第八章收獲機械

第四節(jié)撥禾器第一節(jié)

概述第二節(jié)谷物收獲的機器系統(tǒng)第三節(jié)切割器1/14/20231第一節(jié)

概述一、我國谷物收獲機械的發(fā)展概況二、谷物收獲方法三、谷物收獲的意義1/14/20232一、谷物收獲機械的發(fā)展概況⑴國內(nèi)：我國是個文明古國，又是個長期受封建和半封建半殖民地統(tǒng)治的國家，早在3500年前，勞動人民就發(fā)明了鐮刀，（出土文物：蚌鐮、石刀、石鐮），《易經(jīng)》中記載“斷木杵，掘地為臼，杵臼之利，萬民以濟”。《天工開物》中記載，西漢——水碓（對），動力為水輪，加工部件為杵臼，晉代末——水磨、風磨。

然而真正的機械發(fā)展還是在解放之后。45年聯(lián)合國在黃泛區(qū)農(nóng)場投放了首批現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械，收獲機——麥賽—哈里斯。48年東北國營農(nóng)場進口前蘇聯(lián)收割機C-6、C-4。1/14/20233

50年代仿制了搖臂收割機，牽引式聯(lián)合收割機，割曬機，脫粒機。50年代末－60年代中研制并于1965年正式成批投產(chǎn)了2KBD-3型自走式聯(lián)合收割機，69年四平東風廠在2KBD－3的基礎上改進設計了2KB-5。70年又進一步設計了東風641型。加大了馬力、提高了生產(chǎn)率、改進了結(jié)構(gòu)。70年代是我國收獲機研究的鼎盛時期，全國研究和試制的各種收割機有數(shù)萬種。出現(xiàn)了全懸掛的、半懸掛的，自走的、牽引的，大中小型聯(lián)收機。有傳統(tǒng)的紋稈鍵式逐稿器、有軸流型的。從作物的適應方面來看：以麥為主的、又以稻為主的。典型代表機具有豐收－3.0牽引4LQ-2.5、紅旗系列、珠江－1.2號等。1/14/2023480年代引進并生產(chǎn)了西德狄爾公司的1065、1075聯(lián)收機，76年開始引進了東德的E512、514聯(lián)收機，由四平東風聯(lián)收機廠生產(chǎn)，對東風聯(lián)收機也進行了改進設計。國外：早在公元一世紀五十年代，古羅馬就記載了關(guān)于大麥、小麥集穗裝置。這種裝置做成兩輪大車那樣，梳穗器裝在大車的前方，車子用牲畜在后方推動，梳穗器的安裝高度應能夠把麥穗從莖稈上捋下來。1800年，邁耶爾（Mayer）有了采用剪切式切割器的想法。1822年，收獲機械第一次采用了撥禾輪，轉(zhuǎn)動的板條把玉米莖稈撥向切割機構(gòu)。1/14/202351826－1828年，貝爾（Bell）把前人發(fā)明的各個工作部件組成了整體，制成一臺可以實際實用的機器。1838年，谷物收割機割后的谷物靠人工摟集鋪放，需要消耗相當大的體力，因此需要進一步改進其鋪放機構(gòu)。切割器和撥禾輪靠地輪推動，由齒輪和皮帶傳動。1848年，發(fā)明了搖臂收割機，摟耙把割下的作物由割臺成堆地鋪放在割茬上。1852年，創(chuàng)造了能夠根據(jù)作物密度來控制摟耙鋪放動作的機構(gòu)，以便在收割不同密度的作物時，得到大小基本相等的禾鋪。使打的捆粗細較均勻。起動是靠人工踩踏板來控制禾鋪，后來改用自動控制。這種谷物收割機的基本結(jié)構(gòu)設計一直延續(xù)到現(xiàn)在。1/14/202361858年，馬爾斯（Marsh）兄弟設計了割捆機，起初，由人工對割下的谷物在站臺上打捆，后改用金屬絲、草繩打捆，這些方法都不行。同年美國農(nóng)場一個名叫埃普勒比（Eppleby）的青年人發(fā)明了一種用線繩打捆的裝置，但由于缺乏制造樣機的經(jīng)濟能力而直到9年之后，才能夠制造他的打捆機，經(jīng)過不斷改進現(xiàn)這種打捆裝置不僅在割捆機上，而且在現(xiàn)在的壓捆機上成為不可缺少的工作部件。脫粒機：1800年，固定式打谷機，“地豬牌”在美國得到廣泛應用，木架式的框架上固定滾筒進行打谷，手工進行分離清選。以后產(chǎn)生了具有抖動特點的分離裝置。1/14/202371850年后，自動喂入、解捆、谷粒處理等出現(xiàn)，并逐漸發(fā)展完善。在本世紀以前，是把收割和脫粒看作完全獨立考慮的，到了本世紀提出了降低成本和縮短作業(yè)時間都要求，希望制成切割器和脫粒裝置組合在一起的收割機。這種想法是在140多年以前在美國作專利登記的，110年前制成了機器，70年前，開始用帶了發(fā)動機的聯(lián)合收割機，近代的自走式聯(lián)合收割機大約是在60多年前制成的。1/14/202381.分別收獲法（分段）：用多種機械（或人工）分別完成割、捆、運、堆垛，脫粒和清選等作業(yè)方法。特點是：所用機械構(gòu)造簡單，設備投資少，技術(shù)要求低；勞動量大，生產(chǎn)率低，谷物損失較大，約為11~20%。2.聯(lián)合收獲法：用聯(lián)合收獲機一次在田間完成切割、脫粒、清選等全部作業(yè)的方法。特點：機械化水平高，勞動生產(chǎn)率高，勞動強度低，谷物損失少。每公頃6~10人.時，損失約5%。但不能充分利用谷物的后熟作用，機器構(gòu)造復雜，價格昂貴，利用率低。二、谷物收獲方法1/14/202393、兩段（分段）聯(lián)合收獲法：把收獲分為兩個階段進行。將谷物（小麥）在臘熟期用割曬機割倒，并成條鋪放在高為15～20厘米的割茬上，經(jīng)3～5天晾曬后谷物完成后熟并風干。使籽粒逐漸成熟一致，并降低水分。然后用裝有撿拾器的聯(lián)合收獲機沿條鋪撿拾、脫粒、清選。特點：收獲期可提前7～8天，機器的作業(yè)量可提高近一倍；由于后熟作用，籽粒飽滿、有光澤、粒重增加，提高了產(chǎn)量和質(zhì)量，較聯(lián)合法每畝可多收15～20斤；籽粒含水量低，（接近水分14%）、減輕了曬場或干燥的負擔。但兩次作業(yè)，機器行走部分對土壤的破壞和壓實程度增加；油耗增加7～10%；逢多雨天氣，谷物在條鋪上易發(fā)霉、長芽。1/14/202310三、收獲機械化的意義：

作物的收獲大多在“三夏”、“三秋”大忙時節(jié)，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中人物最繁重，勞力最緊張的季節(jié)，加之農(nóng)作物生長特點要求，其后的影響的因素，時間性強，勞動強度大。以小麥為例，根據(jù)經(jīng)驗和測定，一個年輕且技術(shù)熟練的社員每天收割2.5畝，而遲收五天。損失約4%，而遲收10天，則損失高達20%左右。而大家熟悉的東風——5聯(lián)收機，對于300~400斤/畝小麥一小時則為20~30畝/小時，一人駕機一天可收150~200畝/日，約相當于200~300名人工。因此，收獲機械化對增產(chǎn)、保收、解放勞動力、提高生產(chǎn)率、實現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化都具有極其重要的意義。1/14/202311第二節(jié)、谷物收獲的機器系統(tǒng)

