毕业设计（论文）小型牧草收获机械切割器的设计[全套图纸].doc

目录摘要1第一章绪论41.1本课题研究背景和意义41.1.1研究背景41.l.2研究的意义41.2牧草机械的概况41.2.1牧草产业的发展41.2.2 牧草收获机械研发现状51.2.3 我国牧草收获机械的主要研究成果61.2.4 发展牧草收获机械的战略机遇61.3对我国牧草收获机械发展的思考71.3.1加大科技创新和成果转化力度, 提高牧草机械发展水平71.3.2引进国外先进技术和设备, 走与自主研发相结合的发展道路71.3.3加快设备系列化和机具成套化进程71.3.4加大对牧草收获机械的扶持力度, 引入市场多元化投入机制71.3.5借鉴小麦收获机械发展经验, 不断探索和完善牧草机械推广和售后服务体系8第二章切割器的分析82.1茎杆物理机械性质及其与切割的关系82.1.1茎秆刚度对切割的影响82.1.2茎秆的纤维方向性与切割的关系92.1.3滑切与切割阻力的关系92.2切割器的农业技术要求92.2.1不漏割、不堵刀102.2.2结构简单、适应性强102.2.3功率消耗少，振动小102.2.4割茬低而整齐102.3切割器102.4往复式切割器的构造和传动机构112.4.1往复式切割器的构造112.4.2结构标准化122.5往复式切割器的传动机构122.5.1曲柄连杆机构122.5.2摆环机构132.5.3行星齿轮式传动机构13第三章往复式切割器的工作原理133.1刀片几何形状的分析（刀片钳住茎杆的条件）133.2割刀的运动特性14第四章往复式切割器的切割性能参数分析144.1切割速度分析144.2 割刀的行程和平均速度144.3 摆环机构驱动时割刀的运动分析15第五章主要工作部件参数的确定155.1光刃155.2定刀165.3求进距H165.4曲柄转速165.5曲柄半径r的确定175.6切割器功率计算175.7挡草板与前进方向的夹角185.8割刀进距对切割性能的影响18第六章往复式切割器惯性力的平衡206.1惯性力的影响206.2割刀惯性力的平衡20结论21谢 辞22参考文献:23小型牧草收获机械切割器的设计 扣扣153893706摘要:随着农村产业结构调整,养殖业的比例不断增加,与之相应的牧草种植面积不断扩大。目前,在江苏省境内,牧草种植均为几十公项以下的中小型教草场,大多地处低山丘陵区,均以人工收割为主,工作效率低,作业成本高,而且一年要割四至五茬,劳动强度非常大,新兴的牧草种植业急需经济适用的小型牧草收割机。结合当前养殖业发展的新特点,牧草机械的研制在机型上以中小型为主,在研究内容上,重点解决劳动强度大,用工多的牧业生产作业,考虑部分草场的规模等,目前的往复式、圆盘式等切割装置，本文在切割原理上有所改变,应用理论分析、计算机设计和试验相结合的方法,研究一种高速往复式的切割器,解决柔性与硬度较大茎杆都能切割的问题.为此,确立牧草收获机械研究项目,考虑到大型收获机械对黑麦草等柔软茎杆切割的效果较差,拟与小动力配套,设计一种双动小型轻便的收草收获机械.本文主要是对切割器进行分析和计算用UG和AutoCAD软件进行设计和绘图,初步完成了整机的设计并整理出图纸。关键词:牧草收获机械;机械设计;切割器;往复式Small forage harvester cutter designAbstract:With the increasing proportion of the rural industrial structure adjustment, aquaculture Correspondingly, compared with grass acreage expanding. At present, Jiangsu Province, to teach grass planting are dozens of hectares of small and medium-sized teaching pasture, mostly located in the hilly area are mainly manual harvesting, low efficiency, high operating costs, and a year cut