望制成切割器和脱粒装置组合在一起的收割机。这种想法是在和脱粒装置组合在一起的收割机。这种想法是在140多年以前在多年以前在美国作专利登记的，美国作专利登记的，110年前制成了机器，年前制成了机器，70年前，开始用带了年前，开始用带了发动机的联合收割机，近代的自走式联合收割机大约是在发动

11、机的联合收割机，近代的自走式联合收割机大约是在60多年多年前制成的。前制成的。第九章 收割机械2021-10-2791.分别收获法（分段）：分别收获法（分段）：用多种机械（或人工）分别完成割、捆、运、用多种机械（或人工）分别完成割、捆、运、堆垛，脱粒和清选等作业方法。特点是：所用机械构造简单，设备堆垛，脱粒和清选等作业方法。特点是：所用机械构造简单，设备投资少，技术要求低；劳动量大，生产率低，谷物损失较大，约为投资少，技术要求低；劳动量大，生产率低，谷物损失较大，约为1120%。2.联合收获法：联合收获法：用联合收获机一次在田间完成切割、脱粒、清选等全部用联合收获机一次在田间完成切割、脱粒、清

12、选等全部作业的方法。作业的方法。特点：机械化水平高，劳动生产率高，劳动强度低，谷物损失少。每公特点：机械化水平高，劳动生产率高，劳动强度低，谷物损失少。每公顷顷610人人.时，损失约时，损失约5%。但不能充分利用谷物的后熟作用，机。但不能充分利用谷物的后熟作用，机器构造复杂，价格昂贵，利用率低。器构造复杂，价格昂贵，利用率低。二、谷物收获方法二、谷物收获方法第九章 收割机械2021-10-27103 3、两段（分段）联合收获法：、两段（分段）联合收获法：把收获分为两个阶段进行。将谷物（小麦）把收获分为两个阶段进行。将谷物（小麦）在腊熟期用割晒机割倒，并成条铺放在高为在腊熟期用割晒机割倒，并成条

13、铺放在高为15152020厘米的割茬上，厘米的割茬上，经经3 35 5天晾晒后谷物完成后熟并风干。使籽粒逐渐成熟一致，并降天晾晒后谷物完成后熟并风干。使籽粒逐渐成熟一致，并降低水分。然后用装有捡拾器的联合收获机沿条铺捡拾、脱粒、清选。低水分。然后用装有捡拾器的联合收获机沿条铺捡拾、脱粒、清选。特点：特点：收获期可提前收获期可提前7 78 8天，机器的作业量可提高近一倍；由于后熟作天，机器的作业量可提高近一倍；由于后熟作用，籽粒饱满、有光泽、粒重增加，提高了产量和质量，较联合法用，籽粒饱满、有光泽、粒重增加，提高了产量和质量，较联合法每亩可多收每亩可多收15152020斤；斤； 籽粒含水量低，（

14、接近水分籽粒含水量低，（接近水分14%14%）、减轻了）、减轻了晒场或干燥的负担。但两次作业，机器行走部分对土壤的破坏和压晒场或干燥的负担。但两次作业，机器行走部分对土壤的破坏和压实程度增加；油耗增加实程度增加；油耗增加7 710%10%；逢多雨天气，谷物在条铺上易发霉、；逢多雨天气，谷物在条铺上易发霉、长芽。长芽。第九章 收割机械2021-10-2711三、收获机械化的意义：三、收获机械化的意义： 作物的收获大多在作物的收获大多在“三夏三夏”、“三秋三秋”大忙时节，使农业生产过大忙时节，使农业生产过程中人物最繁重，劳力最紧张的季节，加之农作物生长特点要求，其程中人物最繁重，劳力最紧张的季节，

15、加之农作物生长特点要求，其后的影响的因素，时间性强，劳动强度大。以小麦为例，根据经验和后的影响的因素，时间性强，劳动强度大。以小麦为例，根据经验和测定，一个年轻且技术熟练的社员每天收割测定，一个年轻且技术熟练的社员每天收割2.5亩，而迟收五天。损失亩，而迟收五天。损失约约4%，而迟收，而迟收10天，则损失高达天，则损失高达20%左右。而大家熟悉的东风左右。而大家熟悉的东风5联收机，对于联收机，对于300400斤斤/亩小麦一小时则为亩小麦一小时则为2030亩亩/小时，一小时，一人驾机一天可收人驾机一天可收150200亩亩/日，约相当于日，约相当于200300名人工。名人工。 因此，收获机械化对增

16、产、保收、解放劳动力、提高生产率、实因此，收获机械化对增产、保收、解放劳动力、提高生产率、实现农业现代化都具有极其重要的意义。现农业现代化都具有极其重要的意义。第九章 收割机械2021-10-2712第二节、谷物收获的机器系统第二节、谷物收获的机器系统 收获谷物时不同的工艺所采用的机器，在用途和构造上都不尽相收获谷物时不同的工艺所采用的机器，在用途和构造上都不尽相 同，这同，这些机器构成了谷物收获的机器系统。些机器构成了谷物收获的机器系统。谷类作物的收获机械，根据用途可分为三类：谷类作物的收获机械，根据用途可分为三类：1.收割机械：收割机械：条放收割机条放收割机将作物割断，经割台输送而转向，使