收獲谷物時不同的工藝所采用的機器，在用途和構(gòu)造上都不盡相同，這些機器構(gòu)成了谷物收獲的機器系統(tǒng)。谷類作物的收獲機械，根據(jù)用途可分為三類：1.收割機械：⑴條放收割機——將作物割斷，經(jīng)割臺輸送而轉(zhuǎn)向，使莖稈轉(zhuǎn)放成與機器前進方向垂直的條鋪，以供人工打捆，以割臺的形式分為立式割臺、臥式割臺。⑵堆放收割機——將作物割斷后，并成堆放置在田間，以便人工直接捆束。如搖臂收割機。1/14/202312

⑶割曬機——將作物割斷后，由臥式割臺輸送至一側(cè)，不經(jīng)轉(zhuǎn)向直接在田間放成首尾相接的條鋪。晾曬后用帶撿拾器的聯(lián)合收獲機撿拾作業(yè)。⑷割捆機——將作物割斷后，能用繩索（麻繩、尼龍繩、棕繩）自動分把、打捆。谷物成捆的置于田間。此類機型如3C—1.8馬拉割捆機，日產(chǎn)久保田HC—50A等。在日本應用較普遍，但在我國由于成本較高，打捆機構(gòu)復雜，極少使用。2.脫粒機械：⑴半喂入脫粒機——（用人工）將作物帶穗頭的上半部分喂入脫粒裝置，進行脫粒作業(yè)、莖稈可基本保持完整。主要用于水稻脫粒。1/14/202313

⑵全喂入脫粒機——將作物全部喂入機器進行脫粒，莖稈也被打碎揉亂。3、聯(lián)合收獲機：

⑴半喂入聯(lián)合收獲機——將作物割斷后，將作物帶穗頭的上半部分喂入脫粒裝置，進行脫粒、清選作業(yè)，莖稈可基本保持完整。⑵全喂入聯(lián)合收獲機——先割斷作物，然后將其全部喂入脫粒裝置，并完成分離、清選作業(yè)。除以上所述的三類機械外，還有用于糧食清選和干燥的清選機械和烘干機（干燥設備）等。各種機子的具體構(gòu)造和工作過程在構(gòu)造實習課中去觀察、學習，在課堂上我們著重討論主要工作部件的原理、參數(shù)分析及運動分析。1/14/202314第三節(jié)、切割器一、莖稈物理機械性質(zhì)及其與切割的關(guān)系二、切割器的種類及其應用三、往復式切割器的構(gòu)造及工作原理四、圓盤式切割器的割刀運動和參數(shù)分析1/14/2023151/14/202316一、莖稈物理機械性質(zhì)及其與切割的關(guān)系

1、莖稈剛度對切割的影響：現(xiàn)有切割器按切割時的支承情況分為：⑴有支承切割：

a、一點支承切割（單支承切割）：動刀配合定刀切割。b、兩點支承割（雙支承）：動刀配合帶護刃器的定刀切割。⑵無支承割：用動刀直接切割莖稈。如圖所示：1/14/202317

圖9-1切割莖稈時的支承a）無支承b）單支承c）雙支承1/14/202318切割時作用在谷物上的力有慣性力PAB、PBC及莖稈的反彈抗彎反力Pw,切割力Pd等，為使切割可靠應：Rq≤Pd<PAB+PBC+PT（設制Rq≤Pw+∑Pg=P），其中Rq為莖稈的切割阻力，Pw為莖稈的抗彎反力,∑Pg作物慣性力的合力。討論：①對直徑細、剛度小的莖稈，兩點支承割較為有利。莖稈的抗彎能力（反彈力）有所增加、切割時彎曲較小（接近剪切狀態(tài)）、切割較省力。②對直徑粗、剛度大的莖稈，則可取單點支承切割，割刀速度可稍低。1/14/202319③有支承切割的割刀速度，一般取0.8m∕s以上，即可實現(xiàn)良好的切割，往復式割刀速度約為1～1.5m/s，但注意單支承切割必須使刀片間隙在一定范圍內(nèi)，否則就不能正常切割；雙支承切割可適當放寬刀片間隙，以減少動定刀片相互磨損和空轉(zhuǎn)功率。④無支承切割，因無支承、故抗彎反力很小，所需的切割速度較高，切割玉米等粗莖稈，盡管剛度較大，切割速度較低，也需6～10m/s；稻麥則為10～20m/s,牧草則高達30～40m/s（40～50m/s）。1/14/202320

2、莖稈的纖維方向性與切割關(guān)系莖稈由按照一定規(guī)律排列而形成纖維組織的細胞而構(gòu)成，其外表有一層有硬質(zhì)纖維形成的韌皮圈，使莖稈具有一定的剛度，里面的維管束用來輸送水分和養(yǎng)料，而髓部是定心的。因為不是均勻體，在不同方向上的機械性能并不相同，稱為各向異性。因此在切割莖稈過程中，刀刃與莖稈的相對位置、相對運動方向和速度，對其切割阻力和功率消耗，有較大的關(guān)系。

圖9-2三種切割方向a－橫斷切b－斜切c－削切1/14/202321①橫斷切：（砍切、橫向切割）切割面和切割方向與莖稈軸線垂直（δ＝90°，θ＝90°）開始時莖稈被刀刃擠壓然后開始切割。②斜切：切割面與莖稈軸線偏斜，但切割方向于莖稈軸線垂直。0°<δ<90°，θ＝90°開始時莖稈被刀刃擠壓，然后斜切。③削切:（傾斜的斜切）：切割面和切割方向均與莖稈軸線偏斜，0°<δ<90，0°<θ<90°，開始時，莖稈被刀刃擠壓，然后斜向切開。根據(jù)克拉馬連科（Kramarenko）的測定：橫斷切的切割阻力和功率消耗最大；斜切較橫斷切的切割阻力和功率消耗降低了30～40％（割刀相對莖稈軸線成45°），削切較橫斷切的切割阻力和降低了60％，功率消耗降低了30％。1/14/2023223、滑切與切割阻力的關(guān)系：①砍切（正切）：刀刃沿刃線方向切入莖稈。則切割阻力較大。切割速度為動力速度。②滑切：刀刃沿刃線的垂直偏一α角方向切入莖稈。則切割阻力較小。此時割刀速度可分解為垂直刃口的Vn和沿人口的Vt兩個分量，Vn稱為正切速度，Vn叫作滑切速度。Vt/Vn＝tgα叫滑切系數(shù)，α叫滑切角（也稱切割角），即刀刃的運動方向與刀刃法線之間的夾角。

a）b）

圖9-3滑切和砍切

a－滑切b－砍切1/14/202323

戈里亞奇金對莖稈做過滑切實驗，一面在刀刃的法向施加壓力P，一面使刀刃沿切向產(chǎn)生滑移S其結(jié)果如下：刀刃滑切長度與切割阻力（教材P330）※括號中的數(shù)字為設制教材－參考書1.P7中數(shù)字值。可見，滑移值S愈大，切割莖稈所需的法向力P便愈小。根據(jù)實驗結(jié)果，歸納出經(jīng)驗公式：P3S＝常數(shù)※關(guān)于滑切比正切省力的討論參見參考書1、P7-8滑切長度（mm）1.02.03.0（5）4.0（40）切割阻力P（g）6005004002001/14/202324二、切割器的種類及其應用。對切割器的要求：割茬整齊（無撕裂），無漏割，功率消耗小，震動小，結(jié)構(gòu)簡單和應用性廣。分類：往復式、圓盤回轉(zhuǎn)式、甩刀回轉(zhuǎn)式㈠往復式切割器1、特點：割刀做往復運動，結(jié)構(gòu)簡單，應用性廣，平均割刀速度較小1～2m/S，工作質(zhì)量較好，且很適應一般和較高的作業(yè)速度（6～10km/h），割幅可以從0.5m～5m以上。但是往復慣性力較大，震動較大，切割時莖稈有傾斜和晃動。因而對莖稈堅硬、易于脫粒的作物易產(chǎn)生磨粒損失，對粗莖稈，由于切割時間長，莖稈有多次切割現(xiàn)象，割茬不整齊。1/14/2023252、類型：（尺寸類型）①普通Ⅰ型：又叫標準型或單刀距行程型。