four to five crop, labor intensity is very large, emerging teach planting grass in urgent need of affordable small forage harvester. New features combined with the current development of aquaculture industry, the forage machinery research models mainly small and medium, the content of the study, focused on solving labor-intensive, labor and animal husbandry production, operations, consider the size of the part of the male field, the reciprocating cutting device, disc, etc. in this paper, the cutting principle has changed, the application of theoretical analysis, computer design and testing of a combination of methods to study a high-speed reciprocating cutter solve the flexibility and hardness the stem can be cut. established teach grass harvesting machinery research projects, taking into account the large-scale harvesting machinery ryegrass soft stemPoor cutting results, the proposed small power facilities, the design of a double-action closing of small, lightweight grass harvesting machinery.This article is a cutter analysis and calculation UG and AutoCAD software design and drafting, completed the initial design of the machine and finishing the drawings.Keywords: forage harvesting machinery; mechanical design; cutter; reciprocating第一章绪论1.1本课题研究背景和意义1.1.1研究背景随着农村产业结构的调整,全国养殖业的比例不断增加,与之相应的牧草种植面积不断扩大。我省大多地处低山丘陵区,牧草种植均为几十公顷以下的中小型牧草场,均以人工收割为主,工作效率低,作业成本高,而且一年要割四至五茬,劳动强度非常大,新兴的牧草种植业急需经济适用的小型牧草收割机。国内外目前现有的牧草收割机械,按切割器的形式主要分为往复式和旋转式两种,工作幅宽2一6米,生产率为15一80亩/小时,配套动力为9一50kw,这些机具主要为大型牧场所使用,而且多数是割后无序铺放,后续摊铺、搂草、拾草、打捆均配有专门机具进行作业,配套条件要求较高。而中小型牧草场,由于运作资金少,不可能花巨资购置成套的牧草收获机具,因此要求割草机具有整齐铺放功能,利于晾晒。原浙江产的顺风牌4GL一120型稻麦割晒机,可以用于部分牧草收获,但该机是以稻麦为作业对象而设计的,遇矮秆柔性作物时,上输送不能正常输送,只能在下输送链单独作用下输送,造成己割牧草倾斜无序输送,导致堵塞。近几年来,作为冬季畜禽主要青饲料黑麦草,种植面积不断增加,已在养殖业中占有重要的地位,但收获问题日益突出,人工收获效率低,劳动强度大,急需解决机械收获问题。