农业机械学第七章-收割机课件

第七章第七章 收割机收割机第一节第一节 概述概述第二节第二节 收割机类型和一般构造收割机类型和一般构造第三节第三节 切割器及理论分析切割器及理论分析第四节第四节 扶禾装置及理论计算扶禾装置及理论计算 第七章 收割机第一节 概述第二节 收割机类型和一般1第一节第一节 概概 述述二、谷物的收获方法二、谷物的收获方法 三、谷物的机械收获系统三、谷物的机械收获系统 一、一、谷物收获机械发展概论谷物收获机械发展概论第一节 概 述二、谷物的收获方法 三、谷物的机械收获系统 2 收收割割机机械械是是谷谷物物收收获获机机械械的的重重要要组组成成部部分分，谷谷物物收收获获是是农农业业生生产产过过程程中中最最为为复复杂杂的的工工艺艺过过程程，为为了了更更好好地地了了解解谷谷物物收收获获机机械械化化所所使使用用的的设设备备，我我们们必必须须首首先先了了解解谷谷物物收收获获的的方方法法。谷谷物物的的收收获获方方法法很很多多，大大多多是是根根据据不不同同地地区区的的不不同同的的自自然然条条件件，不不同同的的种种植植方方式式、经经济济结结构构、技技术术水水平平等等来来决决定定合合适适的的收收获方法。获方法。一、一、谷物收获机械发展概论谷物收获机械发展概论 收割机械是谷物收获机械的重要组成部分，谷物收获是农业31 1收割机收割机 1800 1800年英国博伊斯年英国博伊斯(joseph Boyce)(joseph Boyce)获得收割机专利，至获得收割机专利，至18601860年出现了马拉的圆盘割刀收割机，年出现了马拉的圆盘割刀收割机，18261826年由贝尔年由贝尔(Patric(Patric BeU)BeU)制造出往复式切割器和拨禾轮的转臂式收割机雏型，用制造出往复式切割器和拨禾轮的转臂式收割机雏型，用多匹马牵引并由地轮驱动。多匹马牵引并由地轮驱动。1919世纪世纪3030年代美国赫西年代美国赫西(Obed(Obed Hussey)Hussey)和麦考密克和麦考密克(Cyrus Hall Me Cormick)(Cyrus Hall Me Cormick)发明了带有护发明了带有护刃器和往复式割刀的收割机。刃器和往复式割刀的收割机。18531853年出现了摇臂收割机，它年出现了摇臂收割机，它能将收割的作物搂集成堆，并从割台上搂拨到工作幅以外的能将收割的作物搂集成堆，并从割台上搂拨到工作幅以外的已割茬地上。已割茬地上。19201920年以后同拖拉机配套的收割机逐渐取代了年以后同拖拉机配套的收割机逐渐取代了畜力收割机。中国于畜力收割机。中国于2020世纪世纪5050年代初曾生产摇臂式和转臂式年代初曾生产摇臂式和转臂式马拉收割机。马拉收割机。6060年代发展成作物呈条状侧放铺于地面的机力年代发展成作物呈条状侧放铺于地面的机力收割机。收割机。7070年代研制成机后放铺的立式割台收割机。年代研制成机后放铺的立式割台收割机。农业机械学第七章-收割机课件42.2.脱粒机脱粒机 英国人米克尔英国人米克尔(Andrew Meikle)(Andrew Meikle)于于17841784年设计了木制年设计了木制 回转回转滚筒式脱粒装置，并于滚筒式脱粒装置，并于17881788年获得了脱粒机专利，年获得了脱粒机专利，17851785年温劳年温劳(William Winlaw)(William Winlaw)设计了锥形滚筒轴流脱粒机。设计了锥形滚筒轴流脱粒机。17961796年在英国年在英国已出现用脱粒机和扬场机的配合使用。在俄国，已出现用脱粒机和扬场机的配合使用。在俄国，1919世纪初期生世纪初期生产了由人力操作的钉齿滚筒钉齿凹板的木制脱粒机。从产了由人力操作的钉齿滚筒钉齿凹板的木制脱粒机。从1919世纪世纪末到末到2020世纪初，美国凯斯脱粒公司世纪初，美国凯斯脱粒公司(J(JI.Case Thresher COI.Case Thresher CO)先在脱粒机设计中应用逐稿器，从秸草中分离谷粒。后在脱粒先在脱粒机设计中应用逐稿器，从秸草中分离谷粒。后在脱粒机上加装复清器，以改善湿脱时的作业质量。从而发展成具有机上加装复清器，以改善湿脱时的作业质量。从而发展成具有脱粒、分离、清选、自动喂人等功能的大型脱粒机。脱粒、分离、清选、自动喂人等功能的大型脱粒机。中国在中国在2020世纪世纪5050年代初期发展简易打稻机，年代初期发展简易打稻机，19571957年定型生年定型生产大型复式脱粒机，产大型复式脱粒机，6060年代生产半复式脱粒机和半喂人脱粒机。年代生产半复式脱粒机和半喂人脱粒机。2.脱粒机 53.3.联合收割机联合收割机 美国发明家海拉姆美国发明家海拉姆穆尔在穆尔在18381838年建造了第一台联合收割机。年建造了第一台联合收割机。1919世纪世纪8080年代后期，联合收割机在美国日益普及，很快澳大利亚也年代后期，联合收割机在美国日益普及，很快澳大利亚也生产也了类似的机器。生产也了类似的机器。18851885年联合收割机开始由畜力驱动发展到用年联合收割机开始由畜力驱动发展到用动力机驱动。动力机驱动。18901890年前后，由拖拉机牵引的联合收割机的性能已较年前后，由拖拉机牵引的联合收割机的性能已较完善，完善，19041904年美国霍尔公司的牵引式联合收割机开始采用汽油机作年美国霍尔公司的牵引式联合收割机开始采用汽油机作动力，动力，19121912年又改进为全钢结构并正式进行成批生产，供应市场。年又改进为全钢结构并正式进行成批生产，供应市场。19381938年，第一台自走式联合收割机问世，年，第一台自走式联合收割机问世，4040年代该机在美国等少数年代该机在美国等少数国家逐步推广应用，国家逐步推广应用，5050年代在美、欧各国获得空前发展。到年代在美、欧各国获得空前发展。到6060年代，年代，自走式联合收割机已占联合收割机总数的自走式联合收割机已占联合收割机总数的9090以上中国于以上中国于19471947年引年引进联合收割机，在国营机械化农场使用，进联合收割机，在国营机械化农场使用，19551955年开始生产牵引式联年开始生产牵引式联合收割机，合收割机，19651965年开始生产自走式联合收割机。