收获机械-往复式切割器的工作原理

作物生产技术专业/教学资源库往复式切割器传动机构工作原理新疆农业职业技术学院周勇一.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，其中曲柄连杆机构应用最广。1.曲柄连杆机构oABωtωxxy特点：机构简单、成本低廉，但占据空间大。FLAISHFLAISHFLAISH2.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o1oxyA

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。FLAISHFLAISH二.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。梯形刀片结构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。（还有另外一个原因，后面介绍）。磨损后磨损后梯形刀片的结构参数bαhadβVnVAb—前桥宽，a—底部宽h—刃部高

α—滑切角

一般情况下，α越大，滑切能力越强，切割也就越省力，当α由150增至450时，切割阻力将减少一半。滑切角α与切割阻力P之间的关系曲线如下：oPαa=76b=17h=55d=24

但要特别注意的是，α的变化范围一定要首先满足茎秆被动定刀片钳住的条件：切割瞬时，两刃口作用于茎秆的合力R1、R2

必须在同一直线上。αβCF1F2R1R2φ1φ2AN1BN2oθφ1、φ2—分别表示动定刀片与谷物茎秆的摩擦角，φ1+φ2≤45~520，在三角形OAB中：在四边形OACB中：将以上两式联立，可得钳住茎秆的条件为：

试验结果表明：当α=290，β=6015/时，割刀的切割效果最好。

2.割刀的运动分析

割刀的运动特性对切割器性能有直接的影响，由于往复式切割器的动刀片工作时在曲柄连杆机构的驱动下做横向的往复直线运动，其运动是间歇的。我们通过对该机构的运动分析找出割刀位移与速度之间的关系，为合理的确定割刀速度与机组前进速度配合关系提供理论依据。建立动刀片的运动方程oABωtωxxyr

可以看出，割刀速度与割刀位移之间的关系为一椭圆方程式，长半轴为rω，短半轴为r，他反映了割刀在其运动过程中，任意一点的速度是不相同的，有时，为了研究的方便，将图中的长半轴rω缩小ω倍，这样割刀速度与位移之间的关系图就可用一标准圆来表达，后面我们将会用到这个结果。orroxVxrrωAB

由于割刀的横向直线运动速度是变化的，应用起来很不方便，因此我们引进割刀的平均速度Vp

的概念。设：t—割刀运动一个行程S=2r内所用时间；

n—曲柄转速（r/min）；如果60妙转动n圈，则曲柄转动半圈所用时间为t=30/n。

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，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。设：λ—割刀速度Vp与机组前进速度Vm的比值。

试验结果表明，λ的大小对割刀的切割质量影响很大，我们必须进行必要的量化处理，即给出λ值的大小，确定Vp

与Vm的配合关系。通常我们用作图的方法——切割图，来确定λ值的大小。切割图——利用作图法，画出动刀片的绝对运动轨迹，分析割刀的切割过程。

HHSboAHHSboA

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λ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。ⅠⅡⅢλ=1Ⅰ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。Ⅰ区内的茎秆由于所处的位置不同，多数茎秆是在横向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。λ=1.4Ⅱ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Ⅱ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，Ⅱ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。λ=0.7Ⅲ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