为此,我们确立牧草收获机械研究项目,考虑到大型收获机械对黑麦草等柔软茎杆切割的效果较差,拟与小动力配套,设计一种小型轻便的牧草收获机械。1.l.2研究的意义1.研制一种小型轻便的牧草收割机械,可以把农民从艰苦的劳动条件下解放出来,大幅度提高劳动生产率,对农民来说是最实惠的。2.针对目前牧草品种繁多,形态、大小植株高低各异,目前主要种植的黑麦草、紫花首稽、三叶草等各方面差异较大,切割强度明显不同,目前的往复式、圆盘式等切割装置不能很好的解决切割问题,研究一种高速往复振动形式的切割器,解决黑麦草与类似柔性牧草都能切割的问题。1.2牧草机械的概况1.2.1牧草产业的发展牧草栽培源于欧洲和美洲, 是人类文明的产物。随人类社会发展, 牧草栽培技术日趋完善, 随之产生的牧草收获及加工机械亦不断发展。为保证家畜在冬季牧草枯黄期有足够饲草料, 公元前750年, 英国人就开始用大镰刀割草, 进行最原始的牧草生产。公元50年, 罗马人开始对牧草进行人工种植, 并收获来晒制干草。15世纪中叶, 意大利人开始大量种植红三叶草Trif oliumpratense作为优质牧草来饲喂家畜; 此后, 红三叶草被大部分欧洲国家引入进行人工栽培和饲草加工, 这很大程度上推动了欧洲农牧业的发展。18世纪晚期, 欧洲大部分国家重视牧草生产, 并进行饲草料加工, 从而促进牧草机械的发展。20世纪以来, 牧草机械设备的快速发展, 推动了牧草产业化生产。当苜蓿Medicagosativa成为美国四大作物之一后, 全球开始大规模的牧草机械化生产。我国是世界上牧草种植和利用较早国家之一, 种植牧草距今有2000多年历史。20世纪70年代后期, 牧草种植技术、品种选育及草产品加工等开始发展; 90年代左右, 综合性的草地畜牧业发展已初露头角。因此, 畜牧业的快速发展,天然草地已不能满足动植物生产的需要, 因此全国开始大面积建植人工草地。据报道, 作为全国五大牧区之一的甘肃省, 人工种草留床面积已达85. 73万hm2, 其中紫花苜蓿种植面积达53. 31万hm2, 居全国首位。国内牧草生产的快速发展, 也就带动牧草机械的大力发展。1.2.2 牧草收获机械研发现状国外对于牧草生产、收获和加工机械的研制起步较早, 牧草机具的发展, 主要始于近代, 距今已有100多年的历史。大致经过以畜力为动力到以拖拉机为动力、从单项牧草收获作业机具到成套作业机具、从分段作业机具到联合作业机具的发展。20世纪60年代, 欧美各国牧草收获机械飞速发展, 直接完成了由以畜力为动力向拖拉机为动力的配套机械的过渡, 新型的牧草生产机具不断出现, 并迅速推广、改进; 当时, 仅美国就有牧草成捆机70万台。70年代以来, 牧草生产机械的生产趋于饱和, 产量稳中有降。此后, 一些牧草生产机械公司着力于新产品开发上, 主要通过不断改进操作舒适性和电子计算机在牧草机械生产中的应用来改进牧草生产机械。目前, 在牧草机械领域处于领先水平的主要有美国、德国、法国、意大利等; 代表机具有德国斯通公司的割晒设备和克拉斯公司的自走式压捆机、法国库恩公司的旋转式割草机以及美国的凯斯和纽荷兰公司生产的割草压扁机等, 这些机具为推动全球牧草业生产机化发挥了积极作用。我国畜牧机械工业起步较晚、发展较慢, 和其他作物生产一样, 一直以畜力为动力来进行牧草生产。20世纪50 60年代, 我国先后建立和改扩建了一批专业牧草机械生产厂, 如内蒙古海拉尔牧业机械厂、辽宁省金县农机厂和内蒙古牧业机械厂等。20世纪60年代初, 开始仿造苏联40- 50年代的畜力机引往复割草机、横向搂草机和畜力捆草机, 并进行旋转式割草机和后悬挂双动力高速割草机的研制。20世纪80年代,通过引进、消化和吸收技术, 填补了国内一些产品的空白, 如旋转式割草机、牵引式捡拾压捆机、圆捆式卷捆机、方草捆捡拾器、捡拾压垛机等相继投产, 初步形成了散草、方捆、圆捆等多种收获工艺,使牧草机械化得到逐步发展。到20世纪90年代, 国外的搂、捆、装、运等牧草收获机械陆续进入我国牧草种植基地, 虽然其技术比较完善、机具品种多、性能可靠、割幅宽但动力配套条件高、价格昂贵。总之, 欧美各国农机公司生产的牧草收获机械, 品种齐全, 系列完整, 能满足不同条件下牧草生产机械化的需要。