17、茎秆转放成与机器前进将作物割断，经割台输送而转向，使茎秆转放成与机器前进方向垂直的条铺，以供人工打捆，以割台的形式分为立式割台、卧式方向垂直的条铺，以供人工打捆，以割台的形式分为立式割台、卧式割台。割台。堆放收割机堆放收割机将作物割断后，并成堆放置在田间，以便人工直接捆束。如将作物割断后，并成堆放置在田间，以便人工直接捆束。如摇臂收割机。摇臂收割机。第九章 收割机械2021-10-2713 割晒机割晒机将作物割断后，由卧式割台输送至一侧，不经转向直接将作物割断后，由卧式割台输送至一侧，不经转向直接在田间放成首尾相接的条铺。晾晒后用带捡拾器的联合收获机捡在田间放成首尾相接的条铺。晾晒后用带捡拾器

18、的联合收获机捡拾作业。拾作业。 割捆机割捆机将作物割断后，能用绳索（麻绳、尼龙绳、棕绳）自动将作物割断后，能用绳索（麻绳、尼龙绳、棕绳）自动分把、打捆。谷物成捆的置于田间。此类机型如分把、打捆。谷物成捆的置于田间。此类机型如3C1.8马拉割马拉割捆机，日产久保田捆机，日产久保田HC50A等。在日本应用较普遍，但在我国由等。在日本应用较普遍，但在我国由于成本较高，打捆机构复杂，极少使用。于成本较高，打捆机构复杂，极少使用。2.脱粒机械：脱粒机械： 半喂入脱粒机半喂入脱粒机（用人工）将作物带穗头的上半部分喂入脱粒（用人工）将作物带穗头的上半部分喂入脱粒装置，进行脱粒作业、茎秆可基本保持完整。主要用

19、于水稻脱粒。装置，进行脱粒作业、茎秆可基本保持完整。主要用于水稻脱粒。第九章 收割机械2021-10-2714 全喂入脱粒机全喂入脱粒机将作物全部喂入机器进行脱粒，茎秆也被打碎揉将作物全部喂入机器进行脱粒，茎秆也被打碎揉乱。乱。 3、联合收获机：、联合收获机： 半喂入联合收获机半喂入联合收获机将作物割断后，将作物带穗头的上半部分将作物割断后，将作物带穗头的上半部分喂入脱粒装置，进行脱粒、清选作业，茎秆可基本保持完整。喂入脱粒装置，进行脱粒、清选作业，茎秆可基本保持完整。 全喂入联合收获机全喂入联合收获机先割断作物，然后将其全部喂入脱粒装置，先割断作物，然后将其全部喂入脱粒装置，并完成分离、清选

20、作业。并完成分离、清选作业。 除以上所述的三类机械外，还有用于粮食清选和干燥的清选机械和除以上所述的三类机械外，还有用于粮食清选和干燥的清选机械和烘干机（干燥设备）等。烘干机（干燥设备）等。 各种机子的具体构造和工作过程在构造实习课中去观察、学习，在课各种机子的具体构造和工作过程在构造实习课中去观察、学习，在课堂上我们着重讨论主要工作部件的原理、参数分析及运动分析。堂上我们着重讨论主要工作部件的原理、参数分析及运动分析。第九章 收割机械2021-10-2715第三节、切割器第三节、切割器一、茎秆物理机械性质及其与切割的关系一、茎秆物理机械性质及其与切割的关系二、切割器的种类及其应用二、切割器的

21、种类及其应用 三、往复式切割器的构造及工作原理三、往复式切割器的构造及工作原理 四、圆盘式切割器的割刀运动和参数分析四、圆盘式切割器的割刀运动和参数分析第九章 收割机械2021-10-2716第九章 收割机械2021-10-2717一、茎秆物理机械性质及其与切割的关系1、茎秆刚度对切割的影响：、茎秆刚度对切割的影响：现有切割器按切割时的支承情况分为：现有切割器按切割时的支承情况分为：有支承切割：有支承切割： a、一点支承切割（单支承切割）：动刀配合定刀切割。、一点支承切割（单支承切割）：动刀配合定刀切割。 b、两点支承割（双支承）：动刀配合带护刃器的定刀切割。、两点支承割（双支承）：动刀配合带

22、护刃器的定刀切割。 无支承割无支承割：用动刀直接切割茎秆。：用动刀直接切割茎秆。 如图所示：如图所示：第九章 收割机械2021-10-2718 图图9-1 切割茎秆时的支承切割茎秆时的支承a）无支承）无支承 b）单支承）单支承 c）双支承）双支承第九章 收割机械2021-10-2719 切割时作用在谷物上的力有惯性力切割时作用在谷物上的力有惯性力PAB、PBC及茎秆的反弹抗弯及茎秆的反弹抗弯反力反力Pw , 切割力切割力Pd等，为使切割可靠应：等，为使切割可靠应：RqPdPAB+PBC+PT （设制（设制RqPw+Pg=P），其中），其中Rq为茎秆的切割阻力，为茎秆的切割阻力， Pw为茎秆为茎

