扶禾切割输送装置

1、第七章 扶禾装置一、 教学目的要求掌握扶禾装置的类型、结构和特点，偏心拨禾轮与扶禾器的结构和运动参数分析。二、 教学重点偏心拨禾轮、扶禾器的运动参数分析。三、 教学难点偏心拨禾轮、扶禾器的运动参数分析。四、 计划学时 本章计划4.5学时，其中4学时多媒体教学，0.5学时实验课教学。第一节 概 述作物经切割器割断后仍保持近于直立状态运送的割台称立式割台。立式割台用于扶起、理齐、切割及直立输送。由于在立式割台上，拨禾轮易和输送装置发生干涉，因此立式割台一般与链条拨指式扶禾器（简称扶禾器）相配。立式割台通常由扶禾器、辅助拨禾装置、切割器等部件组成。扶禾装置的类型、结构和特点：一、 拨禾轮1. 普通拨

2、禾轮l 适用直立或轻度倒伏作物(倒伏角<30°)；l 结构简单、工作可靠。2. 偏心拨禾轮l 用搂齿代替拨禾板，用偏心机构使搂齿作平面平行运动，从而减少对穗头的打击和搂齿上提时的挑草现象；l 可适用于倒伏严重的作物(倒伏角<60°),应用广泛。二、 扶禾器1. 倾斜面型扶禾器l 链条在一个倾斜面内回转；l 茎秆的歪斜较大，不利于收获窄行距和矮秆作物；l 收获作物的整齐度较高；适合半喂入脱粒的需要；l 割台传动复杂。2. 铅垂面型扶禾器l 链条在一个铅垂面内回转；l 对作物横向推斜小；l 结构简单；收割作物整齐度不够好。第二节 偏心拨禾轮偏心拨禾轮的特点是：用搂齿

3、代替拨禾板，用偏心机构使搂齿作平面平行运动，从而减少对穗头的打击和搂齿上提时的挑草现象。偏心拨禾轮的结构及工作原理：偏心控制机构：可调整、改变搂齿的倾角。双曲柄机构：控制搂齿作平面运动。一、 拨禾轮运动轨迹普通和偏心拨禾轮的结构不同，但是它们的运动轨迹是相同的。(一) 运动性质：拨禾轮最外一点的绝对速度；机器前进速度;      拨禾轮最外一点圆周速度。(二) 作图法分析其轨迹：1、已知：、 (转数)、 (半径)。在长度上分十二等份, 。拨禾轮每转一等份时间间隔机器前进的距离。2、作图方法如下：(一) 解析法求拨禾轮的运动轨迹：由图分析可得：位

4、移方程： 其中：R拨禾轮半径拨禾轮角速度H拨禾轮轴距割刀的距离h割刀离地面的垂直距离对上式分别求导可得到速度和加速度方程。因此有拨禾速度比：压板在A点进入作物后，要把作物引向割刀，因此，在图中要求从A点开始到割刀切割作物为止的曲线水平速度与机器前进速度相反，不然就不能起到导禾作用。1、分析：拨禾速度比增大则拨禾轮余摆线的宽度增加，其作用的范 围增加，但是它不可过大，主要受两个方面的影响：(1) 一定时，拨禾轮速度比增大，增大，压板对作物的冲击力增大从而导致落粒损失增大。因此，在割小麦时 小于3米/秒；割水稻时 小于1.5米/秒。另外，当较高时为了使不超过速度极限，拨禾速度比应相应减小。(2)当

5、较低时。在小于速度极限的情况下,增大拨禾速度比是可能的，但不宜过大否则损失加大，易引起反弹现象。回弹现象：以转轴安装在割刀的正上方为例，工作速比增加导致摆扣宽度增加。相邻两个压板的作用范围相重叠，K点的作物先被第一块压板引向割刀，由于很快。当茎杆位于向后的切向位置时(茎杆与环扣相切，轴心在O1点)，割刀留在C1的位置，未能切割茎杆，压板上提，茎杆回弹。一直到第二块压板重新扶持后在C2点才被切割，这种击禾动作是徒劳的，造成禾杆紊乱，损失增加。2、 拨禾速度比的选取：根据作物的品种、掉粒难易、收获方法、压板数和作业速度确定。(1) 压板数加大，则易掉粒。取小值。(2) 增大， 取小值。减小， 取大

6、值。(3) 作物成熟度低时用大值，当成熟度高时用小值。二、 拨禾轮的设计参数(一) 拨禾轮安装高度及其调节范围1、当压板进入谷物时，垂直向下，减小掉粒损失。得到： L作物高度2、支持切割时，压板应打在谷物重心上，有利于作物铺放。稳定铺放条件：由图可知一般取：可以满足上述条件。3、安装高度调节范围：一般范围：(二) 拨禾轮的直径：根据H的选取条件可推出D的计算式。铅直插入: 稳定铺放:(最小值) 联立两式得:(最大值) 分析：D增大，则导禾性能好，高、矮杆的适应性好。但D太大时，机构加大，需使轴心前移，否则拨禾轮与割刀工作失调。D减小，扶持作物少，铺放不整齐。   所以：在割小麦时，