年开始生产自走式联合收割机。7070年代有多种牵引年代有多种牵引式和自走式中小型机投人生产。式和自走式中小型机投人生产。8080年代引进国外先进机型生产，使年代引进国外先进机型生产，使联合收割机的性能水平接近国际水平，联合收割机的性能水平接近国际水平，20002000年保有量为年保有量为26265252万台。万台。3.联合收割机 6二、谷物的收获方法二、谷物的收获方法 1、谷物的生物学特性、谷物的生物学特性 2、谷物收获农业要求、谷物收获农业要求 3、谷物的收获方法谷物的收获方法二、谷物的收获方法71 1、谷物的生物学特性、谷物的生物学特性谷物成熟期：乳熟、腊熟、完熟等几个阶段。谷物成熟期：乳熟、腊熟、完熟等几个阶段。不同成熟期籽粒的饱满程度、湿度、与穗不同成熟期籽粒的饱满程度、湿度、与穗轴的连结强度不相同。轴的连结强度不相同。同地块的作物，成熟度并不完全相同，同一同地块的作物，成熟度并不完全相同，同一 谷穗上的籽粒成熟也不相同。小麦穗头的中谷穗上的籽粒成熟也不相同。小麦穗头的中部籽粒最重；水稻是由上向下依次成熟。部籽粒最重；水稻是由上向下依次成熟。割断后的植株，茎叶中的养分继续向籽粒输割断后的植株，茎叶中的养分继续向籽粒输送（称为送（称为“后熟后熟”作用）。作用）。作物湿度是影响机械作业性能的重要因素。作物湿度是影响机械作业性能的重要因素。对湿度大的作物，不论切割、脱粒或清选都对湿度大的作物，不论切割、脱粒或清选都较困难。较困难。作物的倒伏，会给机械收割造成困难。作物的倒伏，会给机械收割造成困难。1、谷物的生物学特性82 2、谷物收获农业要求、谷物收获农业要求适时收获。收获过早适时收获。收获过早,青米多，出米率青米多，出米率低；收获过迟低；收获过迟,易落粒，碎米多。易落粒，碎米多。收获损失小，总损失率控制收获损失小，总损失率控制3%3%以内。以内。谷粒破碎和损伤小，一般要求籽粒破谷粒破碎和损伤小，一般要求籽粒破碎率小于碎率小于1%1%。清洁度高，一般要求籽粒清洁度在清洁度高，一般要求籽粒清洁度在98%98%以上。以上。2、谷物收获农业要求93 3、谷物的收获方法、谷物的收获方法 根据不同的自然条件、栽培根据不同的自然条件、栽培制度、经济技术水平，制度、经济技术水平，目前全世目前全世界关于谷物的界关于谷物的收获方法大致有三收获方法大致有三种方法：种方法：3、谷物的收获方法10（1 1）分分别别（段段）收收获获法法：用用多多种种相相对对独独立立的的机机械械（收收割割机机、运运输输车车、脱脱粒粒机机、扬扬场场机机等等）分分别别对对作作物物完完成成收收割割、运运输输、脱脱粒粒、清清选选等等作作业业的的方方式式。这这种种方方法法在在西西方方发发达达国国家家已已经经完完全全淘淘汰汰，但但在在发发展展中中国国家家仍仍在在大大量量使使用用。其其特特点点是是设设备备简简单单、技技术术水水平平低低、价价格格低低廉廉、维维护护保保养养简简便便，但但作作业周期长、收获积累损失大。业周期长、收获积累损失大。（1）分别（段）收获法：用多种相对独立的机械（收割机、运输车11分别收获法常用机械的收获过程分别收获法常用机械的收获过程 收割过程收割过程扬场清粮过程扬场清粮过程分别收获法常用机械的收获过程 收割过程扬场清粮过程12全喂入脱粒机全喂入脱粒机半喂入脱粒机半喂入脱粒机全喂入脱粒机半喂入脱粒机13 利用联合收获机利用联合收获机一次完成作物的收割、一次完成作物的收割、脱粒、分离和清选等脱粒、分离和清选等多项作业的方式。特多项作业的方式。特点：生产率高、作业点：生产率高、作业周期短、积累损失小、周期短、积累损失小、作业质量好。设备投作业质量好。设备投资大、机器利用率低、资大、机器利用率低、技术水平要求高。技术水平要求高。（2 2）联合收获法：）联合收获法：利用联合收获机一次完成作物的收割、脱粒、分离和清选等14（3 3）两两段段收收获获法法 ：先先利利用用割割晒晒机机进进行行收收割割，待待晾晾晒晒3535天天后后用用带带有有捡捡拾拾器器的的联联合合收收获获机机进进行行捡捡拾拾、脱脱粒粒、分分离离和和清清选选作作业业的的方方式式。特特点点：谷谷粒粒饱饱满满、产产量量提提高高、作作业业周周期期长长、设设备备投投资资大。大。割捆机割捆机割晒机割晒机捡拾器捡拾器（3）两段收获法：先利用割晒机进行收割，待晾晒35天后用15三、谷物的机械收获系统三、谷物的机械收获系统谷物的机械收获系统谷物的机械收获系统 联合收获法联合收获法 两段收获法两段收获法 分别收获法分别收获法脱粒机脱粒机运输车运输车收割机收割机扬场机扬场机联收机联收机割晒机割晒机联收机联收机三、谷物的机械收获系统谷物的机械收获系统 联合收获法 两段收16思考题思考题1 1、常用的谷物机械收获方法有哪、常用的谷物机械收获方法有哪 些？各有何特点？些？各有何特点？2 2、谷物的收获系统是如何组成的？、谷物的收获系统是如何组成的？思考题17第二节第二节 收割机械的类型收割机械的类型和一般结构和一般结构 一、收割机的一般类型一、收割机的一般类型二、收割机的基本构成二、收割机的基本构成第二节 收割机械的类型和一般结构 一、收割机的一般类型二、收18一、收割机的一般类型一、收割机的一般类型1、按按照照茎茎秆秆的的放放铺铺方方向向分分：收收割割机机、割晒机、割捆机割晒机、割捆机收割机收割机收收割割机机工工作作时时，被被割割刀刀切切断断的的谷谷物物茎茎秆秆形形成成与与前前进进方方向向呈呈900的的转转向向放放铺铺，以以便便于于捡捡拾拾和和打打捆捆。主主要要用用于于分分别收获法。别收获法。一、收割机的一般类型1、按照茎秆的放铺方向分：收割机、割晒机19割晒机割晒机收割机工作时，被割刀切收割机工作时，被割刀切断的谷物茎秆形成与前进方向平行的断的谷物茎秆形成与前进方向平行的顺向放铺，以便于两段收获时的晾晒。顺向放铺，以便于两段收获时的晾晒。割晒机收割机工作时，被割刀切断的谷物茎秆形成与前进方向平20割捆机割捆机将谷物茎杆割断后进行自动打将谷物茎杆割断后进行自动打捆，然后放与田间。