与国外相比, 我国牧草机械化总体水平较低、机具保有量少, 平均每5500hm2可利用草原才有一套割、搂草机，且严重缺少配套机具, 机械化程度最高的内蒙古呼伦贝尔盟, 牧草收获机械作业量仅为10% 15%, 急需更新。因此, 随着农业产业结构调整和畜牧业的快速发展,牧草收获机具将有广阔的发展和应用前景。1.2.3 我国牧草收获机械的主要研究成果20世纪50-80年代, 为解决牧草生产中的实际困难, 我国研制了畜力割草机、机引单刀割草机、旋转式割草机、后悬挂双动刀高速割草机、单( 双) 圆盘及四圆盘旋转式割草机和六圆盘全齿式旋转割草机，并被积极推广到牧草生中。进入21世纪, 我国牧草收获机械发展迅猛, 农机研究( 推广) 部门及很多高校不同程度地开展了大量的牧草机械研发工作, 主要针对适应不同工作环境和不同生产区域的机械研究, 并针对从单项作业到实现多项作业的收获机械转化的研制, 如9GZX-0. 9二圆盘、9GZX-2. 5六圆盘旋转牧草收割机、FC250G型锤片式牧草收割机、MDM1300型圆盘割草机、9GS-0. 6型牧草收割机、手扶式小型牧草收割机等，这很大程度上推动了我国牧草产业和牧草生产的发展, 为我国牧草机械的发展奠定了基础。2004年, 甘肃省农机化技术推广总站联合研制了9GQX-137型前悬挂割草压扁机。2006年, 新疆机械研究院自主研制开发的9GTZ-3600型自走式割草压扁机, 属国内首创; 同年, 由甘肃农业大学自主研制的集往复式切割器与旋转圆盘式切割器优点于一体的装有齿形链式切割器的9GY-160型前悬挂割草压扁机, 实现了高速切割与高速作业的有机匹配, 大大提高了牧草收割机的切割能力和作业能力, 是一种技术先进、新型的高速牧草收割压扁机; 该机的研制适应我国农村种植业结构调整和牧草生产机械化的发展特点,特别适合在西部较偏僻山区小型草场和坡地草场推广和应用。可见, 我国的牧草收获机械的研制逐步向品种齐全、结构合理、功能优化、适应性强等趋势发展, 将为畜牧业发展发挥更大的作用。1.2.4 发展牧草收获机械的战略机遇发展牧草收获机械, 是农业产业结构调整的需要。我国农业产业结构调整中已确立加快发展畜牧业, 为牧草生产机械提供了广阔的发展空间。西部大开发战略的实施、农业结构的调整及环境保护步伐的加快, 促使牧草业发展为相对独立的一个大产业, 为牧草收获机械化的发展提供了机遇。同时, 西部生态农牧业发展和环境建设要求加快牧草生产机械化, 将成为西部农牧业机械化发展新的增长点。发展牧草收获机械, 是牧草收获工效提高和牧草品质改善的需要。使用机械适时收获牧草,不仅可确保牧草的营养价值, 且能大大提高劳动生产率, 减少牧草损失, 增加牧草生产的经济收益。苜蓿在畜牧业发展中发挥着举足轻重的作用, 苜蓿被刈割后, 干燥速度对其营养水平和品质起决定作用。传统的苜蓿收获是采用圆盘式或往复式割草机, 都不带压扁装备, 虽能够完成收获作业; 但由于苜蓿脱水干燥时间长, 蛋白质的损失很大, 不能保证苜蓿产品的品质。因此, 大力推广割草压扁机收获苜蓿是十分必要的。加快牧草收获机械化的发展, 是畜牧业系统发展和农牧民生活水平提高的需要。我国草地总面积4亿hm2, 可利用草地面积占草地总面积的79%。目前, 我国的草地畜牧业生产力水平较低,同类草地的肉、毛、奶产出量不到美国的5%。因此, 调整和改善我国居民合理的膳食结构, 提高草食动物( 如牛、羊) 在居民肉食中所占的比例, 已成为人民生活水平的重要指标之一。而利用机械化作业, 提供大量的优质牧草作为饲料, 是实现上述目标的根本保障。1.3对我国牧草收获机械发展的思考1.3.1加大科技创新和成果转化力度, 提高牧草机械发展水平牧草收获机械是牧草生产机械化的重要物质基础之一, 我国大面积的草地建设和牧草种植, 需要具有科技含量高的草业畜牧机械特别是牧草收获机械的支持。因此, 加强牧草收获机械技术创新、提高其科技含量、加大科技成果转化和推广力度, 是各级农机研究和推广部门、高等院校的一项重要任务。