其特征：S=t＝t0=76.2mm式中：s－割刀行程，t－動刀片間距t0－定刀片（護刃器）間距我國及世界上大部分國家的收割機，割草機谷物聯(lián)收機上，多采用76.2mm的規(guī)格；但在日本的收割機及國產(chǎn)水稻收割機有采用較標準尺寸小的切割器，其規(guī)格有50mm、60mm或70mm；用于粗莖稈的切割器采用較標準尺寸大的切割器，其規(guī)格為90mm或100mm。其特點：割刀速度較高，切割性能較強，對粗細莖稈適應性大，但切割1/14/202326時莖稈傾斜度較大，割茬較高。采用小刀片類型的50、60、70mm規(guī)格，對立式割臺輸送較為有利。（是護刃器舌采用刀板），切割能力強，割茬較低。②普通Ⅱ型：又叫雙刀距行程型其特征：s＝2t＝2t0＝152.4mm割刀行程等于刀片間距其特點：其割刀往復運動的頻率較低，因而往復慣性較小，對抗振性較小的小型機器具有特殊意義。但在切割過程中不能充分利用割刀的最大速度；在割刀的一次行程中，刃口的切割負荷不均勻（在中間護刃器處，刀片刃口的負荷很大），會導致刀片加速磨損和增加傳動功1/14/202327率；動刀片發(fā)生碰撞的機率比標準型較多。其優(yōu)點是進距大（是單刀距行程的1.5～2倍），可推薦用于高速切割機上。③低割型：

其特征：s＝t＝2t0＝76.2、101.6mm（3吋、4吋）割刀行程S和動刀片間距t較大，單護刃器的間距t0較小，切割中莖稈的橫向彎曲量較小，因而割茬較低，對收割大豆和牧草較有利。但對粗莖稈作物的適應性差。另外割刀速度較低，對青濕莖稈和雜草多時，割茬不整齊并有堵刀現(xiàn)象，現(xiàn)在趨于淘汰。以上也叫尺寸類型，除以上三種外還有中間型，雙動割刀型（參考書1P10）1/14/202328（二）圓盤式切割器1、特點：割刀在水平面內(nèi)（或稍有傾斜）作回轉(zhuǎn)運動。切割速度高，切割能力強，可適應10～25km/h的高速作業(yè)，割茬低達3～5cm，工作可靠。震動小，慣性力易平衡，但功率消耗較大，加之受回轉(zhuǎn)半徑的限制，只適用于小割幅的收割機上，特別適用于割草機上。如圖9-42、分類：①無支承切割圓盤式：工作時靠莖稈本身的剛度和慣性支承。圓周速度25～50m/s，多用于牧草和甘蔗收獲機。②有支承圓盤式：除具有具有回轉(zhuǎn)刀盤外，還有支承刀片，工作時有支承刀片支承莖稈，回轉(zhuǎn)刀進行切割。圓周速度6～10m/s，有5～6個刀片，支承刀和動刀間有月0.5mm的垂直間隙。（可調(diào)）1/14/202329ace圖9-4圓盤式切割器a、單盤式b、三盤集束式c、雙盤式d、鉸鏈式刀片e、多組圓盤式1-刀盤架2-刀片3-送草盤4-撥草鼓1/14/202330㈢甩刀回轉(zhuǎn)式切割器：

該切割器刀片鉸鏈在水平橫軸的刀盤上，在與前進方向平行的垂直平面內(nèi)回轉(zhuǎn)，圓周速度50～75米/秒，為無支承切割，且割能力較強，適于高速作業(yè)，割茬較低。目前多用于高稈作物莖稈切碎機上。粗莖稈切割機上為有利于向地面拋撒莖稈，其護罩較短。如圖9-51/14/202331

圖9-5甩刀回轉(zhuǎn)式切割器a、玉米莖稈切碎器b、牧草切割器c、刀片1/14/202332三．往復式切割器的構(gòu)造及工作原理（一）構(gòu)造及其標準化1.構(gòu)造：如圖9-6①動刀片：為主要切割件。光刀：切割較省力，割茬較整齊，壽命短，需常磨刀，多用于牧草收割機。如國標Ⅰ型。齒紋刃刀：不需磨刀，切割阻力大，可自磨銳，收割機、聯(lián)合收割機常用。②定刀片：為支承件光刃：為多數(shù)。國標Ⅱ型即是，谷物收割機Ⅱ，Ⅲ型切割器采用。齒刃：為防止莖稈向前滑出,如E512聯(lián)收機，護刃器支持面代替定刀。③護刃器：保持定刀片的正確位置、保護割刀對禾稈進行分束，并引向割刀，還以其上舌和定刀片為上的支承、于動刀配合形成兩點支承切1/14/202333

圖9-6往復式切割器1.護刃器粱2.摩擦片3.壓刃片4.刀桿5.動刀片6.定刀片7.護刃器a.護刃器舌1/14/202334割。護刃器有單指式：損壞后易于更換，可是安裝調(diào)整麻煩。雙指式：為聯(lián)收機、收割機通用型式。三指式：④壓刃器：用來防止動刀片和定刀片的間隙增大。保持定刀片于動刀片正確的剪切間隙。每米割副2～3個。⑤摩擦片：用以支承割刀的后部，使之具有垂直和水平方向兩個支承點，以代替護刃器導槽對導稈的支承作用。借以可方便的調(diào)整其割刀間隙⑥切割器的裝配要求和調(diào)整要求：對中調(diào)整：動刀死點位置時，動定刀片的中心線應重合。不重合度<5mm，（對于超行程型切割器，超出1/14/202335兩邊的數(shù)值應相等E512為86.2～90.2，每邊應超出5～7cm）。動定刀片間隙，定刀片應在同一水平面內(nèi)，不共面度<0.5mm，刀片前端允許有0.5mm間隙，后端0.3～1mm，Ⅱ型，Ⅲ型切割器允許后端不大于1.5mm，但其數(shù)量《1/3總個數(shù)。壓刃器于動刀間隙：<0.5mm。2、標準化：為便于組織專業(yè)化生產(chǎn)和零配件供應，GB1209～1273－75。根據(jù)結(jié)構(gòu)不同將切割器分為三種型式（教材P339圖9－18）：⑴、Ⅰ型切割器其t＝to＝76.2mm，動刀片為光刃，刀片水平傾角6030`，護刃器為單齒，設有摩擦片，用于割草機。1/14/202336⑵、Ⅱ型切割器其t＝to＝76.2mm，動刀片為齒紋刃，雙指護刃器，有摩擦片，用在谷物收割機上和聯(lián)收機上。在新設計的機子上推薦使用。⑶、Ⅲ型切割器其t＝to＝76.2mm，動刀片為齒紋刃，護刃器為雙指，無摩擦片，用在谷物收割機上和聯(lián)收機上。1/14/202337（二）往復式切割器的傳動機構(gòu)