捆，然后放与田间。割捆机将谷物茎杆割断后进行自动打捆，然后放与田间。212 2、按按照照被被割割谷谷物物茎茎秆秆的的输输送送方方式式：立立式收割机和卧式收割机式收割机和卧式收割机立立式式收收割割机机割割台台为为直直立立式式，被被割割谷谷物物茎茎秆秆是是在在直直立立状状态态下下进进行行输输送送到到收收割割机机一一侧侧的的。机构纵向尺寸短。机构纵向尺寸短。卧卧式式收收割割机机割割台台为为水水平平放放置置，被被割割谷谷物物茎茎秆秆是是在在水水平平输输送送带带上上运运至至收收割割机机一一侧侧的的。输送平稳。输送平稳。2、按照被割谷物茎秆的输送方式：立式收割机和卧式收割机立式收22二、收割机的基本构成二、收割机的基本构成 无无论论是是立立式式收收割割机机还还是是卧卧式式收收割割机机，其其基基本本构构成成是是相相同同的的，即即都都是是由由扶扶禾禾装装置置、切切割割器器、输输送送装装置置、传传动动装装置置等等组组成成，立立式式收收割割机机和和卧卧式式收收割割机机只只是是在在扶扶禾禾装装置置上上有有较较大大的差别。的差别。二、收割机的基本构成 无论是立式收割机还是卧式收割机，231、立式收割机、立式收割机 分禾器分禾器扶禾轮扶禾轮切割器切割器输送带输送带 谷物茎秆谷物茎秆结构组成：分禾器、扶禾星轮、切割器、结构组成：分禾器、扶禾星轮、切割器、立式输送带、传动装置等。立式输送带、传动装置等。1、立式收割机 分禾器扶禾轮切割器输送带 谷物茎秆结构组成：24工作原理：收割机工作时，输工作原理：收割机工作时，输送带和切割器由拖拉机动力输送带和切割器由拖拉机动力输出驱动工作，分禾器将行内谷出驱动工作，分禾器将行内谷物茎秆集束引向切割区，并在物茎秆集束引向切割区，并在扶禾星轮的后向扶持作用下被扶禾星轮的后向扶持作用下被切割器切割，随即靠向立式输切割器切割，随即靠向立式输送带被其传送到一侧放铺。送带被其传送到一侧放铺。工作原理：收割机工作时，输送带和切割器由拖拉机动力输出驱动工25 由于割台为立式，纵向尺寸小，由于割台为立式，纵向尺寸小，重量较轻，置于拖拉机前方，有利于重量较轻，置于拖拉机前方，有利于机组的纵向稳定性。但对倒伏作物和机组的纵向稳定性。但对倒伏作物和低产谷物适应性不理想。低产谷物适应性不理想。常用的机型有：常用的机型有：4GL140/1704GL140/170，V Vm m=24km/h=24km/h（12m/s12m/s），），V Vd d=2m/s=2m/s，Q=VQ=Vm m B/667 B/667（亩（亩/时），一般为时），一般为4949亩亩/时。时。由于割台为立式，纵向尺寸小，重量较轻，置于拖拉机前方262 2、卧式收割机、卧式收割机 Vm拨禾轮拨禾轮分禾器分禾器切割器切割器输送带输送带基本构成：分禾器、拨禾轮、切割器、输送装置、传动装置等。基本构成：分禾器、拨禾轮、切割器、输送装置、传动装置等。2、卧式收割机 Vm拨禾轮分禾器切割器输送带基本构成：分禾27 工作原理：收割机工作时，拨禾抡、输送工作原理：收割机工作时，拨禾抡、输送带和切割器由拖拉机动力输出驱动工作，分禾带和切割器由拖拉机动力输出驱动工作，分禾器将行内谷物茎秆集束引向切割区，并在拨禾器将行内谷物茎秆集束引向切割区，并在拨禾轮的后向推送扶持下被切割器切割，随即倒向轮的后向推送扶持下被切割器切割，随即倒向输送带（也可能是螺旋搅龙）被传出。输送带（也可能是螺旋搅龙）被传出。由由于于茎茎秆秆是是在在水水平平状状态态下下被被输输送送的的，因因此此输输送送平平稳稳，且且拨拨禾禾抡抡对对倒倒伏伏作作物物具具有有一一定定的的扶扶起起作作用用。但但机机构构纵纵向向尺尺寸寸大大，不不利利于于拖拖拉拉机机前前置配置，故很少在小型拖拉机上使用。置配置，故很少在小型拖拉机上使用。工作原理：收割机工作时，拨禾抡、输送带和切割器由拖拉28 卧式收割机的输送带有单带和双带卧式收割机的输送带有单带和双带之分：单带为割晒机使用，双带为收割之分：单带为割晒机使用，双带为收割机使用，如下图所示：机使用，如下图所示：单带单带双带双带本章中主要讲授的内容是：切割器和扶禾器本章中主要讲授的内容是：切割器和扶禾器 卧式收割机的输送带有单带和双带之分：单带为割晒机使用29 思考题思考题1 1、收割机械的一般类型？一般组成？、收割机械的一般类型？一般组成？2 2、收割机和割晒机的概念？、收割机和割晒机的概念？思考题30第三节第三节 切割切割器 一、谷物茎秆的切割理论一、谷物茎秆的切割理论二、切割器的类型与构造二、切割器的类型与构造 三、往复式切割器的传动机构三、往复式切割器的传动机构四、切割器的工作原理及运动分析四、切割器的工作原理及运动分析 五、切割器的功率消耗五、切割器的功率消耗 六、割刀惯性力的平衡六、割刀惯性力的平衡 理论理论第三节 切割器 一、谷物茎秆的切割理论31一、谷物茎秆的切割理论一、谷物茎秆的切割理论 切切割割器器是是收收割割机机上上的的重重要要工工作作部部件件，他他主主要要完完成成对对谷谷物物茎茎秆秆的的切切割割任任务务，为为了了有有一一个个良良好好的的工工作作质质量量，一一般般对对切切割割器器有有如如下下的的技技术术要要求求：割割茬茬整整齐齐、不不漏漏割割、不不堵堵刀刀、功率消耗小。功率消耗小。一、谷物茎秆的切割理论 切割器是收割机上的重要工作部件32实验结果表明：谷物茎秆的切实验结果表明：谷物茎秆的切割过程与割刀的特性、茎秆的割过程与割刀的特性、茎秆的物理机械性质、切割方式、切物理机械性质、切割方式、切割速度、割刀与茎秆的相对位割速度、割刀与茎秆的相对位置等有关。置等有关。实验结果表明：谷物茎秆的切割过程与割刀的特性、茎秆的物理机械331、切割方式对切割性能的影响、切割方式对切割性能的影响 所所谓谓切切割割方方式式主主要要是是指指割割刀刀进进入入材材料料的的方方向向，归归纳纳起起来来主主要要有有正正切切和和滑滑切切两两种种基基本本方方式。式。