第二章割草机与搂草机

1、1、切割方式对切割性能的影响 所谓切割方式主要是指割刀进入材料的方向，归纳起来主要有正切和滑切两种基本方式。 正切割刀的绝对运动方向垂直与割刀刃口的切割方式。如图所示： PV茎杆割刀刃口观察几种典型的切割方式PPP横切斜切削切 实验结果表明：正切中的三种切割方式因其切入茎秆的方向与茎秆本身的纤维方向存在较大的差异，切割阻力和切割功率消耗也不同。其中，横切阻力最大，斜切比横切下降30%40%，削切比横切下降60%。 结论：横切、斜切、削切三种切割方式均应属正切。 滑切割刀的绝对运动方向与割刀刃口既不垂直又不平行的切割方式 设：Vn割刀运动的法向速度； Vt割刀运动的切向速度 ；割刀运动的绝对速度

2、方向与法向速度方向的夹 角，此处定义为滑切角。 PVnVtV切割理论的力学试验结果和割刀运动几何分析结果表明，滑切比正切省力。 滑切比正切省力的机理？高略契金力学试验：高略契金力学试验步骤是，在割刀上一面施加法向力P，一面使割刀刃口沿切向方向产生滑移，滑移量为S，在切割条件相同的情况下（材料、深度），产生如下一组对比数据： 割刀切向滑移值S （mm）规定试验切割深度所需法向力P （g）6001.55002.0400520040试验结果： 高略契金力学试验结果表明，割刀在切割同一种材料、同一深度的物料时，切向滑移量越大，所需切割力就越小，即切割越省力。试验过程表明，当割刀切向滑移量为零时即为正切

3、，只要存在滑移就会产生滑切，因此，滑切比正切省力。 P3S = 常数常数高略契金常数定理割刀运动几何分析：对比分析割刀刃口上某质点进入材料时正切刃口角和滑切刃口角的大小，刃口角越小越省力。 技术路线：将割刀刃口局部放大，设割刀在A点切入材料，切割方式分别为正切和滑切，正切刃口角为，滑切刃口角为/。A/D滑切ECB正切当进行滑切时，几何分析结果如下： tg=BC / AC tg/=DE / AE 又AE = AC / cos DE = BC tg/= tgcos cos1， （cos= tg/ / tg1） tg/tg，/ 分析结果表明，滑切与正切相比，滑切进入材料时的实际刃口角/比正切时的刃口

4、角变小了，这也是滑切比正切省力的原因之一 。 从力学试验结果和割刀运动几何分析结果两方面说明了滑切比正切省力。在对物体进行切割时，尽可能地采用滑切方式，以利于降低切割阻力和功率消耗。 2、茎秆的物理机械性质对切割性能的影响 茎秆的物理机械性质主要是指茎秆本身所固有的一些特性，他包括切割阻力、弯曲阻力、弹性摸量、抗弯强度等。而这些因素随茎秆的品种、成熟度和湿度等的变化而变化。只要割刀克服了横切面内的切割阻力，茎秆就会被切断。 但是，在切割小麦、牧草这样的刚度较小的作物时，只要受到较小的外力就会发生弯斜，给顺利切割造成一定的困难。因此，要实现对茎秆的完全切割，一般可采取二种措施： 低速有支承切割高

5、速无支承切割有支承切割在动刀片运动的反向施加一支承力的切割称为有支承切割。 单支承切割用动刀片配合定刀片的切割。定刀片动刀片P双支承切割用动刀片配合带有护刃器的定刀片的切割 。有支承切割可使茎秆获得一定的抗弯能力，可在低速状态下进行切割，切割速度为：Vp = 12 m / s。 P研究结果表明：在同样切割速度的情况下，双支承切割比单支承切割能获得较好的使用参数。 在进行单支承切割时，切割速度为Vp = 12 m / s，要保证正常的切割，动、定刀片之间的切割间隙必须在= 00.5mm范围内，否则，茎秆的切割阻力增大，有可能发生撕裂现象。这给切割器的设计与安装带来很大的困难 。 而在进行双支承切