要重点研究牧草收获机械新领域, 推广割、压、搂、捆、运一体化设备, 加大牧草收获机械工业标准化建设和检测方法研究; 要重视对技术、标准和专利的应用工作, 不断提高自身水平, 缩小与发达国家的差距;更要学习和借鉴国外的先进技术和管理经验, 合理利用人才资源, 建设创新团队, 提高科技成果的转化率, 将科研成果尽快变成现实生产力, 促进畜牧业又好又快发展。1.3.2引进国外先进技术和设备, 走与自主研发相结合的发展道路引进国外先进技术和加工设备, 走联合发展之路, 是发展具有国际先进水平牧草收获机械的途径之一。目前, 我国牧草机械生产制造企业的产品品质、生产效率、使用可靠性等方面都有待提高。要抓住经济全球化的战略机遇, 在充分发挥现有技术的基础上, 重视引进和吸收国外先进技术和加工设备,加强同国外技术先进的农机企业合作与交流, 高起点地发展适合国情的牧草机械。要采取引进技术与消化生产相结合的方式, 有针对性地吸收国外先进的牧草机械新技术。为我所用, 结合国情转化生产, 使重点骨干企业建立起自己的技术开发体系, 形成较强的自主开发能力,提高产品性能, 保持并创造自己的品牌。要加大对各种型号牧草收获机械的研制, 在确保其性能、使用安全和标准的前提下, 实现简单、实用化。1.3.3加快设备系列化和机具成套化进程加速适合山区的小型牧草收割机研发和推广在我国丰富的草地资源中, 相当大面积的牧草分布在山区丘陵地带, 西部地区更是如此; 在实行草畜双承包到户生产责任制以后, 经营规模小限制了大型牧草机械的发展。要提高畜牧业的整体发展水平, 必须因地制宜, 加快研制适应不同地域特征的小型牧草收割机, 推动牧草产业良性发展。因此, 由生产单一机械发展到生产多品种、多系列以及不同生产环节的生产设备和成套化机具, 将是今后发展的方向。1.3.4加大对牧草收获机械的扶持力度, 引入市场多元化投入机制畜牧业的发展要求各级政府加大对牧草收获机械的扶持力度, 设立牧草种植与生产专项基金, 支持牧草生产机械化的快速发展, 鼓励和引导农民应用牧草收获机械。同时, 农机推广部门应发挥其连接企业与农民的桥梁纽带作用, 及时组织牧草收获机械演示和展览会, 完善服务体系, 提高服务质量。另外, 市场多元化投入体制是牧草生产机械化, 特别是西部地区牧草生产机械化发展的重要保证; 要按照市场规律吸引国外和国内东部发达地区的资金, 发展牧草生产机械, 形成以农户为主体, 国家、集体、农户多元化的投入体制和以股份制为主的多种运行机制, 保证牧草生产机械化的稳步发展。1.3.5借鉴小麦收获机械发展经验, 不断探索和完善牧草机械推广和售后服务体系 牧草机械的发展, 要学习和借鉴我国小麦Triticumaestivum收获机械发展的成功经验, 不断完善牧草机械生产、推广和售后服务体系, 促进牧草收获机械的快速发展。在立足牧草市场、依托政府和建立多元化投入机制的同时, 逐步完善有关法规、政策和标准, 充分发挥牧草机械行业协会的作用, 指导行业发展和技术进步, 提高服务和管理职能, 科学规范研发工作, 制定有关技术文件和标准。同时, 加强售后服务管理工作, 做强牧草机械产业, 促进畜牧业健康发展。第二章切割器的分析2.1茎杆物理机械性质及其与切割的关系切割器的切割质量不仅与切割器的结构和参数有关，也取决于茎秆的物理机械性质。图2-1 有支承切割a.两点支承切割 b.一点支承切割2.1.1茎秆刚度对切割的影响现有切割器按切割原理不同可分为有支承切割和无支承切割两种。在有支承切割中又有一点支承切割和两点支承切割之分，其切割过程如图2-1所示。对直径细、刚度小的茎秆，取两点支承切割较为有利（图2-1a）切割时茎秆弯曲较小（接近剪切状态），切割较省力。对直径粗、刚度大的茎秆，则可取一点支承切割。由试验观察：有支承切割的割刀速度，在0.30.6m/s时，小麦茎秆有被压扁和撕破现象，且阻力由大逐渐减小；当速度超过0.6m/s时，茎秆被压扁和撕破的现象消失，且阻力减少缓慢，故一般对切割谷物取割刀速度为0.8m/s以上。图2-2 无支承切割无支承切割的过程如图2-2所示。切割时有切割力Pd、茎秆的惯性力PAB和PBC及茎秆的反弹力Pr等。为使切割可靠，应使茎秆惯性力与茎秆反弹力之和大于或等于切割力。即 PdPABPBCPr若将茎秆视为一端固定的悬臂梁，根据材料力学分析可知：为增大惯性力和茎秆的反弹力，除需尽可能降低割茬外，还应提高切割速度。