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文檔簡介
1、第七章 扶禾裝置一、 教學目的要求掌握扶禾裝置的類型、結構和特點,偏心撥禾輪與扶禾器的結構和運動參數分析。二、 教學重點偏心撥禾輪、扶禾器的運動參數分析。三、 教學難點偏心撥禾輪、扶禾器的運動參數分析。四、 計劃學時 本章計劃4.5學時,其中4學時多媒體教學,0.5學時實驗課教學。第一節(jié) 概 述作物經切割器割斷后仍保持近于直立狀態(tài)運送的割臺稱立式割臺。立式割臺用于扶起、理齊、切割及直立輸送。由于在立式割臺上,撥禾輪易和輸送裝置發(fā)生干涉,因此立式割臺一般與鏈條撥指式扶禾器(簡稱扶禾器)相配。立式割臺通常由扶禾器、輔助撥禾裝置、切割器等部件組成。扶禾裝置的類型、結構和特點:一、 撥禾輪1. 普通撥
2、禾輪l 適用直立或輕度倒伏作物(倒伏角<30°);l 結構簡單、工作可靠。2. 偏心撥禾輪l 用摟齒代替撥禾板,用偏心機構使摟齒作平面平行運動,從而減少對穗頭的打擊和摟齒上提時的挑草現象;l 可適用于倒伏嚴重的作物(倒伏角<60°),應用廣泛。二、 扶禾器1. 傾斜面型扶禾器l 鏈條在一個傾斜面內回轉;l 莖稈的歪斜較大,不利于收獲窄行距和矮稈作物;l 收獲作物的整齊度較高;適合半喂入脫粒的需要;l 割臺傳動復雜。2. 鉛垂面型扶禾器l 鏈條在一個鉛垂面內回轉;l 對作物橫向推斜小;l 結構簡單;收割作物整齊度不夠好。第二節(jié) 偏心撥禾輪偏心撥禾輪的特點是:用摟齒
3、代替撥禾板,用偏心機構使摟齒作平面平行運動,從而減少對穗頭的打擊和摟齒上提時的挑草現象。偏心撥禾輪的結構及工作原理:偏心控制機構:可調整、改變摟齒的傾角。雙曲柄機構:控制摟齒作平面運動。一、 撥禾輪運動軌跡普通和偏心撥禾輪的結構不同,但是它們的運動軌跡是相同的。(一) 運動性質:撥禾輪最外一點的絕對速度;機器前進速度; 撥禾輪最外一點圓周速度。(二) 作圖法分析其軌跡:1、已知:、 (轉數)、 (半徑)。在長度上分十二等份, 。撥禾輪每轉一等份時間間隔機器前進的距離。2、作圖方法如下:(一) 解析法求撥禾輪的運動軌跡:由圖分析可得:位
4、移方程: 其中:R撥禾輪半徑撥禾輪角速度H撥禾輪軸距割刀的距離h割刀離地面的垂直距離對上式分別求導可得到速度和加速度方程。因此有撥禾速度比:壓板在A點進入作物后,要把作物引向割刀,因此,在圖中要求從A點開始到割刀切割作物為止的曲線水平速度與機器前進速度相反,不然就不能起到導禾作用。1、分析:撥禾速度比增大則撥禾輪余擺線的寬度增加,其作用的范 圍增加,但是它不可過大,主要受兩個方面的影響:(1) 一定時,撥禾輪速度比增大,增大,壓板對作物的沖擊力增大從而導致落粒損失增大。因此,在割小麥時 小于3米/秒;割水稻時 小于1.5米/秒。另外,當較高時為了使不超過速度極限,撥禾速度比應相應減小。(2)當
5、較低時。在小于速度極限的情況下,增大撥禾速度比是可能的,但不宜過大否則損失加大,易引起反彈現象?;貜棳F象:以轉軸安裝在割刀的正上方為例,工作速比增加導致擺扣寬度增加。相鄰兩個壓板的作用范圍相重疊,K點的作物先被第一塊壓板引向割刀,由于很快。當莖桿位于向后的切向位置時(莖桿與環(huán)扣相切,軸心在O1點),割刀留在C1的位置,未能切割莖桿,壓板上提,莖桿回彈。一直到第二塊壓板重新扶持后在C2點才被切割,這種擊禾動作是徒勞的,造成禾桿紊亂,損失增加。2、 撥禾速度比的選?。焊鶕魑锏钠贩N、掉粒難易、收獲方法、壓板數和作業(yè)速度確定。(1) 壓板數加大,則易掉粒。取小值。(2) 增大, 取小值。減小, 取大