23、秆的抗弯反力的抗弯反力,Pg作物惯性力的合力。作物惯性力的合力。讨论：讨论：对直径细、刚度小的茎秆，两点支承割较为有利。茎秆的抗对直径细、刚度小的茎秆，两点支承割较为有利。茎秆的抗弯能力（反弹力）有所增加、切割时弯曲较小（接近剪切状态）、弯能力（反弹力）有所增加、切割时弯曲较小（接近剪切状态）、切割较省力。切割较省力。 对直径粗、刚度大的茎秆，则可取单点支承切割，割刀速度可稍低。对直径粗、刚度大的茎秆，则可取单点支承切割，割刀速度可稍低。第九章 收割机械2021-10-2720有支承切割的割刀速度，一般取有支承切割的割刀速度，一般取0.8ms以上，即可实现良好的切割，以上，即可实现良好的切割，

24、往复式割刀速度约为往复式割刀速度约为11.5 m/s，但注意单支承切割必须使刀片间，但注意单支承切割必须使刀片间隙在一定范围内，否则就不能正常切割；双支承切割可适当放宽刀隙在一定范围内，否则就不能正常切割；双支承切割可适当放宽刀片间隙，以减少动定刀片相互磨损和空转功率。片间隙，以减少动定刀片相互磨损和空转功率。无支承切割，因无支承、故抗弯反力很小，所需的切割速度较高，无支承切割，因无支承、故抗弯反力很小，所需的切割速度较高， 切割玉米等粗茎秆，尽管刚度较大，切割速度较低，也需切割玉米等粗茎秆，尽管刚度较大，切割速度较低，也需610 m/s；稻麦则为；稻麦则为1020 m/s,牧草则高达牧草则高

25、达3040 m/s（4050 m/s）。）。 第九章 收割机械2021-10-2721 2、茎秆的纤维方向性与切割关系、茎秆的纤维方向性与切割关系 茎秆由按照一定规律排列而形成纤维组织的细胞而构成，其外表有一茎秆由按照一定规律排列而形成纤维组织的细胞而构成，其外表有一层有硬质纤维形成的韧皮圈，使茎秆具有一定的刚度，里面的维管束用层有硬质纤维形成的韧皮圈，使茎秆具有一定的刚度，里面的维管束用来输送水分和养料，而髓部是定心的来输送水分和养料，而髓部是定心的 。因为不是均匀体，在不同方向上。因为不是均匀体，在不同方向上的机械性能并不相同，称为的机械性能并不相同，称为各向异性各向异性。 因此在切割茎秆

26、过程中，刀刃与茎秆的相对位置、相对运动方向和速因此在切割茎秆过程中，刀刃与茎秆的相对位置、相对运动方向和速度，对其切割阻力和功率消耗，有较大的关系。度，对其切割阻力和功率消耗，有较大的关系。 图图9-2 三种切割方向三种切割方向 a 横断切横断切 b 斜切斜切 c 削切削切第九章 收割机械2021-10-2722横断切横断切：（砍切、横向切割）切割面和切割方向与茎秆轴线垂直（：（砍切、横向切割）切割面和切割方向与茎秆轴线垂直（90，90）开始时茎秆被刀刃挤压然后开始切割）开始时茎秆被刀刃挤压然后开始切割 。斜切斜切：切割面与茎秆轴线偏斜，但切割方向于茎秆轴线垂直。：切割面与茎秆轴线偏斜，但切割

27、方向于茎秆轴线垂直。090，90开始时茎秆被刀刃挤压，然后斜切。开始时茎秆被刀刃挤压，然后斜切。削切削切:（倾斜的斜切）：切割面和切割方向均与茎秆轴线偏斜，（倾斜的斜切）：切割面和切割方向均与茎秆轴线偏斜，090，090， 开始时，茎秆被刀刃挤压，然后斜向开始时，茎秆被刀刃挤压，然后斜向切开。根据克拉马连科（切开。根据克拉马连科（Kramarenko）的测定：横断切的切割阻力）的测定：横断切的切割阻力和功率消耗最大；斜切较横断切的切割阻力和功率消耗降低了和功率消耗最大；斜切较横断切的切割阻力和功率消耗降低了3040（割刀相对茎秆轴线成（割刀相对茎秆轴线成45），削切较横断切的切割阻力和降），削

28、切较横断切的切割阻力和降低了低了60，功率消耗降低了，功率消耗降低了30。第九章 收割机械2021-10-27233、滑切与切割阻力的关系：、滑切与切割阻力的关系：砍切（正切）：刀刃沿刃线方向切入茎秆。砍切（正切）：刀刃沿刃线方向切入茎秆。则切割阻力较大。切割速度为动力速则切割阻力较大。切割速度为动力速度。度。滑切：刀刃沿刃线的垂直偏一滑切：刀刃沿刃线的垂直偏一角方向切角方向切入茎秆。则切割阻力较小。此时割刀入茎秆。则切割阻力较小。此时割刀速度可分解为垂直刃口的速度可分解为垂直刃口的Vn和沿人口和沿人口的的Vt两个分量，两个分量，Vn 称为称为正切速度正切速度，Vn叫作叫作滑切速度滑切速度。V