功用是把主動軸的旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)閹痈畹兜耐鶑瓦\動。按結(jié)構(gòu)原理不同分為曲柄連桿機構(gòu)、擺環(huán)機構(gòu)、行星齒輪機構(gòu)等。1.曲柄連桿機構(gòu)：見圖9-7a.曲柄連桿和割刀在一個垂直平面運動結(jié)構(gòu)簡單橫向占據(jù)空間較大，只適于側(cè)置式收割機如GT4.9。圖9-7a1/14/202338b、曲柄軸豎直，曲柄連桿在水平面內(nèi)運動，該機構(gòu)可置于前置式收割機上。如珠江2號、工農(nóng)108。c、用在前置式收割機上。曲柄連桿機構(gòu)置于割臺的后方。東風-5圖9-7b）c)1/14/202339d.曲柄－連桿－搖桿－短連稈（導桿）－割刀e.曲柄－連桿－擺臂－扭軸－擺臂－短連桿－割刀f.曲柄滑塊：由曲柄、滑塊、滑道及導向器組成。曲柄回轉(zhuǎn)時，套在曲柄上的滑塊（或軸承）帶動割刀作往復運動。結(jié)構(gòu)簡單，占據(jù)空間較小，但滑道磨損快。KS-3.8用的即是。圖9-7d)f)1/14/2023402.擺環(huán)機構(gòu)：擺環(huán)機構(gòu)由一個斜裝在主軸上的擺環(huán)的帶動擺軸擺桿來帶動割刀，把回轉(zhuǎn)運動變?yōu)橥鶑瓦\動。如圖9-8擺環(huán)機構(gòu)1.主軸2.擺軸3.擺叉4.擺環(huán)5.擺桿6.導桿圖9-81/14/202341在主軸mm的一端折轉(zhuǎn)一個α角（或安裝一個斜孔套）稱其為斜軸。在斜軸上裝有軸承，在軸承外部裝有雙銷軸的擺環(huán)。擺叉與雙銷軸鉸接。主軸軸線、擺環(huán)軸線、擺叉軸線三者必交于一點O。主軸mm旋轉(zhuǎn)時，擺環(huán)不轉(zhuǎn)，而繞其中心作球面擺動。1/14/202342a.擺環(huán)Q⊥圖面，ωt=0o,擺環(huán)銷軸線于垂線夾角為αb.ωt=90o,Q角＝90o

又AA⊥c.ωt=180o，Q⊥圖面，擺環(huán)軸線AA和垂線在另一側(cè)成α角（-α）d.ωt=270o,AA⊥Q角＝90o+αe.ωt=360o，擺環(huán)恢復到ωt=0o位置，這樣把回轉(zhuǎn)運動變成了往復擺動，擺動范圍為2α角。a）b)c)d)圖9-9擺環(huán)的結(jié)構(gòu)原理1/14/2023433.行星齒輪傳動機構(gòu)：德國Deutz-FahrM1102聯(lián)收機應用該機構(gòu)。組成：由直立曲柄軸套在曲柄（轉(zhuǎn)臂）上的行車輪，固定在行星齒輪上的軸銷，和固定齒圈組成。原理：當曲柄（圖a）繞軸心回轉(zhuǎn)時，行星輪在齒圈上滾動，由于行星齒輪的節(jié)圓直徑是固定齒圈節(jié)圓直徑的一半，且銷軸置于割刀的運動方向線上，則曲柄回轉(zhuǎn)時，銷軸在割刀的運動方向線上往復運動。其行程等于齒圈節(jié)圓直徑。（D齒＝2C齒Zd＝2Zc轉(zhuǎn)臂的長f＝曲柄e的長度＝行星齒輪半徑，＝1/4固定齒圈的直徑。故在同一時間內(nèi)轉(zhuǎn)臂f的轉(zhuǎn)角恒為曲柄轉(zhuǎn)角的一半）。如圖9-10

特點：結(jié)構(gòu)緊湊，導桿頭不受垂直方向的分力。適用于配置在多收割機上。1/14/2023441/14/202345右圖9-10行星齒輪傳動機構(gòu)a）

a－割刀桿b－刀頭c－行星齒d－固定內(nèi)齒圈e－曲柄f－轉(zhuǎn)臂1/14/202346

圖9-10行星齒輪傳動機構(gòu)b）a－割刀桿b－刀頭c－行星齒輪d－固定內(nèi)齒圈e－曲柄f－轉(zhuǎn)臂1/14/202347（三）往復式切割器的工作原理和參數(shù)分析。1、刀片幾何形狀的分析（莖稈被刀桿夾住的條件）a－刀片寬度b－刀片頂寬h－刀片高度α－切割角（滑切角）圖9-11動刀片尺寸1/14/202348

當a一定時，α↑，h↓切割阻力p↓α↓，h↑切割阻力p↑α：15°→45°但α↑↑，將引起莖稈沿刀口滑出，造成夾持不穩(wěn)，切割不可靠。故以莖稈被刀片夾住的條件為據(jù)來分析α的合理值。莖稈在被夾持中，在兩刀刃的接觸處A、B正壓力N1、N2，摩擦力F1、F2（F1＝tgφ1F2=N2tgφ2）則莖稈被夾持住的條件為，作用于莖稈的合力R1、R2必在同一條直線上。圖9-12α角增大，切割阻力減小的原因a－v1增大，b－ir減小1/14/202349圖9-13切割10株小麥的阻力變化曲線1/14/202350圖9-14夾持莖稈的受力分析從圖中可知，（對頂角）（三角形三內(nèi)角和為180°）在△AOB中θ+φ1＋φ2＝180°①其中φ1、φ2分別為動定刀片對莖稈的摩擦角。從□OACB中可知，∠OAC=∠OBC＝＝90°（法向與切向夾角）∴θ＋α＋β＝π＝180°②將以上兩式聯(lián)立得，莖稈被夾持的起碼條件為φ1＋φ2≥α＋βα、β分別為動定刀切割角。1/14/202351結(jié)論：動定刀的切割角和必須小于、充其量等于動定刀對莖稈的摩擦角之和。只有這樣才能保證莖稈被夾持住的條件。經(jīng)測定：φ1＋φ2＝45°～52°標Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的α動＝29°β＝6°15′α＋β<φ1＋φ2符合夾持切割條件。2、割刀運動分析⑴曲柄連桿機構(gòu)(滑塊)的割刀運動雖然在實際應用中多采用偏置曲柄連桿機構(gòu)，但當h/l↓↓或→0,h/l↓↓或→0時，則割刀運動接近或等于對心曲柄滑塊機構(gòu)。當h/l<1/10時，偏距對割刀位移、速度和加速度的影響可以忽略不計，其運動簡化對于運動分析足夠準確。1/14/202352

這樣，我們分析曲柄連桿機構(gòu)的運動規(guī)律，便可將割刀運動視為曲柄銷A(圖9-15b)在割刀運動線上的投影，為一簡諧運動。取坐標如圖9-15a，并規(guī)定曲柄有第Ⅱ象限的水平位置順時針轉(zhuǎn)動。圖9-15機構(gòu)簡圖a及運動分析b1/14/202353則割刀位移x。速度vx加速度ax分別為：x＝－rcosαtvx＝dx/dt＝rωsinωtax＝dvx/dt＝rω2cosωt依此繪圖，可得x、vx、ax隨曲柄轉(zhuǎn)角ωt的變化曲線，如右圖：圖9-16x、vx、ax隨曲柄轉(zhuǎn)角ωt的變化曲線1/14/202354由上看出：x＝f（t），VX=f（t），aX=f（t）那么割刀的速度，加速度與位移的關(guān)系呢？見以下分析：VX＝rωSinωt＝rω＝rω＝ω＝ω兩邊平方化簡，即將其移向便得：VX2＝ω2(r2-x2)VX2/ω2＝r2-x2，＋＝1可見，速度VX與位移x的關(guān)系為橢圓方程式，其長半軸為rω，短半軸為r如右圖中實踐所示。圖9-17vx、ax隨位移x的變化曲線1/14/202355為繪圖方便，僅將縱坐標的比例縮小，即選取繪圖比例λ＝1/ω。那么，速度在圖上的尺寸y＝rω×1/ω＝r。則割刀速度即成為半圓弧曲線。這時圓弧上任意點y坐標與ω之積則才是該點的割刀速度。VX＝y(tǒng)iω同樣可推得：aX＝rω2Cosωt＝-ω2（-rCosωt）＝-ω2x∵X＝-rCosωt即加速度與位移按直線規(guī)律變化。此直線通過原點，其斜率：tgθ＝（-rω2）/r＝-ω21/14/202356⑵擺環(huán)機構(gòu)的割刀運動：通過推導，擺環(huán)機構(gòu)為位移X，速度VX加速度ax方程式如下：X=-σrCosωtVX=μrωSinωtax＝γrω2Cosωt※推導見參考書3P10-14,1.P18－20，式中σ、μ、γ均為擺環(huán)偏角α和主軸轉(zhuǎn)角ωt的函數(shù).σ＝1/[Cosα]μ＝＝σ3Cos2αγ＝＝σ3Cos2α（3σ2－2）圖9-18割刀行程1/14/202357結(jié)論：①α＜24°06′時，割刀的運動速度、加速度的變化接近曲柄連桿機構(gòu)。見圖9-19②α＞24°06′時，加速度圖有變化（和曲柄連桿相比）在主軸轉(zhuǎn)一周時，曲柄連桿機構(gòu)有兩個最大值（在死點），而擺環(huán)機構(gòu)有六個（以α＝25°為例，0°、38°、142°、218°、322°、360°）使機器振動加劇，故一般α取15°～18°③運動情況并不比曲柄連桿機構(gòu)好，主要優(yōu)點是結(jié)構(gòu)緊湊。④割刀行程：s=2r=2kLSinα，式中：k尺寸誤差和間隙對行程影響的修正系數(shù)1.02－1.1。L-擺臂長度α－擺環(huán)擺角行星齒輪機構(gòu)，搖桿機構(gòu)的運動和曲柄連桿架構(gòu)類同。1/14/202358a）b）