1、切割方式对切割性能的影响 所谓切割方式主要是指割34正切正切割刀的绝对运动方向垂直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：与割刀刃口的切割方式。如图所示：PV茎杆茎杆割刀刃口割刀刃口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35观察几种典型的切割方式观察几种典型的切割方式PPP横切横切斜切斜切削切削切 实验结果表明：正切中的三种切割方式因其切入茎实验结果表明：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，斜切比横切下降切比横切下降30%40%，削切比横切下降，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。结论：横切、斜切、削切三种切割方式均应属正切。观察几种典型的切割方式PPP横切斜切削切 实验结果表明36滑切滑切割刀的绝对运动方向与割刀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。刃口既不垂直又不平行的切割方式。设：设：Vn割刀运动的法向速度；割刀运动的法向速度；Vt割刀运动的切向速度割刀运动的切向速度；割割刀刀运运动动的的绝绝对对速速度度方方向向与与法法向向速速度度方方向向的的夹夹角角，此此处处定定义义为滑切角。为滑切角。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37PVnVtV切割理论的力学试验结果和割刀运动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。几何分析结果表明，滑切比正切省力。PVnVtV切割理论的力学试验结果和割刀运动几何分析结果38滑切比正切省力的机理？滑切比正切省力的机理？高高略略契契金金力力学学试试验验：高高略略契契金金力力学学试试验验步步骤骤是是，在在割割刀刀上上一一面面施施加加法法向向力力P，一一面面使使割割刀刀刃刃口口沿沿切切向向方方向向产产生生滑滑移移，滑滑移移量量为为S，在在切切割割条条件件相相同同的的情情况况下下（材材料料、深深度度），产生如下一组对比数据：，产生如下一组对比数据：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39割刀切向滑移值割刀切向滑移值S （mm）规定试验切割深度规定试验切割深度所需法向力所需法向力P（g）6001.55002.0400520040试验结果：试验结果：割刀切向滑移值S （mm）规定试验切割深度40 高高略略契契金金力力学学试试验验结结果果表表明明，割割刀刀在在切切割割同同一一种种材材料料、同同一一深深度度的的物物料料时时，切切向向滑滑移移量量越越大大，所所需需切切割割力力就就越越小小，即即切切割割越越省省力力。试试验验过过程程表表明明，当当割割刀刀切切向向滑滑移移量量为为零零时时即即为为正正切切，只只要要存存在在滑滑移移就就会会产产生生滑滑切切，因因此此，滑滑切切比比正正切切省力。省力。P3S=常数常数高略契金常数定理高略契金常数定理 高略契金力学试验结果表明，割刀在切割同一种材41割刀运动几何分析：对比分析割割刀运动几何分析：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，刃口角口角和滑切刃口角的大小，刃口角越小越省力。越小越省力。技技术术路路线线：将将割割刀刀刃刃口口局局部部放放大大，设设割割刀刀在在A A点点切切入入材材料料，切切割割方方式式分分别别为为正正切切和和滑滑切切，正正切切刃刃口口角角为为，滑滑切切刃刃口角为口角为/。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42A/D滑切滑切ECB正切正切当进行滑切时，几当进行滑切时，几何分析结果如下：何分析结果如下：tg=BC/AC tg/=DE/AE 又又AE=AC/cos DE=BC tg/=tgcos cos1，（cos=tg/tg1）tg/tg，/A/D滑切ECB正切当进行滑切时，几何分析结果如下：43 分分析析结结果果表表明明，滑滑切切与与正正切切相相比比，滑滑切切进进入入材材料料时时的的实实际际刃刃口口角角/比比正正切切时时的的刃刃口口角角变变小小了了，这这也也是是滑滑切切比比正正切省力的原因之一切省力的原因之一。从从力力学学试试验验结结果果和和割割刀刀运运动动几几何何分分析析结结果果两两方方面面说说明明了了滑滑切切比比正正切切省省力力。在在对对物物体体进进行行切切割割时时，尽尽可可能能地地采采用用滑滑切切方方式式，以以利利于于降降低低切切割割阻阻力力和和功功率率消消耗。耗。分析结果表明，滑切与正切相比，滑切进入材料时的实际刃442、茎秆的物理机械性质对切割性能、茎秆的物理机械性质对切割性能的影响的影响 茎茎秆秆的的物物理理机机械械性性质质主主要要是是指指茎茎秆秆本本身身所所固固有有的的一一些些特特性性，他他包包括括切切割割阻阻力力、弯弯曲曲阻阻力力、弹弹性性摸摸量量、抗抗弯弯强强度度等等。而而这这些些因因素素随随茎茎秆秆的的品品种种、成成熟熟度度和和湿湿度度等等的的变变化化而而变变化化。只只要要割割刀刀克克服服了了横横切面内的切割阻力，茎秆就会被切断。切面内的切割阻力，茎秆就会被切断。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45 但是，在切割象小麦、水稻这样的但是，在切割象小麦、水稻这样的刚度较小的作物时，只要受到较小的外刚度较小的作物时，只要受到较小的外力就会发生弯斜，给顺利切割造成一定力就会发生弯斜，给顺利切割造成一定的困难。因此，要的困难。因此，要实现对茎秆的完全切实现对茎秆的完全切割，一般可采取二种措施割，一般可采取二种措施：低速有支承切割高速无支承切割 但是，在切割象小麦、水稻这样的刚度较小的作物时，只要46有支承切割有支承切割在动刀片运动在动刀片运动的反向施加一支承力的切割称为的反向施加一支承力的切割称为有支承切割。