6、值。(3) 作物成熟度低時用大值,當成熟度高時用小值。二、 撥禾輪的設計參數(一) 撥禾輪安裝高度及其調節(jié)范圍1、當壓板進入谷物時,垂直向下,減小掉粒損失。得到: L作物高度2、支持切割時,壓板應打在谷物重心上,有利于作物鋪放。穩(wěn)定鋪放條件:由圖可知一般?。嚎梢詽M足上述條件。3、安裝高度調節(jié)范圍:一般范圍:(二) 撥禾輪的直徑:根據H的選取條件可推出D的計算式。鉛直插入: 穩(wěn)定鋪放:(最小值) 聯立兩式得:(最大值) 分析:D增大,則導禾性能好,高、矮桿的適應性好。但D太大時,機構加大,需使軸心前移,否則撥禾輪與割刀工作失調。D減小,扶持作物少,鋪放不整齊。 所以:在割小麥時,
7、; 在割水稻時, (全喂入大中型機械); (小型)。 另外:當割臺為攪龍運送時,D取小值,以免與割臺相碰。當割臺為平臺運送時,D可取大值。(三) 撥禾量和撥禾輪的作用程度:1、 撥禾量: 撥禾輪進入谷物到支持切割這段時間內作用谷物的范圍,用表示。壓板在A1點接觸谷物,割刀位于C1位置。壓板運動沿著A1A2曲線將谷物導向割刀。當轉到A2點和軸心位于同一垂線上時,割刀由C1點到C2點,軸心處于割刀的正上方。此時割刀開始切割在壓板扶持下生長在F點的作物。之后,隨機器的前進,割刀把受到壓板推導下的KF這段內的谷物全部割下。即為撥禾量。其值越大作用到的谷物越多,撥禾輪的作用性能越好。正好等于余擺線擺扣寬
8、度的一般。于是得:由此可見:值僅與的值有關。2、 撥禾輪作用程度:撥禾輪轉一圈與這段時間內機械前進距離的比值,用表示。 S撥禾輪轉一圈機器所前進的距離;Z撥禾輪的壓板數;壓板剛進入谷物時撥禾輪相對于水平軸的轉角。的意義: 表示在壓板扶持下切割谷物的百分數。現有機器上小于1。通常 。這說明有百分之五十的谷物是在自由狀態(tài)下被切割的。對鋪放不利,應盡量減小自由切割區(qū),也就是增大的 的數值。缺點: 增大,則壓板數和撥禾輪速度比增加。壓板數太多,則結構復雜,且增加打穗的次數,掉粒率增加。一般,但是如果太大, 增加,損失加大,且產生"回彈"現象,對切割不利。所以, 大小為50為宜。(四
9、) 撥禾輪的轉速: 聯立上面兩式:得:上式說明:當確定后通過上式計算轉速的值。說明:應根據機器的生產率、割幅、動力等因素決定。由于作物狀態(tài)的不同,則需要更換不同速度的 。為使撥禾輪有最佳的工作性能,即要求撥禾輪的轉速能調整。其方法為:1、 更換撥禾輪的傳動帶輪。2、 在撥禾輪的傳動中導入無級變速。(五) 撥禾輪的功率消耗:其功率消耗可以按下面公式計算:P撥禾輪壓板單位幅寬的阻力。一般。B撥禾輪的寬度。撥禾輪的圓周速度。(六) 撥禾輪的水平調節(jié)對工作質量的影響:水平調節(jié),不僅對壓板的作用范圍有影響。且對鋪放質量和作物的適應性也有影響的。以撥禾輪三個位置來分析其影響: 軸心在割刀正上方 軸心前移一