7、； 在割水稻时， （全喂入大中型机械）； (小型)。 另外：当割台为搅龙运送时，D取小值，以免与割台相碰。当割台为平台运送时，D可取大值。(三) 拨禾量和拨禾轮的作用程度:1、 拨禾量: 拨禾轮进入谷物到支持切割这段时间内作用谷物的范围,用表示。压板在A1点接触谷物，割刀位于C1位置。压板运动沿着A1A2曲线将谷物导向割刀。当转到A2点和轴心位于同一垂线上时，割刀由C1点到C2点，轴心处于割刀的正上方。此时割刀开始切割在压板扶持下生长在F点的作物。之后，随机器的前进，割刀把受到压板推导下的KF这段内的谷物全部割下。即为拨禾量。其值越大作用到的谷物越多，拨禾轮的作用性能越好。正好等于余摆线摆扣宽

8、度的一般。于是得：由此可见：值仅与的值有关。2、 拨禾轮作用程度:拨禾轮转一圈与这段时间内机械前进距离的比值,用表示。 S拨禾轮转一圈机器所前进的距离；Z拨禾轮的压板数；压板刚进入谷物时拨禾轮相对于水平轴的转角。的意义: 表示在压板扶持下切割谷物的百分数。现有机器上小于1。通常 。这说明有百分之五十的谷物是在自由状态下被切割的。对铺放不利,应尽量减小自由切割区,也就是增大的 的数值。缺点: 增大,则压板数和拨禾轮速度比增加。压板数太多,则结构复杂,且增加打穗的次数,掉粒率增加。一般，但是如果太大, 增加,损失加大,且产生"回弹"现象，对切割不利。所以, 大小为50为宜。(四

9、) 拨禾轮的转速: 联立上面两式：得：上式说明：当确定后通过上式计算转速的值。说明：应根据机器的生产率、割幅、动力等因素决定。由于作物状态的不同，则需要更换不同速度的 。为使拨禾轮有最佳的工作性能，即要求拨禾轮的转速能调整。其方法为：1、 更换拨禾轮的传动带轮。2、 在拨禾轮的传动中导入无级变速。(五) 拨禾轮的功率消耗:其功率消耗可以按下面公式计算：P拨禾轮压板单位幅宽的阻力。一般。B拨禾轮的宽度。拨禾轮的圆周速度。(六) 拨禾轮的水平调节对工作质量的影响：水平调节，不仅对压板的作用范围有影响。且对铺放质量和作物的适应性也有影响的。以拨禾轮三个位置来分析其影响： 轴心在割刀正上方 轴心前移一

10、个距离 轴心后移一个距离说明：扶倒能力。铺放作用。谷物切断后，随压板作以O为圆心，R为半径的圆运动。扶倒角为扶倒的极限值，当禾杆倾角>时，不能扶正。铺放角：铺放角的最大值。前移时：  2>1,扶倒能力；   2<1,铺放作用后移时：  3<1,扶倒能力；   3>1,铺放作用(七) 拨禾轮的调整：高度调节：为提高拨禾轮的适应性，应使安装高度有调节的范围HLmaxLmin.一般，H200600mm水平调节：因为，倒伏角与铺放角是一对矛盾。一般X200300mm. 偏角调整：压板的搂齿倾角可以调节，以适应作物的侧倒和前倒。侧倒时

11、：搂齿的后倾角为15°30°。后倒时：搂齿的前倾角为15°30°。方法：调节偏心圆环相对拨禾轮轴心的位置来实现。转动偏心调节板（有一扇形排列孔）的相对高度，然后固定在机架上即可。第三节 扶禾器一、 扶禾器的特点：利用铰链在链条上的拨齿运动到地面从作物的根部插入，由下向上运动将作物扶起，其特点有：1、扶倒能力强，75°以内倒伏作物均可扶起。2、有梳理、整齐作物茎秆的作用。3、能保持茎秆直立，禾层均匀不乱，适用于立式割台。二、 分类：(一)垂直面型：链条的回转面与地面垂直,两平面的交线与机器方向一致。但两轮的中心线与水平面有一个倾角。特点：链条的侧

12、面进入作物丛，链条的左右两边铰接有拨指。破穴分禾时，推移程度小，适用于窄行、矮秆作物。拨指伸出横向转90°，冲击力大，易掉粒、断拨指。(二)倾斜面型：链条的回转面与地面形成一定的角度，两平面的交线与机器前进方向一致。特点：链条的正面进入作物丛，相邻两链条的拨指成对出现。拨指结构简单，运动平稳，对作物冲击力小。破穴分禾时，推移禾秆的情况严重，仅适用于宽行、高杆。三、 扶禾器的工作原理(一)拨指的绝对运动速度：Va=Vb+Vm由拨指随链条运动的线速度Va和Vb所合成。Va拨指的绝对速度；Vb拨指的线速度(二)扶禾速度比K：1、定义: K= Vb/Vm扶禾轨迹为一直线,其决定于K及。方程如