有支承切割。单支承切割单支承切割用动刀片配合定刀用动刀片配合定刀片的切割。片的切割。定刀片定刀片动刀片动刀片P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47双支承切割双支承切割用动用动刀片配合带有护刃器刀片配合带有护刃器的定刀片的切割的定刀片的切割。有支承切割可使茎秆有支承切割可使茎秆获得一定的抗弯能力，获得一定的抗弯能力，可在低速状态下进行可在低速状态下进行切割，切割速度为：切割，切割速度为：Vp=12 m/s。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48研研究究结结果果表表明明：在在同同样样切切割割速速度度的的情情况况下下，双双支支承承切切割割比比单单支支承承切切割割能能获获得得较较好好的的使使用参数。用参数。在在进进行行单单支支承承切切割割时时，切切割割速速度度为为Vp=12 m/s，要要保保证证正正常常的的切切割割，动动、定定 刀刀 片片 之之 间间 的的 切切 割割 间间 隙隙 必必 须须 在在=00.5mm范范围围内内，否否则则，茎茎秆秆的的切切割割阻阻力力增增大大，有有可可能能发发生生撕撕裂裂现现象象。这这给给切切割割器的设计与安装带来很大的困难器的设计与安装带来很大的困难。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49 而而在在进进行行双双支支承承切切割割时时，切切割割速速度度为为Vp=12 m/s，相相对对于于割割刀刀的的上上下下抗抗弯弯能能力力有有较较大大幅幅度度的的增增强强，动动定定刀刀片片之之间间的的切切割割间间隙隙可可允允许许在在=11.5mm范范围围内内，这这就就给给切切割割器器的的设设计计、使使用用、安安装装提提供供了了比比较较宽宽松松的的条条件件，所所以以目目前前收收获获机机械械普普遍采用双支承切割方式。遍采用双支承切割方式。而在进行双支承切割时，切割速度为Vp=12 m50无支承切割无支承切割只有动刀片而无只有动刀片而无定刀片直接切割茎秆的切割称为无定刀片直接切割茎秆的切割称为无支承切割。支承切割。PPw 由由于于茎茎秆秆是是在在没没有有任任何何扶扶持持的的状状态态下下进进行行切切割割的的，仅仅靠靠茎茎秆秆自自身身的的抗抗弯弯能能力力P Pw w是是很很难难与与动动刀刀片片的的切切割割力力相相平平衡衡的的，此此时时，P PP Pw w。切切割割速速度度较较低低时时，茎茎秆秆将将被被推倒或折断。推倒或折断。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51PPw 但但当当动动刀刀片片以以较较高高的的速速度度进进入入材材料料时时，原原来来静静止止的的茎茎秆秆在在瞬瞬间间获获得得动动刀刀片片所所传传递递的的速速度度并并立立即即产产生生很很大大的的加加速速度度以以及及与与其其方方向向相相反反的的惯惯性性力力P Pg g。速速度度越越大大则则惯惯性性力力就就越越大大，因因而而茎茎秆秆的的抗抗弯弯能能力力也也就就越越大大，有有利利于于茎茎秆秆的顺利切割。的顺利切割。当当P=PP=Pg g+P+Pw w 时，可使得茎秆在直立状态下实现切割，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。因此，无支承切割所需的切割速度要比有支承切割大的多。PgPPw 但当动刀片以较高的速度进入材料时，原来静止的茎52 例例如如，切切割割小小麦麦时时，使使用用带带有有护护刃刃器器的的往往复复式式切切割割器器，其其切切割割速速度度仅仅为为12m 12m/s s，而而无无支支承承的的回回转转式式切切割割器器的的刀刀片片速速度度则则需需1020m/s1020m/s，如如果果切切割割牧牧草草，则则需需4050m/s4050m/s，这这使使得得机机构构功功率率消消耗耗增增大大、振振动动增增加加，传传动动装装置置也也将将比较复杂。比较复杂。例如，切割小麦时，使用带有护刃器的往复式切割器，其切533 3、切割速度与切割阻力的关系、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，切试验结果表明，随着切割速度的增加，切割阻力有所下降割阻力有所下降。速度。速度阻力关系图如下：阻力关系图如下：切割速度切割阻力03、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54二、切割器的类型与构造二、切割器的类型与构造 从目前收割从目前收割机和联合收获机机和联合收获机应用情况看，切应用情况看，切割器主要有回转割器主要有回转式切割器和往复式切割器和往复式切割器二种基式切割器二种基本类型。本类型。二、切割器的类型与构造 从目前收割机和联合收获机应55 回回转转式式切切割割器器一一般般为为一一高高速速旋旋转转的的水水平平刀刀盘盘，工工作作幅幅宽宽小小、功功率率消消耗耗大大，大大多多用用于于园园艺艺管管理理、茶茶树树修修剪剪等等作作业业，很很少少在在谷谷物物收收获获系系统统中中使用。使用。回转式切割器一般为一高速旋转的水平刀盘，工作幅宽小56 往往复复式式切切割割器器，一一般般由由动动刀刀片片、定定刀刀片片、护护刃刃器器、压压刃刃器器、摩摩擦擦片片、刀杆等组成。刀杆等组成。往复式切割器，一般由动刀片、定刀片、护刃器、压刃器、57往复式切割器结构简图往复式切割器结构简图护刃器护刃器动刀片动刀片压刃器压刃器摩擦片摩擦片刀杆刀杆定刀片定刀片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58 动动刀刀片片与与定定刀刀片片相相对对做做直直线线往往复复运运动动，平平均均切切割割速速度度为为12m/s，特特点点是是：结结构构简简单单、工工作作可可靠靠、适适应应能能力力强强、作作业业幅幅宽宽大大，纵纵向向尺尺寸寸小小，目目前前绝绝大大多多数数的的收收割割机机和和联联合合收收获获机机上上采采用用这这种种形形式式的的切切割割器器。