29、t/ Vntg叫叫滑切系滑切系数数，叫叫滑切角滑切角（也称切割角），即刀（也称切割角），即刀刃的运动方向与刀刃法线之间的夹角。刃的运动方向与刀刃法线之间的夹角。 a）b） 图图9-3 滑切和砍切滑切和砍切 a 滑切滑切 b 砍切砍切第九章 收割机械2021-10-2724 戈里亚奇金对茎秆做过滑切实验，一面在刀刃的法向施加压力戈里亚奇金对茎秆做过滑切实验，一面在刀刃的法向施加压力P，一面使刀刃沿切向产生滑移一面使刀刃沿切向产生滑移S其结果如下：其结果如下： 刀刃滑切长度与切割阻力（教材刀刃滑切长度与切割阻力（教材P330） 括号中的数字为设制教材参考书括号中的数字为设制教材参考书1.P7中数字

30、值。中数字值。 可见可见，滑移值，滑移值S愈大，切割茎秆所需的法向力愈大，切割茎秆所需的法向力P便愈小。根据实验结便愈小。根据实验结果，归纳出经验公式：果，归纳出经验公式： P3S常数常数 关于滑切比正切省力的讨论参见参考书关于滑切比正切省力的讨论参见参考书1、P7-8滑切长度（mm）1.02.03.0（5） 4.0（40）切割阻力P（g）600500400200第九章 收割机械2021-10-2725二、切割器的种类及其应用。n对切割器的要求对切割器的要求：割茬整齐（无撕裂），无漏割，功率消耗小，震动小，：割茬整齐（无撕裂），无漏割，功率消耗小，震动小，结构简单和应用性广。结构简单和应用性广

31、。n分类分类：往复式、圆盘回转式、甩刀回转式：往复式、圆盘回转式、甩刀回转式往复式切割器往复式切割器n1、特点：割刀做往复运动，结构简单，应用性广，平均割刀速度较小、特点：割刀做往复运动，结构简单，应用性广，平均割刀速度较小12m/S，工作质量较好，且很适应一般和较高的作业速度（，工作质量较好，且很适应一般和较高的作业速度（610nkm/h），割幅可以从），割幅可以从0.5m5m以上。但是往复惯性力较大，震动较以上。但是往复惯性力较大，震动较大，切割时茎秆有倾斜和晃动。因而对茎秆坚硬、易于脱粒的作物易产大，切割时茎秆有倾斜和晃动。因而对茎秆坚硬、易于脱粒的作物易产生磨粒损失，对粗茎秆，由于切割

32、时间长，茎秆有多次切割现象，割茬生磨粒损失，对粗茎秆，由于切割时间长，茎秆有多次切割现象，割茬不整齐。不整齐。第九章 收割机械2021-10-27262、类型：（尺寸类型）、类型：（尺寸类型）普通普通型型：又叫标准型或单刀距行程型。：又叫标准型或单刀距行程型。 其特征其特征： S=tt0=76.2mm 式中：式中： s割刀行程，割刀行程， t动刀片间距动刀片间距 t0定刀片（护刃器）间距定刀片（护刃器）间距 我国及世界上大部分国家的收割机，割草机谷物联收机上，多采用我国及世界上大部分国家的收割机，割草机谷物联收机上，多采用76.2mm的规格；但在日本的收割机及国产水稻收割机有采用较标的规格；但

33、在日本的收割机及国产水稻收割机有采用较标准尺寸小的切割器，其规格有准尺寸小的切割器，其规格有50mm、60mm或或70mm；用于粗；用于粗茎秆的切割器采用较标准尺寸大的切割器，其规格为茎秆的切割器采用较标准尺寸大的切割器，其规格为90mm或或100mm。其特点其特点：割刀速度较高，切割性能较强，对粗细茎秆适应性大，但切割：割刀速度较高，切割性能较强，对粗细茎秆适应性大，但切割第九章 收割机械2021-10-2727时茎秆倾斜度较大，割茬较高。采用小刀片类型的时茎秆倾斜度较大，割茬较高。采用小刀片类型的50、60、70mm规规格，对立式割台输送较为有利。（是护刃器舌采用刀板），切割能力格，对立式

34、割台输送较为有利。（是护刃器舌采用刀板），切割能力强，割茬较低。强，割茬较低。普通普通型型：又叫双刀距行程型：又叫双刀距行程型其特征其特征： s2t2t0152.4mm 割刀行程等于刀片间距割刀行程等于刀片间距其特点其特点：其割刀往复运动的频率较低，因而往复惯性较小，对抗振性较：其割刀往复运动的频率较低，因而往复惯性较小，对抗振性较小的小型机器具有特殊意义。但在切割过程中不能充分利用割刀的最小的小型机器具有特殊意义。但在切割过程中不能充分利用割刀的最大速度；在割刀的一次行程中，刃口的切割负荷不均匀（在中间护刃大速度；在割刀的一次行程中，刃口的切割负荷不均匀（在中间护刃器处，刀片刃口的负荷很大）

35、，会导致刀片加速磨损和增加传动功器处，刀片刃口的负荷很大），会导致刀片加速磨损和增加传动功第九章 收割机械2021-10-2728 率；动刀片发生碰撞的机率比标准型较多。其优点是进距大（是单刀距行率；动刀片发生碰撞的机率比标准型较多。其优点是进距大（是单刀距行程的程的1.52倍），可推荐用于高速切割机上。倍），可推荐用于高速切割机上。低割型：低割型： 其特征其特征：st2t076.2、101.6mm（3吋、吋、4吋）吋） 割刀行程割刀行程S和动和动刀片间距刀片间距t较大，单护刃器的间距较大，单护刃器的间距t0较小，切割中茎秆的横向弯曲量较小，较小，切割中茎秆的横向弯曲量较小，因而割茬较低，对收