13、下: Vb机组前进速度由上两个方程联立推导出：2、方向角与K及的关系：假设：Va的方向与垂线的夹角与Vm方向一致为；Va的方向与垂线的夹角与Vm方向相反为；Va的方向与水平面的夹角为 。 扶禾阶段拨指的扶禾轨迹为一条倾斜直线。(三)拨指轨迹的间距H1、定义：相邻两拨指在靠近地面时相继伸出链盒的时间间隔内机器前进的距离。2、计算式：S相邻两个拨指的距离，一般为300毫米。3、分析：H为被扶起的作物越少，扶倒作用好。H为被扶起的作物越多，扶倒作用差。(四)扶禾器的工作分析：收割倒伏作物时，有顺割和逆割两种情况。顺割倒伏方向和机器前进方向相同。逆割倒伏方向和机器前进方向相反。(1)的定义。符号规定：

14、作物的倒伏角，茎杆根部与穗基的连线与铅垂线的夹角。倒向Vm方向为"-"相反为"+"。(2)工作分析：任何扶禾过程，都使倒伏角向扶禾轨迹方向角靠近最后使。虽然拨指继续运动，但茎杆倾角不会改变。不能太大一般为：0±7°。 (a)拉扶 (b)拉扶 (c)推压 (d)推扶 (e)推扶 (f)拉压顺割时，拨指在茎杆的根部前面，一个拨指可扶起。逆割时，拨指在茎杆的根部后面，几个拨指才可以扶起。(先与穗部接触，后脱离。最后由一个拨指扶起，打击次数多，掉粒率较高)。与符号相反时，有扶禾作用扶禾轨迹分界线：根部在轨迹前，穗部在后，茎杆被推动。 根部在轨

15、迹后，穗部在前，茎杆被拉动。希望K是变化值：易掉粒时，Vb减小，K变小。顺割时，K变大些。 大时，K也要大些。(五)扶禾器的结构参数和运动参数：1、链条回转平面倾角：垂直面型60°65°倾斜面型70°78°。 过大,虽然割台短而紧凑,但Vm要低些。扶禾器易把横向倒禾推倒。 过小，扶禾器前伸量加大，使机组的长度增加。2、拨指长度：Lo90120mm 或 Lo(S-)/2,S=300mm;=20mm。如果过大，则产生漏拨。3、开始扶禾时拨指离地高度h1:h15060mm。h1减小，对扶禾有利，但易碰到地面，通常与割刀在一个平面。4、 茎杆的扶持长度：Hf(0

16、.71)L。L为作物高度。(扶禾拨指扶于作物的重心之上，在2/3L处。)5、 最大扶禾角：45°<<80°。6、 下链轮中心距地面高度：h0150mm。7、 拨指间距：b=300330mm。b减小，扶禾性能好，但是结构复杂与穗头的冲击过多，易落粒。8、 割刀尖端与下链轮的水平距离：e=230300mm。e减小，茎杆未扶起便被切割，影响整齐输送。 e加大，机器尺寸加大，拨指越过穗部，还没被切割，失去了扶禾作用。9、 拨指速度：Vb0.651.1m/s。随脱粒难易程度、成熟程度，倒伏程度和高矮程度变化。 对于易脱粒或是矮秆Vb应小一些。 对于严重倒伏的作物Vb应大一

17、些。第八章 切割装置一、 教学目的要求掌握切割原理和方法，稳定切割条件，各种切割器的构造及驱动机构的特点，割刀和切割图的运动分析。二、 教学重点切割过程中的力学分析，往复式切割器的运动分析，切割图分析。三、 教学难点切割过程中的力学分析，往复式切割器的运动分析，切割图分析。四、 计划学时 本章计划4.5学时，其中4学时多媒体教学，0.5学时实验课教学。第一节 概 述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。     对切割器的性能要求是：割茬整齐、不漏割、不堵刀、不推倒谷物、不扯断和撕裂茎秆、切割造成的损失小

18、和功率消耗少。在收割水稻、大豆和牧草时，还特别要求能进行低割，以减少损失，增加收获。 切割器的分类：一、 按收获作物茎秆粗细分细茎秆谷物切割器往复式;圆盘回转式;甩刀回转式粗茎秆谷物切割器圆盘回转式;甩刀回转式二、 按割刀运动形式分(一)固定式切割器（人力切割器）。(二)往复式切割器：根据其功用和结构的不同，分成五种型式：型适用于割草机 型适用于谷物收获机械（带摩擦片） 型适用于谷物收获机械（无摩擦片） 型适用于谷物收获机械（带整体式无定刀护刃器） 型适用于收割水稻为主的小型稻麦收割机和半喂入联合收割机特点：1、结构简单，切割性能好，割幅不限；2、切割速度低；3、往复惯性力大，引起机器振动，且