本本节节的的重重点点也也将将针针对对往往复复式式切切割割器器的的类类型型、结结构构、工工作作原原理理、参参数数分分析析等等进进行介绍。行介绍。机构组成的功用机构组成的功用 动刀片与定刀片相对做直线往复运动，平均切割速59往复式切割器的类型往复式切割器的类型 根根据据动动刀刀片片直直线线运运动动行行程程S、相相邻邻动动刀刀片片和和相相邻邻定定刀刀片片之之间间的的安安装装间间距距 t 和和 t0 三三者者的的组组合合关关系系，往往复复式式切切割割器器可可分分为为三三种种基基本类型。本类型。往复式切割器的类型 根据动刀片直线运动行程S、相邻动刀601 1、标准型切割器、标准型切割器：t0S=t动刀片动刀片定刀片定刀片1、标准型切割器：t0S=t动刀片定刀片61结构尺寸关系为结构尺寸关系为 S=t=t0=76.2 mm 工作特点是：割刀的切割速度较工作特点是：割刀的切割速度较高，切割性能好，对粗细茎秆有高，切割性能好，对粗细茎秆有较强的适应性，广泛用于稻麦作较强的适应性，广泛用于稻麦作物的收割机械上。物的收割机械上。结构尺寸关系为 工作特点是：割刀的切割速度较高，切割性能好，622 2、双刀距型切割器、双刀距型切割器：t0tS=2t=2to2、双刀距型切割器：t0tS=2t=2to63结结构构尺尺寸寸关关系系为为S=2 t=2 t0=152.2 mm，动动刀刀片片间间距距t和和定定刀刀片片间间距距t0与与标标准准型型相相同同，但但割割刀刀行行程程S为为标标准型的准型的2倍。倍。工工作作特特点点特特点点：割割刀刀往往复复运运动动频频率率低低，惯惯性性力力小小、适适合合于于抗抗振振性性较较差差的小型收割机。的小型收割机。结构尺寸关系为S=2 t=2 t0=152.2 mm，643、低割型切割器、低割型切割器toS=t3、低割型切割器toS=t65结构尺寸关系为结构尺寸关系为S=t=2 tS=t=2 t0 0=76.2 mm =76.2 mm 在在标标准准型型切切割割器器的的基基础础上上，在在两两定定刀刀片片之之间间又又增增加加了了一一个个定定刀刀片片，使使得得定定刀刀片片之之间间的的间间距距缩缩小小1倍倍，切切割割谷谷物物时时，茎茎秆秆的的横横向向歪歪斜斜量量小小，割割茬茬较较低低，对对收收割割低低夹大豆和牧草较为有利。但有堵刀现象夹大豆和牧草较为有利。但有堵刀现象。结构尺寸关系为在标准型切割器的基础上，在两定刀片之间又增加了66三、往复式切割器的传动机构三、往复式切割器的传动机构 往复式切割器的工作特点是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，目前在收的直线运动方法很多，目前在收割机械上割机械上应用较多的有三种类型：应用较多的有三种类型：曲柄连杆机构、摆环机构、行星曲柄连杆机构、摆环机构、行星齿轮机构，齿轮机构，其中行星齿轮机构应其中行星齿轮机构应用最广。用最广。三、往复式切割器的传动机构 往复式切割器的671、曲柄连杆机构、曲柄连杆机构 oABtxxy特点：机构简单、成本低廉、占据空间大。特点：机构简单、成本低廉、占据空间大。1、曲柄连杆机构 oABtxxy特点：机构简单、成本低廉682、摆环机构、摆环机构 特点：特点：结构紧凑、铰链较少、工作可靠、结构紧凑、铰链较少、工作可靠、制造成本高。制造成本高。2、摆环机构 特点：结构紧凑、铰链较少、工作可靠、制造成693、行星齿轮机构、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，机构复杂紧凑、振动小，便于机构配置，但成本高，机构复杂。3、行星齿轮机构 xyoo1A 行星齿轮的节圆直径是齿70四、往复式切割器的工作原理四、往复式切割器的工作原理 及及运动分析运动分析 1 1、刀片的几何形状、刀片的几何形状 无无论论使使用用什什么么样样的的切切割割器器，都都必必须须满满足足滑滑切切的的要要求求，而而能能否否保保证证割割刀刀直直线线运运动动下下的的滑滑切切，割割刀刀的的几几何何形形状状非非常常关关键键。目目前前，比比较较理理想想的的几几何何形形状状是是梯梯形形和和三三角角形形，而而梯梯形形更更具具合合理理性性，因因为为三三角角形形一一旦旦出出现现磨磨损损，将将影影响响割割刀刀刃刃口口的的长度，近而最终影响割刀的切割质量。长度，近而最终影响割刀的切割质量。四、往复式切割器的工作原理 及运动分析 1、刀片的几何形状 71三角形动刀片三角形动刀片梯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，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。工作质量高，是目前最常用的结构形式。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72梯形刀片的结构参数梯形刀片的结构参数bhadVnVAb前桥宽，前桥宽，a底部宽底部宽h刃部高刃部高 滑切角滑切角梯形刀片的结构参数bhadVnVAb前桥宽，a底部宽73 一一般般情情况况下下，越越大大，滑滑切切能能力力越越强强，切切割割也也就就越越省省力力，当当由由150增增至至450时时，切切割割阻阻力力将将减减少少一一半半。滑滑切切角角与与切割阻力切割阻力P之间的关系曲线如下：之间的关系曲线如下：oPa=76b=17h=55d=24 一般情况下，越大，滑切能力越强，切割也就越省力，当74 但要特别注意的是，但要特别注意的是，的变化范围一定的变化范围一定要首先满足茎秆被动定刀片钳住的条件：要首先满足茎秆被动定刀片钳住的条件：oAN1BN2F1F2R1R2+1+21、2 分别分别表示动定刀片与表示动定刀片与谷物茎秆的摩擦谷物茎秆的摩擦角，角，1+245520，试验结果表明，试验结果表明，=290，=6015/时切割时切割效果最好。效果最好。