6、割时，切割速度为Vp = 12 m / s，相对于割刀的上下抗弯能力有较大幅度的增强，动定刀片之间的切割间隙可允许在= 11.5mm范围内，这就给切割器的设计、使用、安装提供了比较宽松的条件，所以目前收获机械普遍采用双支承切割方式。 无支承切割只有动刀片而无定刀片直接切割茎秆的切割称为无支承切割。 PPw 由于茎秆是在没有任何扶持的状态下进行切割的，仅靠茎秆自身的抗弯能力Pw是很难与动刀片的切割力相平衡的，此时，PPw。切割速度较低时，茎秆将被推倒或折断。 PPw 但当动刀片以较高的速度进入材料时，原来静止的茎秆在瞬间获得动刀片所传递的速度并立即产生很大的加速度以及与其方向相反的惯性力Pg。速

7、度越大则惯性力就越大，因而茎秆的抗弯能力也就越大，有利于茎秆的顺利切割。 当P = Pg + Pw 时，可使得茎秆在直立状态下实现切割，因此，无支承切割所需的切割速度要比有支承切割大的多。 Pg例如，切割小麦时，使用带有护刃器的往复式切割器，其切割速度仅为12m / s，而无支承的回转式 切 割 器 的 刀 片 速 度 则 需1020m/s，如果切割牧草，则需4050m/s，这使得机构功率消耗增大、振动增加，传动装置也将比较复杂。3、切割速度与切割阻力的关系 试验结果表明，随着切割速度的增加，切割阻力有所下降。速度阻力关系图如下： 切割速度切割阻力0 割刀组件由刀杆和铆在刀杆上的动刀片和刀头等

8、组成。刀梁组件由刀梁和固定在刀梁上的护刃器、压刃器、摩擦片及铆在护刃器上的定刀片等组成。刀梁两端设有内外滑掌，用来支承切割器。拔草板组件固定在外滑掌后面，它将切割器右端的已割草向左推动一段距离，留出空道，防止下一次割草时被机器右轮碾压。往复式切割器，一般由动刀片、定刀片、护刃器、压刃器、摩擦片、刀杆等组成。 往复式切割器结构简图护刃器动刀片压刃器摩擦片刀杆定刀片往复式切割器的传动机构 往复式切割器的工作特点是动刀片做直线往复运动，要实现将动力输出的旋转运动变为割刀的直线运动方法很多，目前在收割机械上应用较多的有三种类型：曲柄连杆机构、摆环机构、行星齿轮机构，其中行星齿轮机构应用最广。 1、曲柄

9、连杆机构 oABtxxy特点：机构简单、成本低廉、占据空间大。 2、摆环机构 特点：结构紧凑、铰链较少、工作可靠、制造成本高。 3、行星齿轮机构 xyoo1A 行星齿轮的节圆直径是齿圈节圆直径的一半，销轴置于割刀的运动直线上，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。特点：结构紧凑、振动小，便于机构配置，但成本高，机构复杂 。 棘轮装置由棘轮、卡爪盘、卡爪和弹簧组成。棘轮就是行走轮的轮毂17，而卡爪盘14则固定在行走轮轴 13上，三个卡爪16和弹簧15分别装入卡爪盘的凹槽内。棘轮装置起了差速作用。可避免转动慢的打滑或轮轴受扭矩作用。n当遇到障碍物时，形成起落位置I越

10、障位置。n短途运输时，在I位置的基础上继续升高，形成起落位置短途运输位置。n需要降落切割器时，切割器靠自重落下；长途运输时，在位置基础上继续升高，形成长途运输位置。往复式切割器的工作原理 及运动分析 1、刀片的几何形状 无论使用什么样的切割器，都必须满足滑切的要求，而能否保证割刀直线运动下的滑切，割刀的几何形状非常关键。目前，比较理想的几何形状是梯形和三角形，而梯形更具合理性，因为三角形一旦出现磨损，将影响割刀刃口的长度，近而最终影响割刀的切割质量。 三角形动刀片梯形动刀片hh1结论：梯形动刀片比三角形动刀片使用寿命长，工作质量高，是目前最常用的结构形式。梯形刀片的结构参数bhadVnVAb前