19、功耗也大。(三)回转式切割器：根据割刀的型式可分为： 直线型 曲线型 锯齿型特点： 1、切割速度高，切割能力强，多用于割草机上； 2、回转惯性力易平衡，机器振动小； 3、受直径限制，割幅较小，圆盘型动刀寿命短，维修费用高。第二节 切割原理和方法一、 切割方法：(一)根据切削方向和切削面与茎杆轴线的关系分： 正切：切割方向和切割面都与茎秆轴线垂直。 特点：切割阻力和功率消耗最大。 斜切：切割方向与茎秆轴线垂直，但切割面与茎秆轴线偏斜。 特点：斜切的切割阻力和功率消耗为正切的70%。 削切：切割面和切割方向都与茎秆轴线偏斜。 特点：削切的切割阻力和功率消耗为正切的40%。正切 斜切 削切(二)根据

20、刀刃是否产生沿刀刃线方向的运动分： 砍切：刀刃沿垂直于刃线方向切入茎秆。 滑切：刀刃沿与刃线垂线成一偏角方向切入茎杆，省力。，P切割阻力，S滑切长度。(三)滑切省力的原因：1、微观上：刀刃呈锯齿形（光滑刀刃亦高低不平），滑切时产生锯条的作用，将茎杆逐层切割。2、宏观上：滑切刃角小，刃口锋利，省力。正切时:tgi=AB/BC; 滑切时：tgi'=AB/BD;因为BD>BC，所以i'<i，故省力。二、 有支持切割和无支持切割：(一)无支持切割切割时除动刀外无其它部件支持切割。条件：动刀片具有相当高的速度，多用于牧草切割机上，切割速度高达4050m/s。(二)有

21、支持切割切割时除动刀外还有其它部件支持切割。单点支持切割：动、定刀片。 条件：刀片间隙合适，否则不能正常工作。双点支持切割：带护刃器的动、定刀片。特点：刀片的间隙可适当的加大，以减少磨损。三、 切割过程的力学分析：(一)无支持切割过程：割刀以一定的力和速度作用于茎秆，茎秆以自身的刚度()和惯性力(作物的全长上惯性力不同，用这些力的合力)( )抵抗这一作用力，使刀刃切入作物将茎秆切断。割刀的切削力满足： 茎秆的抗弯反力作物惯性力的合力 茎秆的切割阻力当，不能正常工作。切割特点： 切削速度高，回转式割刀速度达1020m/s。牧草收割机为4050m/s。(二)单点支持切割过程：1、有定刀配合，茎秆的

22、抗弯反力增加,速度可降低,为11.5m/s.因为：，2、刀片间隙不能太大。否则,不能正常工作。(三)双点支持切割过程：1、定刀配带护刃器工作。茎秆在双支持条件下被切割，抗弯阻力又有所增加。2、刀片间隙可放宽，刀片的磨损减小。四、 钳住茎秆的条件：往复式切割器是将作物茎秆夹持在动、定刀片之间进行切割的。要保证割刀能正常切割，必须使动、定刀片在剪切前的瞬间先将茎秆钳夹住。动刀片的结构参数有：切割角、刃部高度h、刀片宽度b。刀片的切割速度为v时，砍切速度：滑切速度：由此可看出， 角过大时，茎秆沿刃线向外滑动，不能保证切割。动、定刀片两刀刃与茎秆接触点A、B处有正压力N1、N2 ,摩擦力F1、F2 ,

23、将N1、F1合成为R1，将N2、F2合成为R2，切割时钳住茎秆的条件为：两刃口作用于茎秆的合力R1、R2必在同一直线上。因为：；。式中：动刀片对茎秆的摩擦角； 定刀片对茎秆的摩擦角。图中的OAB可看出：；。以上两式联立可得钳住茎秆的条件为：式中：动刀片的切割角；定刀片的切割角。结论：钳住茎秆稳定切割的条件是动、定刀片切割角之和必须小于它们与茎秆的摩擦角之和。动刀刃为齿形，增加了动刀与茎秆之间的摩擦角。1、水稻与带齿动刀片的摩擦角为41°；2、水稻与光刃定刀片的摩擦角为16°。国标规定：；第三节 往复式切割器1.标准型l 切割速度高,切割性能好,粗细秆均适应l 割时茎秆倾斜较

24、大,割茬较高l 国内外广泛使用2.双刀距行程型l 割刀往复运动频率低l 惯性力较小l 适用于小型收割机3.低割型l 茎秆横向倾斜量小、割茬较低,对收割大豆和牧草较有利l 切割时割刀速度利用段较低，在茎秆青湿和杂草较多时，切割质量差，割茬不齐并有堵刀现象。我国的标准：采用标准一型：可分为：型：割草机适用，动刀片为光刃，定刀片为齿刃。刀片水平向前倾斜6°30，护刃器为单齿，有摩擦片。型：适用谷物收获机械（新机型推荐使用）。动刀片为纹齿刃，护刃器为双齿，有摩擦片。型：适用于谷物收获机械，动刀片为纹齿刃，护刃器为双齿无摩擦片。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。一、运动部分