但要特别注意的是，的变化范围一定要首先满足茎秆被动752、割刀的运动分析、割刀的运动分析 割刀的运动特性对切割器性能有直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刀速度与机组前进速度配合关系提供理论依据。论依据。2、割刀的运动分析 割刀的运动特性对切割器性能有直接76oABtxxyL r建立动刀片的运动方程建立动刀片的运动方程 x=rcostVx=rsint =r sin2 t =r 1cos2 t =r2r2cos t=r2x2oABtxxyL r建立动刀片的运动方程 x=rc77 可可以以看看出出，割割刀刀速速度度与与割割刀刀位位移移之之间间的的关关系系为为一一椭椭圆圆方方程程式式，长长半半轴轴为为rr，短短半半轴轴为为r r，他他反反映映了了割割刀刀在在其其运运动动过过程程中中，任任意意一一点点的的速速度度是是不不相相同同的的，有有时时，为为了了研研究究的的方方便便，将将图图中中的的长长半半轴轴rr缩缩小小倍倍，这这样样割割刀刀速速度度与与位位移移之之间间的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。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。orroxVxrrAB 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78 由于割刀的横向直线运动速度是变化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，因此我们引进割的，应用起来很不方便，因此我们引进割刀的平均速度刀的平均速度Vp 的概念的概念。设：割刀运动一个行程设：割刀运动一个行程S S内所用时间为内所用时间为t，n曲柄转速（曲柄转速（r/minr/min）Vp=S/t60秒秒 nt 1/2t=30/n，S=2rVp=S/t=n S/30=n r/15 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79 在在这这里里有有一一个个问问题题需需要要说说明明，往往复复式式切切割割器器割割刀刀的的运运动动是是水水平平横横向向运运动动和和直直线线前前进进运运动动的的合合成成，割割刀刀横横向向运运动动的的平平均均速速度度V Vp p与与机机器器前前进进运运动动的的速速度度V Vm m的的 配配合合关关系系，决决定定了了割割刀刀绝绝对对运运动动轨轨迹迹，这这一一配配合合关关系系我我们们习习惯惯上上用用割割刀刀进进距距（切切割割进进距）距）H H来表示。来表示。在这里有一个问题需要说明，往复式切割器割刀的运动是80割刀进距割刀进距割刀完成一个行程割刀完成一个行程S的时间的时间t内机组所前进的距离内机组所前进的距离。H=Vm t=Vm 30/n 有时也用有时也用刀机速比刀机速比来表示来表示=Vp/Vm=S/H 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。81 试验结果表明，试验结果表明，的大小对割的大小对割刀的切割质量影响很大，我们必须刀的切割质量影响很大，我们必须进行必要的量化处理，即给出进行必要的量化处理，即给出值值的大小，确定的大小，确定Vp 与与Vm的配合关系。的配合关系。通常我们用作图的方法通常我们用作图的方法切割图，切割图，来确定来确定值的大小。值的大小。切割图切割图利用作图法，画出动刀利用作图法，画出动刀片的绝对运动轨迹，分析割刀的切片的绝对运动轨迹，分析割刀的切割过程。割过程。试验结果表明，的大小对割刀的切割质量影响很大，我们82HHSdoAHHSdoA83 由由图图可可知知，在在定定刀刀片片运运动动轨轨迹迹线线内内的的谷谷物物茎茎秆秆将将被被动动刀刀片片切切割割，切切割割区区内内的的茎茎秆秆在在动动刀刀片片的的左左右右推推动动下下被被推推向向定定刀刀片片实实施施剪剪切切，由由于于值值的的不不同同，切切割割区区内内茎茎秆秆被被处处理理的的程程度度也也有有些些不不同同，有有可可能能出出现现三三种情况。种情况。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84区（一次切割区）：区（一次切割区）：在此区内的茎秆首先被在此区内的茎秆首先被动刀片推至定刀片刃口动刀片推至定刀片刃口线上，并在定刀片和护线上，并在定刀片和护刃器的双支承下被切割，刃器的双支承下被切割，由于动刀片只有一次通由于动刀片只有一次通过该区，故称为一次切过该区，故称为一次切割区。割区。区内的茎秆由区内的茎秆由于所处的位置不同，多于所处的位置不同，多数茎秆是在横向歪斜状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，歪斜状态下被切割的茎秆割茬态下被切割的茎秆割茬高度有所增加。高度有所增加。=1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85区（重割区）：动刀区（重割区）：动刀片刃口线两次通过该区，片刃口线两次通过该区，有可能发生对茎秆的二有可能发生对茎秆的二次切割但并非一定。当次切割但并非一定。当区面积较小时，且位区面积较小时，且位于切割区的中部，尽管于切割区的中部，尽管动刀片两次通过该区，动刀片两次通过该区，但由于茎秆左右歪斜量但由于茎秆左右歪斜量大致相同，不可能发生大致相同，不可能发生重割。反之，当由于割重割。反之，当由于割刀进距刀进距H较小时，较小时，区面区面积增大，在第二次行程积增大，在第二次行程时，离动刀片较远而离时，离动刀片较远而离定刀片较近的茎秆就有定刀片较近的茎秆就有可能被重割一次。重割可能被重割一次。重割将无谓地增加功率的消将无谓地增加功率的消耗。耗。