36、割大豆和牧草较有利。但对粗茎秆作物的适应性差。因而割茬较低，对收割大豆和牧草较有利。但对粗茎秆作物的适应性差。另外割刀速度较低，对青湿茎秆和杂草多时，割茬不整齐并有堵刀现象，另外割刀速度较低，对青湿茎秆和杂草多时，割茬不整齐并有堵刀现象，现在趋于淘汰。现在趋于淘汰。 以上也叫尺寸类型，除以上三种外还有中间型，双动割刀型（参考书以上也叫尺寸类型，除以上三种外还有中间型，双动割刀型（参考书1P10）第九章 收割机械2021-10-2729（二）圆盘式切割器1、特点特点：割刀在水平面内（或稍有倾斜）作回转运动。切割速度高，切：割刀在水平面内（或稍有倾斜）作回转运动。切割速度高，切割能力强，可适应割能

37、力强，可适应1025km/h的高速作业，割茬低达的高速作业，割茬低达35cm，工作，工作可靠。震动小，惯性力易平衡，但功率消耗较大，加之受回转半径的限可靠。震动小，惯性力易平衡，但功率消耗较大，加之受回转半径的限制，只适用于小割幅的收割机上，特别适用于割草机上。制，只适用于小割幅的收割机上，特别适用于割草机上。如图如图9-42、分类分类：无支承切割圆盘式：工作时靠茎秆本身的刚度和惯性支承。圆周速度无支承切割圆盘式：工作时靠茎秆本身的刚度和惯性支承。圆周速度2550m/s，多用于牧草和甘蔗收获机。，多用于牧草和甘蔗收获机。有支承圆盘式：除具有具有回转刀盘外，还有支承刀片，工作时有支承有支承圆盘式

38、：除具有具有回转刀盘外，还有支承刀片，工作时有支承刀片支承茎秆，回转刀进行切割。圆周速度刀片支承茎秆，回转刀进行切割。圆周速度610m/s，有，有56个刀个刀片，支承刀和动刀间有月片，支承刀和动刀间有月0.5mm的垂直间隙。（可调）的垂直间隙。（可调）第九章 收割机械2021-10-2730ace 图图9-4 圆盘式切割器圆盘式切割器a、单盘式、单盘式 b、三盘集束式、三盘集束式 c、双盘式、双盘式 d、铰链式刀片、铰链式刀片 e、多组圆盘式、多组圆盘式1-刀盘架刀盘架 2-刀片刀片 3-送草盘送草盘 4-拨草鼓拨草鼓第九章 收割机械2021-10-2731甩刀回转式切割器：甩刀回转式切割器：

39、 该切割器刀片铰链在水平横轴的刀盘上，在与前进该切割器刀片铰链在水平横轴的刀盘上，在与前进方向平行的垂直平面内回转，圆周速度方向平行的垂直平面内回转，圆周速度5075米米/秒，秒，为无支承切割，且割能力较强，适于高速作业，割茬为无支承切割，且割能力较强，适于高速作业，割茬较低。目前多用于高秆作物茎秆切碎机上。粗茎秆切较低。目前多用于高秆作物茎秆切碎机上。粗茎秆切割机上为有利于向地面抛撒茎秆，其护罩较短。割机上为有利于向地面抛撒茎秆，其护罩较短。 如图如图9-5第九章 收割机械2021-10-2732 图图9-5 甩刀回转式切割器甩刀回转式切割器 a 、玉米茎秆切碎器、玉米茎秆切碎器 b 、牧草

40、切割器、牧草切割器 c、刀片、刀片第九章 收割机械2021-10-2733三往复式切割器的构造及工作原理（一）构造及其标准化（一）构造及其标准化1.构造：构造：如图如图9-6动刀片动刀片：为主要切割件。：为主要切割件。光刀：切割较省力，割茬较整齐，寿命短，需常磨刀，多用于牧草收割光刀：切割较省力，割茬较整齐，寿命短，需常磨刀，多用于牧草收割机。如国标机。如国标型。型。齿纹刃刀：不需磨刀，切割阻力大，可自磨锐，收割机、联合收割机常齿纹刃刀：不需磨刀，切割阻力大，可自磨锐，收割机、联合收割机常用。用。定刀片定刀片：为支承件：为支承件光刃：为多数。国标光刃：为多数。国标型即是，谷物收割机型即是，谷物

41、收割机，型切割器采用。型切割器采用。齿刃：为防止茎秆向前滑出齿刃：为防止茎秆向前滑出,如如E512联收机，护刃器支持面代替定刀。联收机，护刃器支持面代替定刀。护刃器护刃器：保持定刀片的正确位置、保护割刀对禾秆进行分束，并引向：保持定刀片的正确位置、保护割刀对禾秆进行分束，并引向割刀，还以其上舌和定刀片为上的支承、于动刀配合形成两点支承切割刀，还以其上舌和定刀片为上的支承、于动刀配合形成两点支承切第九章 收割机械2021-10-2734 图图9-6 往复式切割器往复式切割器1.护刃器粱护刃器粱 2.摩擦片摩擦片 3.压刃片压刃片 4. 刀杆刀杆 5.动刀片动刀片 6.定刀片定刀片7.护刃器护刃器