11、桥宽，a底部宽h刃部高 滑切角 一般情况下，越大，滑切能力越强，切割也就越省力，当由150增至450时，切割阻力将减少一半。滑切角与切割阻力P之间的关系曲线如下： oPa=76b=17h=55d=24 但要特别注意的是，的变化范围一定要首先满足茎秆被动定刀片钳住的条件： oAN1BN2F1F2R1R2+1+21 、2 分别表示动定刀片与谷物茎秆的摩擦角，1+245520，试验结果表明，=290，=6015/时切割效果最好。 在这里有一个问题需要说明，往复式切割器割刀的运动是水平横向运动和直线前进运动的合成，割刀横向运动的平均速度Vp与机器前进运动的速度Vm的 配合关系，决定了割刀绝对运动轨迹，

12、这一配合关系我们习惯上用割刀进距（切割进距）H来表示。 割刀进距割刀完成一个行程S的时间t内机组所前进的距离。 H = Vm t = Vm 30 / n 有时也用刀机速比来表示 =Vp / Vm =S / H HHSdoA 由图可知，在定刀片运动轨迹线内的谷物茎秆将被动刀片切割，切割区内的茎秆在动刀片的左右推动下被推向定刀片实施剪切，由于值的不同，切割区内茎秆被处理的程度也有些不同，有可能出现三种情况。 区（一次切割区）：在此区内的茎秆首先被动刀片推至定刀片刃口线上，并在定刀片和护刃器的双支承下被切割，由于动刀片只有一次通过该区，故称为一次切割区。区内的茎秆由于所处的位置不同，多数茎秆是在横向

13、歪斜状态下被切割的，歪斜状态下被切割的茎秆割茬高度有所增加。 =1区（重割区）：动刀片刃口线两次通过该区，有可能发生对茎秆的二次切割但并非一定。当区面积较小时，且位于切割区的中部，尽管动刀片两次通过该区，但由于茎秆左右歪斜量大致相同，不可能发生重割。反之，当由于割刀进距H较小时，区面积增大，在第二次行程时，离动刀片较远而离定刀片较近的茎秆就有可能被重割一次。重割将无谓地增加功率的消耗。 =1.4区（空白区）：动刀片的刃口线没有经过该区，如果该区面积较小时，且位于动刀片前桥宽度b的扫描范围之内，茎秆将被动刀片的前桥推向割刀下次行程的一次切割区内被切割，但歪斜量较大，割茬较高，且为集束切割，切割阻

14、力大，功率消耗增加。如果割刀进距H过大，空白区增大，动刀片前桥宽度b的扫描面积没有全部掠过该区域，就有可能造成漏割。 =0.7 经以上分析我们不难看出，值的大小或H值的正确选取对割刀的切割质量影响很大，通过绘制切割图，就可以确定最佳的速度比值，一般为= 0.81.2 。 上传动式旋转割草机的切割器通常由26个成对反向旋转的转子(滚筒)组成，每个转子割幅0.4一1.2m，装有刀片24个，传动采用圆锥齿轮传动装置，或三角带传动装置，传动装置设在转子的上部。下传动式旋转割草机的切割器一般由48个成对反向旋转的圆盘组成。切割器工作时刀片的运动是由旋转运动和前进运动所合成。即：V=Vm+Vi,因此刀刃的运动轨迹为一余摆线。n割草机与拖拉机三点联接，传动装置设在切割滚筒上面。n刀盘总成固定在刀梁上面。它的刀盘立轴2借助于轴承安装在锥齿轮座5内，上部固定有刀盘座4和导草罩3，下端固定有大锥齿轮。刀盘7、刀