25、1.动刀片呈六边形,其前端是平的,称为前桥,当刀片修磨后可保持原有的高度。刀片分为光刃和齿刃两种。光刃：切割省力,但容易磨钝,主要用于割草机,刃角i=19°。齿刃：切割功耗大,但较耐磨,收割机上多采用,刃角i=23°25°。材料：多采用工具钢(T8、T9),刃部热处理,宽度为1015mm,淬火区硬度为HRC5060,心部为HRC<35。2.刀杆用来连接动刀片,刀杆应平直,动刀片的铆装要牢固,紧密,铆在刀杆上的动刀片应在同一平面上；用35号冷压扁钢制造。3.刀杆头与曲柄连接。二、固定部分1.定刀片(固定底刃)作用：铆接在护刃器上,作为切割的支承刃,与动刀片配合

26、形成切割副。形状：长条形，刃角i=60°。光刃动刀片配齿刃定刀片，齿刃动刀片配光刃定刀片。若都是光刃则容易滑掉，都是齿刃则无滑切作用，切割费力。国外有的无定刀片，由护刃器支持面起支承切割的作用。2.护刃器作用：支承切割 将待割作物分成小束 保护割刀。形状：流线形向下弯曲，有单双齿之分，单齿易损，但安装调整困难。3.压刃器作用：和护刃器一道固定于护刃器梁上，保证动定刀片间的合理间隙。材料：低碳钢，利用其弯曲变形来调整刀片间隙。安装位置：每米割幅一般应有2个。4.摩擦片作用：构成割刀导向槽，承受切割时的压力，避免刀杆对护刃器的磨损，磨损后可换面使用。材料：工具钢或65Mn，并进行热处理。

27、第四节 往复式切割器的传动机构一、 分类：传动机构的作用是把回转运动变为割刀的往复运动。由于机器的总体配置和传动路线不同，传动机构种类很多。按结构原理不同，可分类如下：曲 柄连杆机构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结构简单，但横向占据空间大，只适用于侧置式收割机和割草机转向式曲柄连杆机构在前置式收割机上常置于割刀的后方，并在侧方设摆叉及导杆驱动割刀运动在自走式联合收获机上采用曲柄滑 块机构结构简单，占据空间小，但滑道磨损较快用在中小割幅的前置式收割机上摆 环 机 构结构紧凑，铰链少，使用可靠，但造价高在谷物联合收割机上应用行星 齿轮机构无侧向运动，磨损小，振动小，可提高

28、割刀速度结构紧凑，适用于各种配置的收割台上采用二、 摆环机构主轴MM的一端折转角，称为斜轴。斜轴上有轴承。轴承外面套有带双销轴的摆环，摆叉与双销轴铰接。主轴轴线、摆环轴线和摆叉轴线三者交于点O。主轴MM转动时，摆环不转，绕其中心O点做球面摆动。1、起始位置：摆环与图面垂直，摆环销轴的轴线AA与铅垂面倾斜角(称为摆角)。2、主轴转过90°时，摆环与图面成一倾角(90°)，而轴线AA变为垂直位置。3、主轴转至180°时，摆环又与图面成垂直，轴线AA摆至垂线的另一侧成角。4、主轴转至270°时，轴线AA又成垂直位置，摆环与图面成(90°+)的倾角。5

29、、主轴转至360°时，恢复原状，如此循环，把回转运动变成往复运动。摆动范围是2角(摆环带动摆叉、摆叉轴、摆杆、导杆做往复运动，从而带动割刀做往复运动。)三、 曲柄回转的方向1、 立式曲柄连杆机构工作过程中，刀杆水平面内的垂直方向受到两个力的作用。驱动力的侧向分力N与机器前进方向相反的禾杆阻力F。曲柄顺时针转动时，驱动力P的侧向分力N无论在任何位置总是向前抵消了禾杆对刀杆的压力。减少了刀杆侧面所受的力，从而摩擦阻力减小。曲柄逆时针转动时，则分力N向后，阻力增加，对切割不利。2、 卧式曲柄连杆机构曲柄顺时针转动时，分力N向下，保证了动、定刀片间的正常间隙，对切割有利。曲柄逆时针转动时，分

30、力N向上，加大了动、定刀片间的间隙，对切割不利。结论：立式曲柄连杆机构，连杆沿割刀的驱动力的分力N要向前(与机器前进速度相同)，抵消了禾杆对刀杆的作用力，有利切割。卧式曲柄连杆机构，连杆沿割刀的驱动力的分力N要向下，以保证动、定刀片间的正常间隙，有利切割。第五节 割刀的运动速度和速度的合理利用一、 割刀的位移、速度和加速度的解析法：曲柄连杆机构：1、对置式： 假设：连杆和曲柄比较为无穷大，则割刀的运动可看成是曲柄销A在割刀运动线上的投影，即为一简谐运动。以曲柄轴心为原点，X轴向右为正，Y轴向上为正，曲柄在第二象限水平位置为起始相位角。可得：位移方程：速度方程：加速度方程：割刀位移、速度、加速度