42、 a.护刃器舌护刃器舌第九章 收割机械2021-10-2735割。护刃器有单指式：损坏后易于更换，可是安装调整麻烦。割。护刃器有单指式：损坏后易于更换，可是安装调整麻烦。双指式：为联收机、收割机通用型式。双指式：为联收机、收割机通用型式。三指式：三指式：压刃器压刃器：用来防止动刀片和定刀片的间隙增大。保持定刀片于动刀片正：用来防止动刀片和定刀片的间隙增大。保持定刀片于动刀片正确的剪切间隙。每米割副确的剪切间隙。每米割副23个。个。摩擦片摩擦片：用以支承割刀的后部，使之具有垂直和水平方向两个支承点，：用以支承割刀的后部，使之具有垂直和水平方向两个支承点，以代替护刃器导槽对导秆的支承作用。借以可方

43、便的调整其割刀间以代替护刃器导槽对导秆的支承作用。借以可方便的调整其割刀间隙隙切割器的装配要求和调整要求切割器的装配要求和调整要求：对中调整：动刀死点位置时，动定刀片：对中调整：动刀死点位置时，动定刀片的中心线应重合。不重合度的中心线应重合。不重合度5mm，（对于超行程型切割器，超出，（对于超行程型切割器，超出第九章 收割机械2021-10-2736 两边的数值应相等两边的数值应相等E512为为86.290.2，每边应超出，每边应超出57cm）。动）。动定刀片间隙，定刀片应在同一水平面内，不共面度定刀片间隙，定刀片应在同一水平面内，不共面度0.5mm，刀片，刀片前端允许有前端允许有0.5mm间

44、隙，后端间隙，后端0.31mm，型，型，型切割器允许型切割器允许后端不大于后端不大于1.5mm，但其数量，但其数量1/3总个数。总个数。 压刃器于动刀间隙：压刃器于动刀间隙：0.5mm。2、标准化、标准化：为便于组织专业化生产和零配件供应，：为便于组织专业化生产和零配件供应，GB1209127375。根据结构不同将切割器分为三种型式（教材。根据结构不同将切割器分为三种型式（教材P339图图918）：）：、型切割器型切割器其其tto76.2mm，动刀片为光刃，刀片水平倾角，动刀片为光刃，刀片水平倾角6030，护刃器为单，护刃器为单齿，设有摩擦片，用于割草机。齿，设有摩擦片，用于割草机。第九章 收

45、割机械2021-10-2737、型切割器型切割器 其其tto76.2mm，动刀片为齿纹刃，双指护刃器，有摩擦片，动刀片为齿纹刃，双指护刃器，有摩擦片，用在谷物收割机上和联收机上。在新设计的机子上推荐使用。用在谷物收割机上和联收机上。在新设计的机子上推荐使用。、型切割器型切割器 其其tto76.2mm，动刀片为齿纹刃，护刃器为双指，无摩擦，动刀片为齿纹刃，护刃器为双指，无摩擦片，用在谷物收割机上和联收机上。片，用在谷物收割机上和联收机上。第九章 收割机械2021-10-2738（二）往复式切割器的传动机构功用功用是把主动轴的旋转运动变为带动割刀的往复运动。按结构原理不同是把主动轴的旋转运动变为带

46、动割刀的往复运动。按结构原理不同分为曲柄连杆机构、摆环机构、行星齿轮机构等。分为曲柄连杆机构、摆环机构、行星齿轮机构等。1.曲柄连杆机构曲柄连杆机构：见图见图9-7a. 曲柄连杆和割刀在一个垂直平面运动结构简单横向占据空间较大，只曲柄连杆和割刀在一个垂直平面运动结构简单横向占据空间较大，只适于侧置式收割机如适于侧置式收割机如GT4.9。图9-7a第九章 收割机械2021-10-2739b、曲柄轴竖直，曲柄连杆在水平面内运动，该机构可置于前置式收、曲柄轴竖直，曲柄连杆在水平面内运动，该机构可置于前置式收割机上。如珠江割机上。如珠江2号、工农号、工农108。c、用在前置式收割机上。曲柄连杆机构置于

47、割台的后方。东风、用在前置式收割机上。曲柄连杆机构置于割台的后方。东风-5图9-7 b） c)第九章 收割机械2021-10-2740d.曲柄连杆摇杆短连秆（导杆）割刀曲柄连杆摇杆短连秆（导杆）割刀e.曲柄连杆摆臂扭轴摆臂短连杆割刀曲柄连杆摆臂扭轴摆臂短连杆割刀f.曲柄滑块：由曲柄、滑块、滑道及导向器组成。曲柄回转时，套在曲曲柄滑块：由曲柄、滑块、滑道及导向器组成。曲柄回转时，套在曲柄上的滑块（或轴承）带动割刀作往复运动。结构简单，占据空间较柄上的滑块（或轴承）带动割刀作往复运动。结构简单，占据空间较小，但滑道磨损快。小，但滑道磨损快。KS-3.8用的即是。用的即是。图9-7 d) f)第九章