据试验资料，对细茎秆作物（如牧草）切割速度应为3040m/s；对粗茎秆作物如玉米，由于茎秆刚度较大，切割速度可较低，为610m/s。2.1.2茎秆的纤维方向性与切割的关系作物茎秆由纤维素所构成。其纤维方向与茎秆轴线平行，因此割刀切入茎秆的方向与其切割阻力和功率消耗有着密切关系。据试验，按图2-3的三种切割方向，其切割阻力和功率消耗有较大的差异。1）横断切：切割面积和切割方向与茎秆轴线垂直（图2-3a）。2）斜切：切割面与茎秆轴线偏斜，但切割方向与茎秆轴线垂直（图2-3b）。3）削切：切割面和切割方向都与茎秆轴线偏斜（图2-3c）。图2-3 三种切割方向a.横断切 b.斜切 c.削切图2-4 滑切与砍切a.砍切 b.滑切试验指出：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3040；削切较横断切的切割阻力降低60，功率消耗降低30。2.1.3滑切与切割阻力的关系切割茎秆时，刀刃的运动方向对切割阻力影响较大。如刀刃沿垂直于刃线方向切入茎秆时（为砍切），则切割阻力较大；若刀刃没刃线的垂线偏一角方向切入茎秆时（为滑切），则切割阻力较小。2.2切割器的农业技术要求切割器是收割机上重要的通用部件之一。其性能的好坏对于收获作业的顺利进行，降低收获损失等都具有很大的作用。因此，它必须满足一些特定的要求。2.2.1不漏割、不堵刀这是确保收获作业顺利进行的重要条件。这不仅要求切割器在结构和形状上能够很好地满足作业要求，而且在加工材料上要具有坚韧、耐磨并长期保持锋利的特点。同时，在使用中也应该经常校正，刃磨及调整并保持合理的切割间隙（往复式）。2.2.2结构简单、适应性强切割器是易损部件，在作业过程中由于经常接触到地表的一些坚硬物而遭到破坏，而需随时将损坏件进行更换。因此，要求结构简单、制造方便，并要求其通用性强，适应性广，目前使用的往复式切割器，除特殊用途外，均采用国家标准型。2.2.3功率消耗少，振动小功率消耗少是收割机上一切工作部件的设计原则之一，这是减少整机功率消耗，减小配套动力的前题。振动小，运动平稳对于降低收获作业中的落粒损失意义重大，尤其是作物在完熟后期，振动大小对落粒多少影响更大。图2-5 各种尺寸类型切割器a.普通型 b.普通型 c.低割型2.2.4割茬低而整齐对于低荚类作物，如大豆，以及整个植株都要收获的牧草等，要求进行低割，以减少损失，增加收获量。此外，对于任何作物的收获也应做到割茬整齐化一。2.3切割器根据切割器结构及工作原理的不同可分为：往复式、圆盘式和甩刀回转式三种。此次设计采用往复式。其割刀作往复运动，结构较简单，适应性较广。目前在谷物收割机、牧草收割机、谷物联合收获机和玉米收获机上采用较多。它能适应一般或较高作业速度（610km/h）的要求，工作质量较好，但其往复惯性力较大，振动较大。切割时，茎秆有倾斜和晃动，因而对茎秆坚硬、易于落粒的作物易产生落粒损失（如大豆收获）。对粗茎秆作物，由于切割时间长和茎秆有多次切割现象，则割茬不够整齐。往复式切割器按结构尺寸与行程关系分有以下几种：（1）普通型 普通型切割器的特点是：割刀的切割速度较高，切割性能较强，对粗、细茎秆的适应性能较大，但切割时茎秆倾斜度较大、割茬较高。这种切割器在国际上应用较为广泛，多用于麦类作物和牧草收获机械上。其特点是：动刀片较窄长（切割角较小），护刃器为钢板制成，无护舌，对立式割台的横向输送较为有利。其切割能力较强，割茬较低。其护刃齿的间距较大，专用于收割粗茎秆作物。青饲玉米收割机、高粱收割机和对行收割的玉米收获机采用。（2）普通型该切割器的动刀片间距t及护刃器间距t0与普通型相同，但其割刀行程为普通型的2倍。其割刀往复运动的频率较低，因而往复惯性力较小。此点对抗振性较差的小型机器具有特殊意义，适于在小型收割机和联合收获机上采用。（3）低割型切割器的割刀行程S和动刀片间距t均较大，但护刃齿的间距t0较小。切割时，茎秆倾斜量和摇动较小，因而割茬较低，对收割大豆和牧草较为有利，但对粗茎秆作物的适应性较差。低割型切割器由于切割时割刀速度较低，在茎秆青湿和杂草较多时切割质量较差，割茬不整齐并有堵刀现象。目前在稻麦收割机上采用较少。因此选择普通型 。图2-6 往复式切割器1. 