31、与曲柄转角的关系t0°90°180°270°360°x-r0+r0-rVx0+r0-r0ax+r²0-r²0+r²变化曲线2、偏置式(1)行程：l连杆长度；r曲柄半径；e偏心距上式化简后得：由左式可知 ：这说明偏量的曲柄连杆机构与非偏量的相比，行程有所增加。当：l=5r，e=2r时，s=2.04r，行程加大4。(2)位移：按二项式展开：取前两项：因为r/L很小，将含r/L二次方以上的项略去。代入上式可得：(3)速度：(4)加速度：二、 图解法：(对置式) 位移：速度：加速度：可得出：化简：上式说明：Vx与位移x关系

32、为一椭圆，长轴为r，短轴为r,将长轴按比例缩小(比例为1/)，则两者的关系为一圆，此时圆弧上任意一点对水平线的高度与比例尺的倒数的乘积，即为该点的割刀速度。由图可以看出割刀速度的变化规律：当t=0°时，(曲柄销在左上点的位置)：Vx0，Vx。当t=90°时，Vxmax，随后Vx。当t=180°时，Vx0。回程时也是一样，曲柄转一周，割刀行程为2s。三、 切割速度的合理利用通过分析得到切割运动速度的变化规律，在一个行程中，由小到大，后由大到小。为便于切割，减小切割阻力，设计时应做到当割刀运动到高速度范围内时进行切割，这样才能避免由于速度过低而撕裂茎秆的现象，使切割阻

33、力加大。故设计时应保证曲柄销在左右止点时，动、定刀片的中心线应重合，这样才能得到较高的切割速度。以为例：起始位置为a0c0(动刀)，速度为0。开始切割a1c1(动刀)。此时，待割的作物由动刀刃口推到定刀刃口开始接触，即开始切割，速度为Vs。切割终了，动刀片的尖端c0与第二个定刀片接触，速度为Vz。继续向右运动到动刀片的中心与定刀片的中心重合为止，速度为0，这样切割速度的范围在Vs和Vz之间(它们之间是割刀速度的最大范围，对切割有利。)注：当偏向右，过早切割，Vs点左移，速度。当偏向左，滞后切割，Vz点右移，速度。结论：正常切割的必要条件是：正确安装割刀，使曲柄销在左、右止点时动、定刀片中心重合

34、。正常切割的充分条件是：割刀的平均速度，动、定刀片的间隙，刀片的几何形状等。第六节 割刀平均速度和曲柄平均速度一、 概念：(一)割刀的平均速度割刀在整个行程中的平均速度Vcp。(二)平均切割速度(Vjq)割刀在切割过程中(Vs与Vz之间的这段切割茎秆时间内)的平均速度。二、 割刀的平均速度Vcp：(一)实验表明：切断禾杆的最小速度是0.6m/s，当速度<0.6m/s时出现撕裂和拉断现象，使阻力加大。(二)计算方法：曲柄每转一周，割刀做两个行程的运动。r曲柄半径(m)；n曲柄转速(r/m)；s割刀行程(m)。注：不可用来计算割刀的平均速度。割刀的速度不可太大。否则，惯性力、机器的振动和功耗

35、都将增大。割刀的速度不可太大。否则，惯性力、机器的振动和功耗都将增大。一般：大、中型收割机：小型收割机：立式割台割晒机：三、 曲柄的平均转速：割刀的平均速度确定后，可计算出曲柄的转速：第七节 割刀速度与机器前进速度的关系一、 割刀的进距H定义：曲柄转半圈或动刀片走完一个行程S时，机器前进的距离。二、 割刀的绝对运动轨迹绝对运动轨迹是一复合运动：(一)机器前进速度直线运动。(二)刀片相对机器的往复运动。因为： 得到： 所以可得： 三、 切割图三种切割区l 一次切割区(区)此区的作物被动刀片推至定刀刃线上，在定刀片支持下切割。特点：多数茎秆沿割刀运动方向倾斜，叫“横向倾斜”,但倾斜量较小，割茬较低

36、。l 重割区(区)割刀刃线在此区内通过两次，有可能割过的割茬再割一次。特点：功率消耗增加。l 空白区(区) 割刀刃线没有通过此区，该区的谷物被割刀推向前方的下一行程的一次切割区内被割断。特点：茎秆出现“纵向倾斜”,且倾斜量大，割茬较高；成束切割，切割阻力较大。分析切割图：1、空白区和重割区对切割不利，应减少其面积；2、两区与割刀进距有关：H切割图形长空白区,重割区； H切割图形短空白区,重割区。3、两区与刀片刃部的高度h的关系：h空白区,重割区； h空白区,重割区。正确选择H 、H与h的比例关系很重要，一般情况：谷物收割机：H=(1.22)h ；谷物联合收割机：H= (1.53)h。结论：三个