圖9-19擺環(huán)機構(gòu)割刀運動規(guī)律a.曲柄連稈機構(gòu)b.擺環(huán)機構(gòu)（a＝15°）c.擺環(huán)機構(gòu)（a＝25°）1/14/2023593、切割速度分析⑴切割速度圖的繪制：a.普通Ⅰ型切割器的切割速度如圖9-20：①先繪制動刀片在左上點的位置圖，并注出刃線符號ab。②繪出在右上點位置的定刀片圖形。③以刀刃的下端點a為基準，畫出割刀速度圖（以曲柄為半徑作半圓）。④繪出刃線a電向右移動到與定刀片相遇的a點（開始切割）時的切割速度Va（有a1向圓弧作垂線）。⑤繪出刃線b點移動到于定刀片相遇的b1點（切割完了）時的切割速度Vb（有a2向圓弧作垂線）。圓弧VaVb是割刀在割莖稈過程中的切割速度范圍。1/14/202360.據(jù)上圖分析可知（從實際結(jié)構(gòu)看也是如此），夾持切割，只有動定刀相遇才進行切割?！嗥胀á裥偷膶嶋H切割速度僅為o～rω～o中的一段VaVb。圖9-20普通Ⅰ型切割器切割速度圖1/14/202361b.普通Ⅱ型：s=2t=2t0=152.4mm.割刀在一個行程中與兩個定刀相遇，因而有兩個切割速度范圍Va1、Vb1，即Va2、Vb2圖9-21普通Ⅱ型切割器的切割速度圖1/14/202362c.低割型：割刀在一個行程中與三個定刀片相遇，∴有三個切割速度范圍：Va1Vb1、Va2Vb2、Va3Vb3，其中Va1＝0，Vb3＝0∴切割性能較差工作中常有部分莖稈撕裂扯斷，出現(xiàn)堵刀。∴國標中沒有這種類型。為低割型消除V＝0，則采用刀桿壓住刀刃一部分。圖9-22低割型切割器的切割速度圖1/14/202363超行程型：S↑（86.2－90.2）（90～104）而t=t0=76.2mm∴切割性能↑V切↑短行程型：定刀寬b定↑n↑S↓（63.5，70.5mm）∴V切↑,進程H↓,茬↓Vj↑主要用于牧草收割機。4.割刀平均速度：從以上分析可知，割刀速度為一變值，使用頗為不便，故引入割刀平均速度Vp的概念。用以表示割刀速度的大小。Vp＝＝（∵每分鐘n轉(zhuǎn)，每轉(zhuǎn)2s位移，∴Vp＝＝＝又因s=2r）式中：n－割刀曲柄轉(zhuǎn)速，s＝割刀行程r＝曲柄半徑是確定割刀曲柄轉(zhuǎn)速的重要參數(shù)，割草機、割曬機Vp↑

，聯(lián)收機Vp↓，1～2m/s1/14/2023645.割刀進距對切割器性能的影響a、割刀進距：割刀完成一次行程的時間內(nèi)，機器前進的距離，用H表示。H=60Vm/2n＝30vm/n或H＝πvm/ω（∵ω＝πn/30∴30/n＝π/ω）其中為一個進程所需時間。式中，Vm機器前進速度m/s；n曲柄轉(zhuǎn)速r/min；ω曲柄角速度1/s。b、切割圖：動刀片（刃部）對地面的掃描面積叫切割圖。（刀片的絕對運動軌跡）①分析：收獲機械工作時，割刀作往復運動－相對運動。又要隨機子作前進運動－牽連運動。其絕對運動則是兩者的合成。所以，用作圖法畫出動刀片的絕對運動軌跡，也就是得到了切割圖。1/14/202365②作圖步驟：（a）畫出兩個相鄰定刀片的中心線和刃線軌跡。（b）據(jù)給定參數(shù)Vm及n，按公式H＝30vm/n計算出H，畫上三根間隔為H的橫線。（c）、畫出動刀片的原始和走過兩行程后的位置。（d）、以動刀原始位置的刃部A點為基準，用作圖法畫出該點的軌跡線。圖9-23普通Ⅰ型切割器的切割圖1/14/202366※以A點為始點，以曲柄半徑r為半徑作圖，把圓弧分成n等分；并以1、2、3、……n作標記?！趧拥镀倪M距線上，也分成相同的等分數(shù)，同樣由下而上用1、2、3……n作標記。※在圓弧的各等分點縱向平行線，從進距的各等分點畫橫向平行線，找出同樣標記的縱、橫線的交點并連成光滑的曲線，即為動刀片A點的軌跡線。※因為，刀片是進行平動的，所以，刀片上各點的運動軌跡均相同，只需按A點的軌跡圖形進行平移復制。動刀片作回程時的軌跡。，只需把軌跡樣板翻轉(zhuǎn)使用即可畫出，刀片的刃線AB及CD所掃過的面積，即為我們所求得切割圖。1/14/202367③關(guān)于切割圖的分析說明：在切割圖中可見：在稱之為切割面的相鄰兩刀片間的面積內(nèi)分為三種情況：（a）、一次切割區(qū)（Ⅰ）：作物被動刀片推至定刀片刃口處而被切割。位于該區(qū)中的莖稈在切割前發(fā)生的彎曲稱橫向彎斜。Ⅰ區(qū)也稱掃過區(qū)。（b）重切區(qū)（Ⅱ）：割刀的AB和CD刃線均通過此區(qū)，有可能將割過的殘茬重割一次。Ⅱ區(qū)也叫重復區(qū)。（c）、空白區(qū)（Ⅲ）：割刀刃線沒有在此區(qū)通過。該區(qū)的谷物被割刀推向前方的下一次的一次切割區(qū)內(nèi)，在下一次切割中成束的被切斷。Ⅲ區(qū)中莖稈在切割前發(fā)生的彎斜，稱縱向彎斜，所以，割茬較高，切割，切割阻力較大。如空白區(qū)太長，有的莖稈被推倒，造成漏割。1/14/202368結(jié)論：空白區(qū)和重割區(qū)對切割性能都有不良影響。所以盡量↓。進距H↑則Ⅲ↑Ⅱ↓相反H↓則Ⅲ↓Ⅱ↑刃高h↑則Ⅲ↓Ⅱ↑相反h↓則Ⅲ↑Ⅱ↓谷物收割機H=1.2～2h；谷物聯(lián)收機H＝1.5～3h；割草機H=1.1～1.5h；H－進距，h－刀高5、切割器的功率計算：N=Ng＋Nk，Ng=(PS)式中：Vm－機器前進速度m/s,B-割副m，Lo－切割每米2的莖稈所需功率Kg·m/m2,割小麥Lo=10-20,牧草Lo＝20－30Nk與切割器的安裝技術(shù)狀態(tài)有關(guān)，一般每米割幅所需空轉(zhuǎn)功率為0.8～1.5馬力。1/14/2023696、割刀慣性力平衡：慣性力使機器震動，影響零部件的使用壽命和工作質(zhì)量。