48、 收割机械2021-10-27412.摆环机构：摆环机构： 摆环机构由一个斜装摆环机构由一个斜装在主轴上的摆环的带动在主轴上的摆环的带动摆轴摆杆来带动割刀，摆轴摆杆来带动割刀，把回转运动变为往复运把回转运动变为往复运动。动。如图如图9-8 摆环机构摆环机构1.主轴主轴 2.摆轴摆轴 3.摆叉摆叉4.摆环摆环 5.摆杆摆杆 6.导杆导杆图图9-8第九章 收割机械2021-10-2742 在主轴在主轴mm的一端折转一个的一端折转一个角（或角（或安装一个斜孔套）称其为斜轴。在安装一个斜孔套）称其为斜轴。在斜轴上装有轴承，在轴承外部装有斜轴上装有轴承，在轴承外部装有双销轴的摆环。摆叉与双销轴铰接。双销

49、轴的摆环。摆叉与双销轴铰接。主轴轴线、摆环轴线、摆叉轴线三主轴轴线、摆环轴线、摆叉轴线三者必交于一点者必交于一点O。主轴。主轴mm旋转时，旋转时，摆环不转，而绕其中心作球面摆动。摆环不转，而绕其中心作球面摆动。第九章 收割机械2021-10-2743a.摆环摆环Q图面，图面，t=0o,摆环摆环销轴线于垂线夹角为销轴线于垂线夹角为b. t=90o,Q角角90o 又又AAc. t=180o，Q图面，摆图面，摆环轴线环轴线AA和垂线在另一侧和垂线在另一侧成成角（角（-）d. t=270o,AA Q角角90o+e. t=360o，摆环恢复到，摆环恢复到t=0o位置，这样把回转位置，这样把回转运动变成了

50、往复摆动，摆运动变成了往复摆动，摆动范围为动范围为2角。角。a）b)c)d)图图9-9 摆环的结构原理摆环的结构原理第九章 收割机械2021-10-27443.行星齿轮传动机构行星齿轮传动机构： 德国德国Deutz-Fahr M1102联收机应用该机构。联收机应用该机构。 组成：组成：由直立曲柄轴套在曲柄（转臂）上的行车轮，固定在行星齿轮上的由直立曲柄轴套在曲柄（转臂）上的行车轮，固定在行星齿轮上的轴销，和固定齿圈组成。轴销，和固定齿圈组成。 原理原理：当曲柄（图：当曲柄（图a）绕轴心回转时，行星轮在齿圈上滚动，由于行星齿轮）绕轴心回转时，行星轮在齿圈上滚动，由于行星齿轮的节圆直径是固定齿圈节

51、圆直径的一半，且销轴置于割刀的运动方向线上，的节圆直径是固定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，销轴在割刀的运动方向线上往复运动。其行程等于齿圈节则曲柄回转时，销轴在割刀的运动方向线上往复运动。其行程等于齿圈节圆直径。圆直径。 （D齿齿2C齿齿 Zd2Zc 转臂的长转臂的长f曲柄曲柄e的长度行星齿轮半径，的长度行星齿轮半径，1/4固定齿圈的直径。故在同一时间内转臂固定齿圈的直径。故在同一时间内转臂f的转角恒为曲柄转角的一的转角恒为曲柄转角的一半）。半）。 如图如图9-10 特点特点：结构紧凑，导杆头不受垂直方向的分力。适用于配置在多收割机上。：结构紧凑，导杆头不受垂

52、直方向的分力。适用于配置在多收割机上。第九章 收割机械2021-10-2745第九章 收割机械2021-10-2746 右图右图9-10 行星齿轮传动机行星齿轮传动机构构a） a 割刀杆割刀杆 b 刀头刀头 c 行星齿行星齿d 固定内齿圈固定内齿圈 e 曲柄曲柄 f 转臂转臂 第九章 收割机械2021-10-2747 图图9-10 行星齿轮传动机构行星齿轮传动机构b） a 割刀杆割刀杆 b 刀头刀头 c 行星齿轮行星齿轮 d 固定内齿圈固定内齿圈 e 曲柄曲柄 f 转臂转臂 第九章 收割机械2021-10-2748（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（茎、刀片几何形状

53、的分析（茎秆被刀杆夹住的条件）秆被刀杆夹住的条件）a刀片宽度刀片宽度b刀片顶宽刀片顶宽h刀片高度刀片高度切割角（滑切角）切割角（滑切角）图图9-11 动刀片尺寸动刀片尺寸第九章 收割机械2021-10-2749 当当a一定时，一定时，h 切割阻力切割阻力p ， h 切割阻力切割阻力p ：1545 但但，将引起茎秆沿刀口滑出，造，将引起茎秆沿刀口滑出，造成夹持不稳，切割不可靠。故以茎秆成夹持不稳，切割不可靠。故以茎秆被刀片夹住的条件为据来分析被刀片夹住的条件为据来分析的合的合理值。理值。 茎秆在被夹持中，在两刀刃的接触茎秆在被夹持中，在两刀刃的接触处处A、B正压力正压力N1、N2，摩擦力，摩擦力