37、区内作物产生的倾斜量不同，割茬不一致；H、t0、h与三个区的面积有关，会影响割茬的倾斜量：H、t0、h割茬倾斜量降低割茬。四、割茬高度分析：作物位置不同，割茬高度也不相同，以靠近刀片边缘的一排作物为例。ab段：“横向弯斜”状态下切断。bc段：直立状态下切断cd段：纵向弯斜状态下切断。五、弯斜量的确定：(1)纵向弯斜量q。(2)横向弯斜量q。设ab段的茎秆沿刀刃轨迹切线方向倾斜，先求切线的斜率。动刀片的运动方程：任意一点的斜率：在拐点的斜率最小：得：在拐点处作物切线与水平线成min角，量取切线与两定刀刃交点的距离即为横向弯斜量的长度q。根据弯斜量q、q，用作图法可求出相应的割茬高度。q横向弯斜量

38、；q纵向弯斜量；h0割到离地面高度。分析：“横向弯斜量”：决定于t0和H。t0、Hq。“纵向弯斜量”：与区的面积成正比，与动刀片的高度h成反比。结论：切割过程中，在这三个区作物产生弯斜量不同，故割茬不一致。H、t0、h与三个区的面积有关，会影响割前弯斜量。t0、H、h割前弯斜量割茬。六、临界切割速度比切割速度比：过小，割茬不齐，切割质量下降(折断和拉断现象多)；过大，发生重割，振动加剧。临界切割速度比达到整齐割茬的最小切割速度比。在曲线以上时为理想状态；在曲线以下时为不稳定状态。   曲线1、2、3为临界切割速度比。在割茬不同时，不同，割茬越低，越大。随Vm变化而变化，随V

39、m加大，适当降低。实验数据：时，割茬高度差0mm； 时，割茬高度差14mm。对于水稻收获机械：。第八节 切割器的受力及惯性平衡一、割刀工作时的受力分析：1、切割阻力：Pq·B·gq 每米割刀长度的切割阻力，一般q4050 Kg/m。B 理论割幅宽度(m)。2、割刀各接触部分的摩擦力：FmH·g·fmH每米割刀的质量，通常mH2.3 Kg/m。L 割刀的全长。g 重力加速度。f 割刀对铁的摩擦系数。3、割刀往复运动质量不平衡引起的惯性力:QmH·L·axax 割刀的加速度。因为割刀承受的最大作用力R=P+F+Q，切割器安装良好，惯性力和

40、摩擦阻力所消耗的功率为0.11千瓦/米(约每米割刀长度上有98118牛顿的阻力)。当振动加剧时，功耗还要加大。二、切割的惯性力平衡(一)产生惯性力的原因：1、割刀作往复运动，速度按一定规律变化，产生加速度有惯性力。 2、连杆作平面运动的惯性力。 3、曲柄销产生的惯性力(曲柄作回转运动)。(二)惯性力的平衡：1、回转运动不平衡质量引起的惯性力:mg 曲柄销的质量。连杆的质量，设的1/2参加曲柄销上作回转运动，1/2参加到割刀上作往复运动。2、往复运动不平衡质量引起的惯性力：割刀的质量。3、平衡：一般情况下，利用装在曲柄盘上的一个平衡配重，可以平衡全部的回转惯性力PB和部分的往复惯性力PA(1/3

41、1/2)，但是同时又在垂直方向上产生了不平衡。(往复运动的惯性力大小和方向都是变化的，要平衡必须附加一套复杂的机构才可以，但是这样既不经济又没有必要全部平衡。所以，一般中小型收割机只要部分平衡(1/31/2)即可。)(四)确定配重的质量：计算出PP后，可按如下公式计算配重的重量和配重块的半径：平衡重的质量。平衡重的半径，一般。选定、中的任何一个，来计算另一个。第九节 切割器的功率消耗切割器的功率包括切割功率Nq和空转功率Nh两部分。空转功率Nh包括两部分摩擦消耗功率Nm和惯性力消耗功率Ng。即：   NNqNh，  NqVm·B·L0 /75V

42、m前进速度(m/s)。B 机器割幅(m)。L0切割每平方米茎秆所需功(Kg·m)。割小麦：L01020 Kg·m； 割牧草：L01020 Kg·m。Nh与切割器的安装和技术状态有关。一般每米割幅需要空转功率为0.81.5马力。第九章 输送装置一、 教学目的要求掌握输送装置的类型和特点，螺旋输送器、扬谷器、刮板式输送器的工作原理及运动分析。二、 教学重点螺旋输送器、扬谷器的工作分析。三、 教学难点螺旋输送器、扬谷器的工作原理和运动分析。四、 计划学时 本章计划4学时，其中4学时多媒体教学。第一节 概 述一、功用：在收获机械上，要用各种输送装置将割下的作物、脱下的谷粒