护刃器梁 2.摩擦片 3.压刃器 4.刀杆5.动刀片6.定刀片7.护刃器a.护刃器上舌2.4往复式切割器的构造和传动机构2.4.1往复式切割器的构造 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（图2-6）。割刀由刀杆、动刀片和刀杆头等铆合而成。刀杆头与传动机构相连接，用以传递割刀的动力。固定部分包括护刃器梁、护刃器、铆合在护刃器上的定刀片、压刃器和摩擦片等。工作时割刀作往复运动，其护刃器前尖将谷物分成小束并引向割刀，割刀在运动中将禾秆推向定刀片进行剪切。图2-7 动刀片（1）动刀片：它是主要切割件，为对称六边形（图2-7），两侧为刀刃。刀刃的形状有光刃和齿纹刃两种。光刃切割较省力，割茬较整齐，但使用寿命较短，工作中需经常磨刀。齿纹刃刀片则不需磨刀，虽切割阻力较大，但使用较方便。在谷物收割机和联合收获机上多采用它。而牧草收割机由于牧草密、湿，切割阻力较大，多采用光刃刀片。刀刃的刃角i对切割阻力和使用寿命影响较大，当刃角i由14°增至20°时，切割阻力增加15。刃角太小时，刀刃磨损快，而且容易崩裂，工作不可靠。一般取刃角为19°。齿纹刃刀片的刃角i23°25°。光刃刀片为使其磨刀后刃部高度不变，刀片前端顶宽b，一般b1416毫米，齿纹刃刀片其b值较小些。刀片一般用工具钢（T8、T9）制成，刃部经热处理，热处理宽度为1015毫米，淬火带硬度为HRC5060，非淬火区不得超过HRC35。刀片厚度为23毫米。每厘米刀刃长度上有67个齿，刀刃厚度不超过0.15毫米。（2）定刀片：定刀片为支承件，一般为光刃，但当动刀片采用光刃时，为防止茎秆向前滑出也可采用齿刃。国外有的机器护刃器上没有定刀片，由锻钢护刃器支持面起支承切割的作用。（3）护刃器：护刃器的作用是保持定刀片的正确位置、保护割刀、对禾秆进行分束和利用护刃器上舌与定刀片构成两点支承的切割条件等。其前端呈流线形并少许向上或向下弯曲，后部有刀杆滑动的导槽。护刃器一般为可煅铸铁或煅钢、铸钢等制成，可铸成单齿一体，或双齿一体或三齿一体。单齿一体损坏后易于更换，但安装和调节较麻烦，现多采双齿护刃器。（4）压刃器：为了防止割刀在运动中向上抬起和保持动刀片与定刀片正确的剪切间隙（前端不超过00.5毫米，后端不大于11.5毫米），在护刃器梁上每隔3050厘米装有压刃器（在割草机上每间隔2030厘米）。它为一冲压钢板或韧铁件，能弯曲变形以调节它与割刀的间隙。（5）摩擦片：有的切割器在压刃器下方装有摩擦片，用以支承割刀的后部使之具有垂直和水平方向的两个支承面，以代替护刃器导槽对刀杆的支承作用。当摩擦片磨损时，可增加垫片使摩擦片抬高或将其向前移动。装有摩擦片的切割器，其割刀间隙调节较方便。2.4.2结构标准化为了便于组织专业化生产和零配件供应，1975年公布了切割器的国家标准（GB12091213-75）。切割器分为三种型式。（1）型切割器：其tt076.2毫米，动刀片为光刃，刀片水平倾角为6°30，护刃器为单齿，设有摩擦片。用于割草机。（2）型切割器：其tt076.2毫米，动刀片为纹齿刃，护刃器为双齿，设有摩擦片。用于谷物收割机和联合收获机。（3）型切割器：其tt076.2毫米，动刀片为齿纹刃，护刃器为双齿，无摩擦片。用在谷物收割机和谷物联合收获机上。2.5往复式切割器的传动机构其特点是把回转运动变为往复运动。由于各种机器的总体配置和传动路线不同，因此传动机构的种类较多。按结构原理的不同可分为曲柄连杆机构、摆环机构和行星齿轮机构等三种。2.5.1曲柄连杆机构曲柄连杆（或滑块）机构由曲柄、连杆（或滑块与滑道）及导向器等组成。为适应不同配置的割台型式和传动路线，该机构又有如图821所示的几种传动形式。（1）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。其机构虽较简单，但横向占据空间较大，只适于侧置式收割机（如GT4.9联合收获机）采用。若将该机构旋转900，使曲柄连杆在水平面内运动，则该机构可用在前置式收割机上（如珠江2.5联合收获机）。（2）转向式曲柄连杆机构：在前置式收割机上，常将曲柄连杆机构置于割台的后方，并在侧方增设摆叉（或摇杆）及导杆，通过导杆驱动割刀运动。