54、F1、F2（F1tg1 F2=N2 tg2）则茎）则茎秆被夹持住的条件为，作用于茎秆的秆被夹持住的条件为，作用于茎秆的合力合力R1、R2必在同一条直线上。必在同一条直线上。图图9-12 角增大，切割阻力减小的角增大，切割阻力减小的原因原因 a v1增大，增大， b ir减小减小 第九章 收割机械2021-10-2750图图9-13 切割切割10株小麦的阻力变化曲线株小麦的阻力变化曲线第九章 收割机械2021-10-2751图9-14 夹持茎秆的受力分析n从图中可知，（对顶角）（三角形三内从图中可知，（对顶角）（三角形三内角和为角和为180）在）在AOB中中n+12180 其中其中 1、 2分别

55、为动定刀片对茎秆的摩擦角。分别为动定刀片对茎秆的摩擦角。n 从从OACB中可知，中可知，OAC=OBC90（法向与切向夹角）（法向与切向夹角）n180n将以上两式联立得，茎秆被夹持的起码将以上两式联立得，茎秆被夹持的起码条件为条件为n12 、分别为动定分别为动定刀切割角。刀切割角。第九章 收割机械2021-10-2752n结论：结论：动定刀的切割角和必须小于、充其量等于动定刀对茎秆的摩擦动定刀的切割角和必须小于、充其量等于动定刀对茎秆的摩擦角之和。只有这样才能保证茎秆被夹持住的条件。角之和。只有这样才能保证茎秆被夹持住的条件。n经测定：经测定：124552n 标标、的的动动29 615n12符

56、合夹持切割条件。符合夹持切割条件。2、割刀运动分析、割刀运动分析 曲柄连杆机构曲柄连杆机构(滑块滑块)的割刀运动的割刀运动 虽然在实际应用中多采用偏置曲柄连杆机构，但当虽然在实际应用中多采用偏置曲柄连杆机构，但当h/l或或0, h/l或或0时，则割刀运动接近或等于对心曲柄滑块机构。当时，则割刀运动接近或等于对心曲柄滑块机构。当h/l1/10时，时，偏距对割刀位移、速度和加速度的影响可以忽略不计，其运动简化对于偏距对割刀位移、速度和加速度的影响可以忽略不计，其运动简化对于运动分析足够准确。运动分析足够准确。 第九章 收割机械2021-10-2753 这样，我们分析曲柄连杆机构的运动规律，便可将割

57、刀运动视为曲柄销这样，我们分析曲柄连杆机构的运动规律，便可将割刀运动视为曲柄销A(图图9-15b)在割刀运动线上的投影，为一简谐运动。取坐标如图在割刀运动线上的投影，为一简谐运动。取坐标如图9-15a，并规定曲柄有第并规定曲柄有第象限的水平位置顺时针转动。象限的水平位置顺时针转动。图图9-15 机构简图机构简图a及运动分析及运动分析b第九章 收割机械2021-10-2754则割刀位移则割刀位移x。速度。速度vx加速度加速度ax分别为：分别为：n xrcostnvxdx/dtr sin tn axdvx/dtr2cos tn依此绘图，可得依此绘图，可得x、 vx、 ax 随曲柄转角随曲柄转角t的

58、变化曲线，的变化曲线，如右图：如右图：图9-16 x、 vx、 ax 随曲柄转随曲柄转角角t的变化曲线的变化曲线第九章 收割机械2021-10-2755n由上看出：由上看出：xf（t），）， n VX= f（t） ， aX = f（t） n那么割刀的速度，加速度与位移的关系那么割刀的速度，加速度与位移的关系呢？见以下分析：呢？见以下分析：nVX r Sin tr nr n n 两边平方化简，即将其移向便得：两边平方化简，即将其移向便得： VX22 (r2-x2) nVX2 /2r2-x2 ， 1n可见，速度可见，速度VX 与位移与位移x的关系为椭圆方的关系为椭圆方程式，其长半轴为程式，其长半轴

59、为r，短半轴为，短半轴为r如右如右图中实践所示。图中实践所示。tSin 2tCos 21tCosrr22222xr 22rx222rVx图图9-17 vx、ax随位移随位移x的变化曲线的变化曲线第九章 收割机械2021-10-2756n为绘图方便，仅将纵坐标的比例缩小，即选取绘图比例为绘图方便，仅将纵坐标的比例缩小，即选取绘图比例1/。那。那么，速度在图上的尺寸么，速度在图上的尺寸yr1/r。则割刀速度即成为半圆弧。则割刀速度即成为半圆弧曲线。这时圆弧上任意点曲线。这时圆弧上任意点y坐标与坐标与之积则才是该点的割刀速度。之积则才是该点的割刀速度。VX yin同样可推得：同样可推得：naXr2C

60、ost- 2（-rCost ）n- 2x X-rCost n即加速度与位移按直线规律变化。此直线通过原点，其斜率：即加速度与位移按直线规律变化。此直线通过原点，其斜率：tg（-r2）/r- 2第九章 收割机械2021-10-2757 摆环机构的割刀运动：摆环机构的割刀运动： 通过推导，摆环机构为位移通过推导，摆环机构为位移X，速度，速度VX 加速度加速度ax 方程式如下：方程式如下： X=-rCos t VX =r Sin tax r2Cost推导见参考书推导见参考书3P10-14,1.P1820，式中，式中、均为摆环偏角均为摆环偏角和主轴转角和主轴转角t的函数的函数. 1/Cos 3Cos2