10、個距離 軸心后移一個距離說明:扶倒能力。鋪放作用。谷物切斷后,隨壓板作以O為圓心,R為半徑的圓運動。扶倒角為扶倒的極限值,當禾桿傾角>時,不能扶正。鋪放角:鋪放角的最大值。前移時: 2>1,扶倒能力; 2<1,鋪放作用后移時: 3<1,扶倒能力; 3>1,鋪放作用(七) 撥禾輪的調整:高度調節(jié):為提高撥禾輪的適應性,應使安裝高度有調節(jié)的范圍HLmaxLmin.一般,H200600mm水平調節(jié):因為,倒伏角與鋪放角是一對矛盾。一般X200300mm. 偏角調整:壓板的摟齒傾角可以調節(jié),以適應作物的側倒和前倒。側倒時
11、:摟齒的后傾角為15°30°。后倒時:摟齒的前傾角為15°30°。方法:調節(jié)偏心圓環(huán)相對撥禾輪軸心的位置來實現。轉動偏心調節(jié)板(有一扇形排列孔)的相對高度,然后固定在機架上即可。第三節(jié) 扶禾器一、 扶禾器的特點:利用鉸鏈在鏈條上的撥齒運動到地面從作物的根部插入,由下向上運動將作物扶起,其特點有:1、扶倒能力強,75°以內倒伏作物均可扶起。2、有梳理、整齊作物莖稈的作用。3、能保持莖稈直立,禾層均勻不亂,適用于立式割臺。二、 分類:(一)垂直面型:鏈條的回轉面與地面垂直,兩平面的交線與機器方向一致。但兩輪的中心線與水平面有一個傾角。特點:鏈條的側
12、面進入作物叢,鏈條的左右兩邊鉸接有撥指。破穴分禾時,推移程度小,適用于窄行、矮稈作物。撥指伸出橫向轉90°,沖擊力大,易掉粒、斷撥指。(二)傾斜面型:鏈條的回轉面與地面形成一定的角度,兩平面的交線與機器前進方向一致。特點:鏈條的正面進入作物叢,相鄰兩鏈條的撥指成對出現。撥指結構簡單,運動平穩(wěn),對作物沖擊力小。破穴分禾時,推移禾稈的情況嚴重,僅適用于寬行、高桿。三、 扶禾器的工作原理(一)撥指的絕對運動速度:Va=Vb+Vm由撥指隨鏈條運動的線速度Va和Vb所合成。Va撥指的絕對速度;Vb撥指的線速度(二)扶禾速度比K:1、定義: K= Vb/Vm扶禾軌跡為一直線,其決定于K及。方程如
13、下: Vb機組前進速度由上兩個方程聯立推導出:2、方向角與K及的關系:假設:Va的方向與垂線的夾角與Vm方向一致為;Va的方向與垂線的夾角與Vm方向相反為;Va的方向與水平面的夾角為 。 扶禾階段撥指的扶禾軌跡為一條傾斜直線。(三)撥指軌跡的間距H1、定義:相鄰兩撥指在靠近地面時相繼伸出鏈盒的時間間隔內機器前進的距離。2、計算式:S相鄰兩個撥指的距離,一般為300毫米。3、分析:H為被扶起的作物越少,扶倒作用好。H為被扶起的作物越多,扶倒作用差。(四)扶禾器的工作分析:收割倒伏作物時,有順割和逆割兩種情況。順割倒伏方向和機器前進方向相同。逆割倒伏方向和機器前進方向相反。(1)的定義。符號規(guī)定:
14、作物的倒伏角,莖桿根部與穗基的連線與鉛垂線的夾角。倒向Vm方向為"-"相反為"+"。(2)工作分析:任何扶禾過程,都使倒伏角向扶禾軌跡方向角靠近最后使。雖然撥指繼續(xù)運動,但莖桿傾角不會改變。不能太大一般為:0±7°。 (a)拉扶 (b)拉扶 (c)推壓 (d)推扶 (e)推扶 (f)拉壓順割時,撥指在莖桿的根部前面,一個撥指可扶起。逆割時,撥指在莖桿的根部后面,幾個撥指才可以扶起。(先與穗部接觸,后脫離。最后由一個撥指扶起,打擊次數多,掉粒率較高)。與符號相反時,有扶禾作用扶禾軌跡分界線:根部在軌跡前,穗部在后,莖桿被推動。 根部在軌