⑴慣性力部分平衡法：如圖9-24所示，在曲柄對面增加配重，利用其離心慣性力來平衡割刀的部分往復慣性力。其理論計算是一種近似算法，其理論基礎是假設連桿的1/3部分同曲柄銷作圓周運動，2/3部分同割刀作往復運動，水平方向慣性力平衡方程式：Pd+PqCosφ＝PpCosφ圖9-24割刀部分平衡分析1/14/202370

式中Pd－割刀與2/3連稈部分的往復慣性力，Pd＝（Md+2/3Ml）rω2Cosφ其中Md－割刀質(zhì)量Ml－連稈質(zhì)量r為曲柄半徑，ω為曲柄角速度，φ為曲柄轉(zhuǎn)角Pq－曲柄銷與1/3連桿的離心慣性力，Pq＝(Mq+1/3Ml)rω2Pp-配重后曲柄盤所產(chǎn)生的離心慣性力，Mp為曲柄盤的質(zhì)量，rp為曲柄圓盤重心的旋轉(zhuǎn)半徑，代入上式并化簡后即得：λ（Md＋2/3Ml）r＋(Mq＋1/3Ml)r＝Mprp又∵全平衡時將導致離心力在垂直方向的更大不平衡，使機器上下振動，因此只要求往復慣性力平衡程度λ＝0.25～0.5，故給上式的左邊第一部分乘以λ。（2）慣性力全平衡法：參見教材

1/14/202371四、圓盤式切割器的割刀運動和參數(shù)分析㈠割刀運動分析：圓盤式切割器的割刀運動，既有刀盤相對于機架的回轉(zhuǎn)運動，又有隨機子的前進運動，所以為其二者的合成。刀片的某一點絕對軌跡為余擺線，刀片刃線所掃過的面積為余擺帶。設刀盤中心－為o水平向右－x垂直向上－y

ω逆時針旋轉(zhuǎn)圖9-25刀片運動軌跡1/14/202372則，相鄰刀片各內(nèi)、外端的位移方程如下：第一刀片內(nèi)端a的位移方程為：Xa=rCos(ωt＋β)Ya＝Vmt＋rSin(ωt＋β)式中：r－刀片內(nèi)端點半徑，β－刀片內(nèi)外端點對盤心的夾角，ω－刀盤回轉(zhuǎn)角速度，t－刀盤轉(zhuǎn)過的時間，Vm－機器前進速度外端b的位移方程：Xb＝RCosωtYb＝Vmt＋RSinωt式中R-刀片外端點直徑。第二刀片的位移方程：Xc＝rCos(ωt＋β-α)Yc＝Vmt＋rSin(ωt＋β-α)Xd＝RCos(ωt-α)Yd＝Vmt＋RSin(ωt-α)式中α為相鄰刀片間的夾角1/14/202373（二）割刀轉(zhuǎn)速的確定：

割刀轉(zhuǎn)速依切割速度而定。無支承切割V＝25～50m/s，有支承V＝4～10m/s?，F(xiàn)以速度最低的內(nèi)端點a為基準確定割刀轉(zhuǎn)速。如圖9-26所示的速度△中，依余弦定理可得：Va＝∵Vm垂直于水平線（起始回轉(zhuǎn)位置）rω垂直于r，且與X軸間的夾角應為ωt＋β。∴rω與Vm的夾角也為ωt＋β。又∵cos（180°-α）＝-cosα圖9-26切割速度分析Va1/14/202374

討論：當ωt＋β＝π＋2kπ（k＝0、1、2……n）時，Cos(ωt＋β)取得最小值-1，也即Va↓Vamin＝rω-Vm（平方差公式）從中得出：ω＝這里以割刀應有的割刀速度Vd代替Vamin則：ω＝又因，ω＝所以，n＝㈢刀片數(shù)m的確定圓盤式切割器的刀片數(shù)目是根據(jù)割刀進距H（圓盤轉(zhuǎn)一周時，機器的前進距離）與在一個進程中各刀片余擺帶的縱向?qū)挾戎蚼h相等而確定的。H＝mh，H＝Vm60/n＝Vm60/（30ω/π）＝2πVm/ω

m＝H/h＝Vm60/nh或m＝2πVm/ωhh－切割圖的余擺帶縱向?qū)挾?。（刀片高度）n－割刀轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)/分ω－割刀角速度。）

1/14/202375第四節(jié)撥禾器一、種類、構(gòu)造及應用二、撥禾輪的工作原理和參數(shù)確定三、扶禾器1/14/2023761.種類分為撥禾輪、扶禾器及其它類型其中撥禾輪包括普通壓板式和偏心彈齒式；扶禾器包括扶禾器（垂直面型、傾斜面型）、鏈齒式撥禾器及撥禾帶；其它型式包括摟耙式、星輪式、八角輪式。2.構(gòu)造原理及應用：⑴撥禾輪、星輪式、八角輪多用于小麥收獲機械。⑵摟耙式用于成堆鋪放的谷物收獲。⑶齒帶式(撥禾帶)用于稻麥收獲.1/14/202377⑷撥禾鏈用于玉米等高桿作物收獲.其中b用于立輥式,c用于臥輥式玉米收獲機.bc圖9-27a撥禾帶b、c撥禾鏈1/14/202378

⑸扶禾器:主要用于稻麥作物的收獲,且多用于立式割臺上.對撥禾輪難以與輸送器配合，發(fā)生干涉，對嚴重倒伏的作物難以適應的問題有較好的解決。特別對水稻收獲機有著重要的意義。扶禾器是利用裝在鏈條上的撥指貼著地面從根部插入作物從中，由下至上將倒伏作物扶起，而不是像撥禾輪那樣從作物的頂端插入，因此有較強的抗倒伏能力和梳理、整齊莖稈的作用。在輔助撥禾裝置的作用的配合下，使莖稈在扶持狀態(tài)下切割，然后進行交接輸送，能保持莖稈直立，禾層均勻不亂，較好的滿足了半喂入式聯(lián)合收割機的要求。

1/14/202379扶禾器的鏈條在位于割刀前方與水平面成60o～78o角的傾斜鏈條中回轉(zhuǎn)，鉸接在鏈條上的撥指受鏈盒導軌的控制，可伸出和縮進，根據(jù)鏈條回軌所在平面的不同分為傾斜面型和垂直面型。1/14/202380二、撥禾輪的工作原理和參數(shù)確定（一）撥禾輪的運動軌跡圖9-28撥禾輪的運動軌跡1/14/202381撥禾輪工作時，撥禾輪的運動由機器的前進運動和撥禾輪繞軸回轉(zhuǎn)運動的合成。其運動軌跡可用作圖法求得。（如圖）為A點的軌跡。⑴先將A點回轉(zhuǎn)的圓周作m等分（該圖為12等分）