=1.4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86区区（空空白白区区）：动动刀刀片片的的刃刃口口线线没没有有经经过过该该区区，如如果果该该区区面面积积较较小小时时，且且位位于于动动刀刀片片前前桥桥宽宽度度b的的扫扫描描范范围围之之内内，茎茎秆秆将将被被动动刀刀片片的的前前桥桥推推向向割割刀刀下下次次行行程程的的一一次次切切割割区区内内被被切切割割，但但歪歪斜斜量量较较大大，割割茬茬较较高高，且且为为集集束束切切割割，切切割割阻阻力力大大，功功率率消消耗耗增增加加。如如果果割割刀刀进进距距H过过大大，空空白白区区增增大大，动动刀刀片片前前桥桥宽宽度度b的的扫扫描描面面积积没没有有全全部部掠掠过过该该区区域域，就就有有可可能能造造成漏割。成漏割。=0.7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87 经经以以上上分分析析我我们们不不难难看看出出，值值的的大大小小或或H H值值的的正正确确选选取取对对割割刀刀的的切切割割质质量量影影响响很很大大，通通过过绘绘制制切切割割图图，就就可可以以确确定定最最佳佳的的速速度度比比值值，一一般般为为=0.81.2=0.81.2。经以上分析我们不难看出，值的大小或H值的正确选取对88五、切割器的功率消耗五、切割器的功率消耗 切切割割器器工工作作时时的的功功率率消消耗耗主主要要有有切切割割功功率率消消耗耗Ng 和和空空转转功功率率消消耗耗Nk两两部部分组成。分组成。N=Ng+Nk Ng=Vm B L0/1000 （kW）五、切割器的功率消耗 切割器工作时的功率消耗主要有切89Ng=Vm B L0/1000 （kW）式中：式中：V Vm m机组前进速度，（机组前进速度，（m/sm/s）B B 机组作业幅宽，（机组作业幅宽，（m m）L L0 0割割刀刀切切割割每每平平方方米米面面积积的的作作物物茎茎秆秆所所需需功功值值 （N.m N.m/m m2 2），据据测测试，收割小麦时，试，收割小麦时，L L0 0=100200=100200 Nk=（0.61.1）B，（，（kW）Ng=Vm B L0/1000 （kW）式中90六、割刀惯性力的平衡六、割刀惯性力的平衡 往复式切割器在工作时做高速往复直往复式切割器在工作时做高速往复直线运动，由于其速度是变化的，将在机器线运动，由于其速度是变化的，将在机器上产生较大的惯性力，速度越高惯性力就上产生较大的惯性力，速度越高惯性力就越大，机器的振动也就越严重。据测试，越大，机器的振动也就越严重。据测试，每米割刀所产生的惯性力高达每米割刀所产生的惯性力高达600800N，严重地影响了机器的使用寿命和工作质量，严重地影响了机器的使用寿命和工作质量，因此，必须对割刀的惯性力予以平衡。以因此，必须对割刀的惯性力予以平衡。以曲柄连杆机构为研究对象，建立割刀惯性曲柄连杆机构为研究对象，建立割刀惯性力的平衡关系式。力的平衡关系式。六、割刀惯性力的平衡 往复式切割器在工作时做高速往复91常用的措施：在曲柄销对面增加平衡配重常用的措施：在曲柄销对面增加平衡配重设：设：Md割刀质量割刀质量 Me连杆质量连杆质量 r曲柄半径曲柄半径 曲柄回转角速度曲柄回转角速度 Mp配重质量配重质量 rp配重块回转半径配重块回转半径 a割刀加速度，割刀加速度，a=r2cost 常用的措施：在曲柄销对面增加平衡配重设：Md割刀质量92oABtxxyL r 为了研究方便，设连杆质量为了研究方便，设连杆质量Me的的2/3随割刀做直线往复运动，随割刀做直线往复运动，1/3随曲柄销做随曲柄销做圆的运动。机构运动简图如上图所示。圆的运动。机构运动简图如上图所示。MeMdPd=（Md+Me2/3）aMer2/3rpMpMpr2oABtxxyL r 为了研究方便，设连杆质量Me93oABtxxyL rMeMdPd=（Md+Me2/3）aMer2/3rpMpMpr2 当当t=090t=0900 0时时，加加速速度度a a为为正正值值，此此时时，P Pd d与与P Pq q同同向向，方方向向为为x x的的反反向向。当当t=90t=900 0时时，割刀在割刀在x x轴上所受到的力最小，只有轴上所受到的力最小，只有P Pd d。oABtxxyL rMeMdPd=（Md+Me2/3）a94oABtxxyL rMeMdPd=（Md+Me2/3）aMer2/3rpMpMpr2机构受力平衡式如下：（Md+Me2/3）r2cost+Me r2/3 cost=Mprp2 cost oABtxxyL rMeMdPd=（Md+Me2/3）a95oABtxxyL rMeMdPd=（Md+Me2/3）aMer2/3rpMpMpr2 这这是是割割刀刀在在水水平平方方向向上上的的全全平平衡衡方方程程式式，他他不不是是永永恒恒的的，而而是是变变化化的的。Pq和和Pp的的方方向向随随着着的的变变化化而而变变化化。当当割割刀刀转转至至水水平平方方向向时时，可可满满足足全全平平衡衡的的要要求求。但但当当曲曲柄柄销销转转至至垂垂直直位位置置时时，在在y方方向向上上将将会会出出现现新新的的最最大大不不平平衡衡，因因为为此此时时PpPq，从从而而引引起起机机构构在在上上下下或或前前后后的的剧剧烈烈振动。振动。oABtxxyL rMeMdPd=（Md+Me2/3）a96 因因此此，目目前前采采用用的的是是部部分分平平衡衡法法，意意在在既既能能够够平平衡衡掉掉一一部部分分水水平平方方向向上上的的割割刀刀惯惯性性力力，又又不不致致割割刀刀在在垂垂直直方方向向上上出出现现较较大大的的振振动动。故故上述公式将改为：上述公式将改为：为平衡程度系数，一般取值为为平衡程度系数，一般取值为=0.250.5 因此，目前采用的是部分平衡法，意在既能够平衡掉一部分97 思考题思考题1、谷物茎杆的切割过程与那些因素有关？、谷物茎杆的切割过程与那些因素有关？2、正切与滑切的概念？正切比滑切省力的原因？、正切与滑切的概念？正切比滑切省力的原因？3、高速无支承切割的机理是什么？、高速无支承切割的机理是什么？4、为什么大多采用梯形刀片结构？、为什么大多采用梯形刀片结构？5、何谓切割进距？如何利用切割图评价割刀速度与、