该机构在自走式联合收获机上采用较多。上述各机构的连杆长度均可调节，以便进行割刀“对中”（连杆处于止点时，动刀片与护刃器中心线重合，允许偏差不大于±5毫米）的调整。（3）曲柄滑块机构：它由曲柄、滑块（或轴承）、滑道和导向器等组成。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。其机构较简单，占据空间较小。但滑道磨损较快。可用在中小割幅的前置式收割机上（如KS3.8收割机）。2.5.2摆环机构它是由一个斜装在主轴上的摆环并通过摆动轴把回转运动转变为往复运动的一种机构。摆环机构由主轴、摆环、摆叉、摆轴、摆杆和导杆等组成。摆环的销轴与摆叉上的销孔相连接，摆环摆动时通过摆叉、摆轴及摆杆带动导杆并驱动割刀运动。2.5.3行星齿轮式传动机构最近国外有的联合收获机采用了行星齿轮式割刀传动机构。它由直立式曲柄轴、套在曲柄上的行星齿轮、固定在行星齿轮节圆上销轴（驱动割刀用）和固定齿圈等组成。当曲柄绕轴心O回转时，行星齿轮在齿圈上滚动。由于行星齿轮的节圆直径是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运动方向线上作往复运动。其行程等于齿圈节圆直径，其割刀运动规律与曲柄连杆机构相同。该机构的主要特点是结构紧凑，刀杆头不受垂直方向的分力。适于在各种配置的收割台上采用。第三章往复式切割器的工作原理3.1刀片几何形状的分析（刀片钳住茎杆的条件）保证钳住茎杆的极限条件是：R1=R21+2=180-+<1+2动刀片的切割角定刀片的切割角1动刀片对茎秆的摩擦角2定刀片对茎秆的摩擦角经测定，带齿的动刀片与光刃的定刀片配合对小麦茎秆的摩擦角之和为124552°。切割器的动刀片的角为29°，定刀片角为6°15，其中35°15，均符合夹持切割的条件。3.2割刀的运动特性（1）运动方程假设：没偏距连杆长L远远大于r（曲柄半径）X=rcost 位移V=-rsint 速度A=-r2cost 加速度图4-1 切割器切割速度图第四章往复式切割器的切割性能参数分析4.1切割速度分析在割刀锋利、割刀间隙正常（动、定刀片间的间隙为00.5mm）的条件下，切割速度在0.60.8m/s以上时能顺利地切割茎秆；若低于此限，则割茬不整齐并有堵刀现象。图4-2 割刀运动分析图圆弧vavb是割刀在切割茎秆过程中的切割速度范围。从图中看出：普通型切割器的割刀速度利用较好，因而切割性能较强。4.2 割刀的行程和平均速度行程 1)无偏距时:s=2r2)有偏距时:s>2r故有偏距的与无偏距的相比，行程S略有增加，但影响不大，可是，往复行程的速度不一致。 平均速度:割刀的速度是变化的，实用中常以平均速度来说明其速度的大小。Vp=sn/30=rn/15有支撑切割，需Vp一般范围为12m/s实验证明:切割速度在0.60.8m/s以上能顺利切茎杆 X=-rcost运动方程 V=rsint a=r2cost4.3 摆环机构驱动时割刀的运动分析摆环的倾角=1518度时较好，割刀的运动特性相近于曲线。曲柄连杆机构传动的特性 ，割刀行程：s=2kl=2klsin第五章主要工作部件参数的确定5.1光刃图5-1 光刃动刀片5.2定刀 图5-2 定刀片5.3求进距H进距是指割刀在一个行程时间内，机具前进的距离。5.4曲柄转速(r/min)；拖拉机动力输出轴的转速选用528（r/min）。5.5曲柄半径r的确定查资料，r=38.1（mm）式中l为连杆长，e为偏心距，s为割刀行程。5.6切割器功率计算切割器功率，包括：切割功率Ng和空转功率Nh两部分。即 NNgNh = 0.075kw其中 式中 vm机器前进速度，2.5米秒 B机器割幅，1米 LO切割每平方米面积的茎秆所需功率，公斤·米米，经测定：割小麦LO1020；割牧草LO2030取30Nh大小与切割器的安装技术状态有关，一般每米割幅所需空转功率为0.81.5马力。这里取1.0kw/m。N=0.075+1=1.075kw5.7挡草板与前进方向的夹角 图5-3 挡草板倾斜度图如图所示，机组前进时，牧草对挡草板的作用力为P，将其分解为平行与挡草板和垂直于挡草板的两个分力T与N。要使已割下的牧草能顺利地沿挡草板下滑必须满足下式