⑵求出撥板轉(zhuǎn)一等分時間間隔內(nèi)機器前進的距離s.⑶由1點沿機器的前進方向量取長度為S的線段，線段的端點1′即為撥禾板上的點A0點在轉(zhuǎn)過一等分圓周時的絕對位置。同理由2、3m也沿前進方向依次量取長度分別為200ms的線段，端點2′，3′m′即分別為點A0轉(zhuǎn)過2，3，m等分圓周時的絕對位置。⑷連接點1′，2′，3′，m′1就得到撥禾輪壓板上A0點的運動軌跡是一條余擺線。

1/14/202382軌跡曲線上各點切線的方向，就是撥禾板上A0各點在其各位置的絕對速度方向。EE′為余擺線扣環(huán)的最長橫弦。在EE’處的絕對速度為垂直方向，在EE′以上部分，具有向前的水平速度，不能完成撥禾作用。只有在EE′以下部分，才具有向后的水平分速度，才可將作物引向割刀以配合切割。所以，撥禾作用是靠余擺線的扣環(huán)的后半部分來完成的。撥禾速比λλ=，即撥禾輪壓板的圓周速度與機器的前進速度之比。

如圖所示：當λ≤1時，軌跡上的任意一點，均不具有向后的水平分速度。只有當λ〉1時，才形成余擺線的扣環(huán)，也才有可能將作物莖稈引向割刀進行切割，并在割斷后斷續(xù)向后推送莖稈，以免在割刀上發(fā)生堵塞和堆積。

1/14/202383H－撥禾輪安裝高度h－割茬高度圖9-29不同λ值時，撥禾板運動軌跡的形狀1/14/202384（二）撥禾輪壓板的運動分析：設以撥禾輪軸心O0地面的投影點為坐標原點O,以地面線沿前進方向為x軸，以過原點向上垂線為y軸，且ω為逆向，則壓板的端點方程為：則水平分速度及垂直分速度為1/14/202385(三)撥禾輪對谷物的作用要使撥禾輪具有較好的工作質(zhì)量，除了必須滿足λ＞1外，還應能滿足工作過程中不同階段的要求：為減少撥板對谷物的撞擊損失，進入禾叢時Vx=0。切割時，應扶持作物莖稈，以配合切割，避免向前推倒莖稈。莖稈割斷后，撥禾輪要繼續(xù)穩(wěn)定的向后推送，既要清掃割刀，又要防止工作物向前傾翻，或向前挑起。1.垂直插入谷物的條件移項得:1/14/202386據(jù)上式則即得:（作物成熟度高，易落粒時的撥禾輪軸安裝高度公式）此式就是要求垂直插入時，各參數(shù)間的關(guān)系式。當λ、R、h一定時，收獲不同高度作物時，H應調(diào)整。2.清掃割刀和穩(wěn)定推送（鋪放）的條件：當作物莖稈被割斷后，要求撥禾輪繼續(xù)起推送作用，使其離開割刀、并整齊的向后鋪放在割臺上。如果這時撥禾板的作用點位于已割作物的稍前方，就能將莖稈穩(wěn)定的向后推送，直到與撥禾輪1/14/202387圓周相切的位置。如果壓板作用點過高，清掃割刀的作用減弱，過低則割斷的作物可能會繞撥板向前翻轉(zhuǎn)或被挑起，造成損失。據(jù)測定，已割斷作物的重心的位置，一般在頂部向下1/3處，則安裝高度H：討論：⑴當作物成熟度高、籽粒易脫落時，按以上插入為主，穩(wěn)定排送為輔安裝。⑵當作物成熟度低、植株較高時，則以穩(wěn)定推送為主，垂直插入為輔安裝。1/14/2023883.撥板作用范圍和撥禾輪水平位置分析撥板的工作過程如圖所示：撥板由點進入禾叢，隨后將禾稈撥向切割器，當撥板轉(zhuǎn)至豎直狀態(tài)時，切割器將禾稈切斷后，撥板沿圓弧軌跡（∵禾稈已上臺，撥板推禾軌跡為圓弧軌跡）將谷物推向割臺。由此分析可知，撥板的作用范圍僅為扣環(huán)的一半，若設扣環(huán)寬度為b，則：圖9-30撥禾輪撥禾范圍分析1/14/2023891/14/202390現(xiàn)在分析撥禾輪軸機對于割刀前后移動對撥禾性能的影響。a.倒伏角:倒伏作物莖稈根部與谷穗頂部的連線與鉛垂線的夾角.b.扶起角:自割刀端點在地面的投影點,向余擺線扣環(huán)所作的切線與鉛垂線的夾角,稱為扶起角.它表示了作物能被扶起的極限角度.c.推送角:作物被割斷后,作物與半徑為R的圓周相切的位置,就是撥禾板推送作物莖稈的最后位置.此時莖桿與鉛垂線的夾角為推送角.當撥禾板在A1點接觸的莖稈被引導到余擺線扣環(huán)相切的位置A2點時,割刀尚未達到C4點時,則隨著撥板的提升,莖稈將發(fā)生“回彈”,∴莖稈不發(fā)生回彈時撥禾輪軸的最大前移量是:1/14/202391為撥板離開禾叢高度線的位置角,

a為輪軸最大前移量(入禾角)

圖9-31撥禾輪前后移動對扶起和推禾作用的影響a.軸心在切割器正上方(扶起角與推禾角一般大)b.軸心前移(扶起角變小推禾角變大)c.軸心后移(扶起角變大推禾角變小)1/14/202392討論:①撥禾輪軸心前移可增加撥板的作用范圍，但推禾作用減弱。在臥式割臺上不宜前移，以免影響推禾，一般位于切割器正上方。在螺旋割臺上，由于螺旋直徑較長，撥禾輪撥板不可能接近切割器。∴應前移。但其最大前移量，以防回彈，減少損失。②收順向倒伏的作物時，撥禾輪應適當向前向下。③收逆向倒伏的作物時，應將撥禾輪少許向后。④視作物高度的變化，撥禾輪的高度應作相應的調(diào)整。⑤少許調(diào)整撥禾輪軸時，扶起作用和推送作用是互相矛盾的。為使同時具有較大的扶起和推送。則應使λ↑，或D↑.4.撥禾輪作用程度：1/14/202393

定義：撥禾輪回轉(zhuǎn)一周，各撥板的作用長度或撥距與撥禾輪撥程s之比。（撥禾輪轉(zhuǎn)一周時，收割機的前進距離）,用表示:其中z:壓板數(shù)z=4～6，

各個撥板的作用范圍，

而

而

1/14/202394討論：①η∝Z、λ及②z↑,結(jié)構(gòu)復雜，打擊谷穗↑則落粒損失↑z=4～６③λ↑↑，對穗部沖擊力↑則“回彈”↑，損失↑，∴按公式計算，多用0.3．原因是作物在田間生長有一定的密度，故可利用谷物相互推擠現(xiàn)象．（四）撥禾輪的主要參數(shù)的確定１．轉(zhuǎn)速nn的設計選擇，依據(jù)是，↑→↑↑∴受兩方面的限制．①一定時，↑→↑→沖擊↑→落粒損失↑↑∴對小麥：＜３m/s,秈稻＜1.5m/s當↑時，應適當↓以保證適宜．λλ1/14/202395②當↓，（∵產(chǎn)量↑，動力N↓，擋位），雖然＜３m/s(小麥),但↑↑→回彈→損失增加?！嘈←溌?lián)收機＝1.2～2.0,水稻聯(lián)收機＝1.3～2.3,六板式較小些＝1.5～1.6四板式＝1.6～1.85↑,可↓,↓,可↑,作物成熟度↑時可↓,反之可↑.當確定后可求n:而,R為撥禾輪半徑