43、、杂余以及脱后的茎秆等不同物料运往各工作部件，才能完成整机的工艺流程。二、分类：第二节 螺旋输送器一、定义： 垂直于轴的一元线匀速作轴向移动的同时，又作轴向匀速转 动所形成的曲面而成。二、分类：(一)低速：叶片圆周速度<2.8m/s，倾斜度小和水平升运时用。(二)高速：叶片圆周速度>2.8m/s，倾斜度大和垂直升运时用。三、结构参数：(一)螺距：S形成元线绕轴转一圈时所移动的轴向距离。(二)内径：r叶片最里面一点处的半径，螺旋角为2，为最大。 (三)外径：R叶片最外面一点处的半径，螺旋角为1，为最小。四、搅龙的轴向移动速度：搅龙以绕轴转动时，在半径为r(任意)的O点处有一输送物质点

44、，绝对速度Vn在不考虑摩擦时由Vo(切向速度)和沿螺旋面的滑移速度VAB(沿该点处切线方向)合成。与轴向成角，沿该点的法线方向，可由以上的图解得到证明(法线与轴向交角为)，或用方向余弦证明。当考虑摩擦，则偏离法线角为Vf方向。 Sn/60为螺旋线形成的运动速度，可见Vf小于此值。五、保证轴向移动的条件：VZ>01-f·tg>0 及 tg<1/f = 1/tg=ctg。  <90°：铁皮与小麦的摩擦角为16°35。铁皮与水稻的摩擦角为17°41。初<90°-18°=72°，则内径处的值应

45、满足2<72°。由上式可知：VZ是的函数(r、n一定时)，可对VZ求导。令dVZ/d=0，可以得到物料轴向速度最大时的螺旋角max=/4-/2。 六、搅龙的生产率Q用积分法计算，理论上是VZ和横截面的乘积，由于同一断面上各点半径不同，故又不同，VZ也不相等，所以用积分法。R叶片外径。r叶片内径。 输送物容重,Kg/m³，N/m³。充满系数，一般为0.20.4。K倾斜安装时生产率降低系数。Q与S、R成正比，则S，RQ；但R结构庞大，S工作费力，功耗，所以不宜过大。降低系数K的取值K10.90.80.70.650.580.520.480.440.40.

46、340.3七、搅龙的功率消耗由两部分组成：水平推送和垂直升运：Q 生产率，Kg/s；Lo搅龙长度；Wo谷粒运动阻力系数，一般Wo=1.2； 搅龙倾斜角度；安装校正系数；当=45°90°时，N为水平输送时的23倍。搅龙倾斜角度和安装校正系数的一般取值0°25°30°35°40°45°11.051.131.21.321.4第三节 割台搅龙及拨指机构一、结构与工作原理O轴带动搅龙圆筒转动，穿在圆筒上的拨指也跟着转动，拨指的支点O1与搅龙中心轴有一偏心距OO1，所以运动到不同位置时，导杆可以伸出或缩进。二、作用：将割倒的谷

47、物从割台一端向另一端输送，然后换向90°转送给输送槽纵向输送。三、主要参数的选取1、内径d：dLmax-h，   d(Lmax-h)/， d一般为300。2、螺距S：   S=d·tg2。VZ=0,可得到水稻=45°-/2=45°-18°/2=36°时,VZmax。对割台搅龙来说,S,输送不均匀,故一般取2=19°21°。3、外径D：D=S/(tg1)，一般取1=10°17°，一般500mm。4、转速n：A 亩产量，公斤/亩；Q 喂入量

48、，Kg/s；;Vm机器前进速度，m/s；B 割幅，m； 谷物中谷粒含量，一般取=0.3； 输送物容重，一般取4555Kg/m³ ；K 倾斜系数，K=1；n 般为150200r/m。5、拨指机构设计：要求： 运动到最前方完全伸出最长，伸出搅龙外径4050mm； 运动到上方应缩进，否则回草，为了不卡死，应高于内径5mm。O1A=O1B=L(拨指长度)，OO1=e(偏心距)O1A=e+r+5，O1B=R-e+(4050)因为： e+r+5=R-e+(4050)，所以：第四节 立式割台输送一、作用：将割下来的禾呈直立状态从割台的一端输送到另一端，然后铺放在田间或转向交给纵向输送装置。二、结构：平皮带、拨指。三、运动分析：(一)拨指速度Vs： 原则：输送量=切割量Vm·B·q1=VS·h·q2h 谷层厚度(拨指高度)；q1谷物生长密度(株/米²)；q2谷物聚积密度(株/米²)；K禾秆聚积系数，K=q1/q2。2、拨指高度： 把谷层厚度h可看成拨指高度。四、动力分析： 禾秆允许稳定值禾秆被切割到倾斜一定的角度，还认为是直立的，那么倾斜一定角度的时间称