1/14/202396※Vm的確定,該機器生產(chǎn)率,割幅,配套動力等而定，為使撥禾輪能適應不同的情況，具有的性能，n應可調(diào)。2.直徑D在分析撥禾輪的工作過程時，為滿足垂直插入和穩(wěn)定推送兩個要求，我們分別推導出兩個公式：H=L-h＋R/λH=R+2/3(L－h(huán))聯(lián)立求解：R（1－1/λ）＝1/3（L－h(huán)）或該式可用來設計校核，也可根據(jù)機器的Vm及λ算出。然后用該式校核。1/14/202397

討論：D的確定，還須考慮割臺型式等其他因素，如在裝有割臺攪龍的機子上，為收低矮質(zhì)優(yōu)的作物，避免撥禾輪調(diào)至最低位置時與攪龍的割刀相碰，留有10～15mm的安全間隙，加之裝有彈齒紋刀比一般輸送帶式割臺尚小。在水稻聯(lián)收機上為減輕重量適應水田工作，D也需適當減小。目前，小麥聯(lián)收機上，D=900～1200mm，水稻聯(lián)收機上，D＝900mm3.高低調(diào)節(jié)范圍SS＝Hmax－Hmin＝（Lmax－h(huán)＋h/λ）－（Lmin－h(huán)＋R/λ）＝Lmax－Lmin一般機器上，s＝500－600mm。1/14/202398（一）類型及構(gòu)造：（見前邊簡圖）1。傾斜面型，扶禾器的鏈條在一個傾斜平面內(nèi)回轉(zhuǎn)。這種扶禾器以鏈條正面寬度進入作物叢，上下鏈輪間裝有導軌，撥禾用鏈節(jié)銷與鏈條鉸鏈。當撥指頭部的導塊在靠近下鏈輪處進入導軌時，撥指從盒內(nèi)伸出，當撥指頭在靠近上鏈輪處脫離導軌時，縮進鏈盒，縮節(jié)點可根據(jù)作物的高度來調(diào)節(jié)。相鄰兩鏈盒的撥指是成對排列工作的。特點：撥指和導軌結(jié)構(gòu)簡單，撥指伸出時運動平穩(wěn)。但相鄰兩個鏈盒“無撥指工作區(qū)”的寬度較大（約400mm）所以莖稈的歪斜較大，不利于實行距和矮稈作物。為能在扶持狀態(tài)下切割作物，并將已割作物從割刀上方迅速清除，傾斜面型扶禾器在扶禾鏈輪和割刀之間裝有由橡膠指傳送帶和1/14/202399伸縮桿撥禾器組成的輔助扶禾裝置。倒伏的莖稈在被撥指摟起引向切割器的過程中，先與橡皮指接觸，在橡皮指的作用下，長莖稈作物增加了一個扶持點，矮稈作物則在橡膠指扶持下切割。已割斷的莖稈在伸縮桿撥禾器的作用下迅速從割刀上方撥開進入中間輸送根部夾持鏈。2.鉛垂面型扶禾器①構(gòu)造原理：其鏈條在一個鉛垂面內(nèi)回轉(zhuǎn)，這種扶禾器以鏈盒的倒面寬度進入作物叢，每根鏈條的左右兩邊都鏈接有撥指。在靠近下鏈處，當撥指頭部的導塊（與撥指面相垂直）進入到鏈盒內(nèi)的導軌時，逼近撥指繞與鏈節(jié)銷垂直的銷軸旋轉(zhuǎn)到與鏈條運動平面相垂直的平面內(nèi)，依次由鏈盒的左右側(cè)伸出扶禾。在靠近上鏈輪處，當撥指的導塊1/14/2023100脫離導軌時，撥指縮進鏈盒，在鏈盒內(nèi)向下空行。②特點：最大優(yōu)點是進入作物叢的鏈盒寬度較窄（一般為48mm），這樣作物的橫向傾斜小。缺點是：撥指伸出時要以鏈條回轉(zhuǎn)平面橫向翻轉(zhuǎn)90°，而且是在極短時間內(nèi)，（0.05秒左右）完成的，撥指對導軌及作物的撞擊速度以及加速度都較大，其運轉(zhuǎn)不如傾斜型平穩(wěn)。導軌進口處的安裝精度要求較高，左右撥指也不能互換,該裝置適合于行距較窄的作物收獲，（130～200mm）,可避免作物產(chǎn)生破穴分禾,致使矮稈作物橫向傾斜過大,造成漏割或落穗損失.而日本水稻是寬行(300～330mm)栽插,聯(lián)收機對行收獲,且高(750～900mm),故普遍采用傾斜面型.1/14/2023101※垂直面型在鏈盒和割刀間裝有上下兩個撥禾齒輪,起輔助扶禾作用,莖稈在撥禾齒輪扶持下被切割后,立即由橫向輸送鏈沿直立擋板導入送到割臺一端,而后轉(zhuǎn)90°彎過渡到中間輸送鏈提升再交給脫粒夾持器.(二).撥指尖的運動軌跡如圖ab曲線段為摟禾軌跡，bc直線段為其扶禾軌跡。設下鏈輪中心在地面的投影點為O，x指向機子前進方向，y

軸垂直向上。圖9-32傾斜面型扶禾器撥指間的運動軌跡1/14/2023102撥指尖在最下位置的a處為起始機位。其軌跡方程為：當時，摟禾軌跡方程為：時，當扶禾軌跡方程為:為下鏈輪轉(zhuǎn)角；r為下鏈輪半徑；l為撥指長度H為撥指最下位置時的離地高度1/14/2023103（三）扶禾作用：傾斜面型和鉛垂面型扶禾軌跡均為一直線。直線的方向決定于撥指線速度和機器前進速度的比值（或k）。如圖9-33所示，稱為扶禾速比。（邊角關(guān)系，正弦定理）

（三角函數(shù)推倒公式）圖9-33撥指運動速度三角形1/14/2023104討論：1.當扶禾軌跡的方向角與倒伏角的傾向相反時，撥指都有將莖稈倒伏角減小的扶禾作用。①.順收割的倒伏角為負，逆收割的倒伏角為正。②.撥指絕對速度與鉛垂線的夾角偏向前進方向為負，偏向后為正。a）b）圖9-34撥指的扶禾作用簡圖ab1/14/20231052.當與的傾向相同時，如，撥指有撥禾作用。c）d）cd1/14/20231063.當時，則撥指將產(chǎn)生使莖稈倒伏角加大的壓禾作用。e）f）1/14/20231074.當莖稈扶起的最終傾角與方向角相等時，莖稈的傾角再也不會改變了。5.順割時，莖稈由一個撥指自下向上將其扶起；逆割時，同一根莖桿要經(jīng)多個撥指的作用，直至有一個撥指進入莖稈的下部，才將莖稈自下向上推扶起來。造成對谷物的多次沖擊作用，是造成逆割損失的原因。（四）撥指的速度撥指在伸出摟禾、扶禾和縮進鏈盒的過程中，由于對作物穗部的沖擊，梳刷作用，會落粒損失。落粒損失的大小與撥指的速度、作物品種、作物成熟度有很大關(guān)系。對于小麥和粳稻：；稻：其計算公式：；r,n分別為上鏈輪的半徑和轉(zhuǎn)速。1/14/2023108撥指尖在下鏈輪處的圓周速度比要大的多，傾斜面型撥禾器撥指尖的回轉(zhuǎn)速度與上鏈盒導軌的起始部位的設計有關(guān)?？捎脠D解法求得。當時，撥尖速度可近7m/s。伸指摟禾的速度過大，會造成將莖稈擊倒或彎折，造成漏扶損失。圖9-35逆割時撥指對穗頭的沖擊次數(shù)1/14/2023109（五）扶禾方程（扶禾器的總體配置和參數(shù)決定）設撥指由開始撥禾的E點移動到扶禾終點C所經(jīng)歷的時間為T，莖桿被扶成傾角為βn的狀態(tài)，割刀向前運動，則將谷物在扶持狀態(tài)下切割。為了作圖直觀起見，利