15、跡后,穗部在前,莖桿被拉動。希望K是變化值:易掉粒時,Vb減小,K變小。順割時,K變大些。 大時,K也要大些。(五)扶禾器的結構參數和運動參數:1、鏈條回轉平面傾角:垂直面型60°65°傾斜面型70°78°。 過大,雖然割臺短而緊湊,但Vm要低些。扶禾器易把橫向倒禾推倒。 過小,扶禾器前伸量加大,使機組的長度增加。2、撥指長度:Lo90120mm 或 Lo(S-)/2,S=300mm;=20mm。如果過大,則產生漏撥。3、開始扶禾時撥指離地高度h1:h15060mm。h1減小,對扶禾有利,但易碰到地面,通常與割刀在一個平面。4、 莖桿的扶持長度:Hf(0
16、.71)L。L為作物高度。(扶禾撥指扶于作物的重心之上,在2/3L處。)5、 最大扶禾角:45°<<80°。6、 下鏈輪中心距地面高度:h0150mm。7、 撥指間距:b=300330mm。b減小,扶禾性能好,但是結構復雜與穗頭的沖擊過多,易落粒。8、 割刀尖端與下鏈輪的水平距離:e=230300mm。e減小,莖桿未扶起便被切割,影響整齊輸送。 e加大,機器尺寸加大,撥指越過穗部,還沒被切割,失去了扶禾作用。9、 撥指速度:Vb0.651.1m/s。隨脫粒難易程度、成熟程度,倒伏程度和高矮程度變化。 對于易脫粒或是矮稈Vb應小一些。 對于嚴重倒伏的作物Vb應大一
17、些。第八章 切割裝置一、 教學目的要求掌握切割原理和方法,穩(wěn)定切割條件,各種切割器的構造及驅動機構的特點,割刀和切割圖的運動分析。二、 教學重點切割過程中的力學分析,往復式切割器的運動分析,切割圖分析。三、 教學難點切割過程中的力學分析,往復式切割器的運動分析,切割圖分析。四、 計劃學時 本章計劃4.5學時,其中4學時多媒體教學,0.5學時實驗課教學。第一節(jié) 概 述收獲機械上采用的切割裝置又稱為切割器,它的功用是將田間作物全部整齊地割斷。它是重要的通用部件之一。 對切割器的性能要求是:割茬整齊、不漏割、不堵刀、不推倒谷物、不扯斷和撕裂莖稈、切割造成的損失小
18、和功率消耗少。在收割水稻、大豆和牧草時,還特別要求能進行低割,以減少損失,增加收獲。 切割器的分類:一、 按收獲作物莖稈粗細分細莖稈谷物切割器往復式;圓盤回轉式;甩刀回轉式粗莖稈谷物切割器圓盤回轉式;甩刀回轉式二、 按割刀運動形式分(一)固定式切割器(人力切割器)。(二)往復式切割器:根據其功用和結構的不同,分成五種型式:型適用于割草機 型適用于谷物收獲機械(帶摩擦片) 型適用于谷物收獲機械(無摩擦片) 型適用于谷物收獲機械(帶整體式無定刀護刃器) 型適用于收割水稻為主的小型稻麥收割機和半喂入聯合收割機特點:1、結構簡單,切割性能好,割幅不限;2、切割速度低;3、往復慣性力大,引起機器振動,且
19、功耗也大。(三)回轉式切割器:根據割刀的型式可分為: 直線型 曲線型 鋸齒型特點: 1、切割速度高,切割能力強,多用于割草機上; 2、回轉慣性力易平衡,機器振動??; 3、受直徑限制,割幅較小,圓盤型動刀壽命短,維修費用高。第二節(jié) 切割原理和方法一、 切割方法:(一)根據切削方向和切削面與莖桿軸線的關系分: 正切:切割方向和切割面都與莖稈軸線垂直。 特點:切割阻力和功率消耗最大。 斜切:切割方向與莖稈軸線垂直,但切割面與莖稈軸線偏斜。 特點:斜切的切割阻力和功率消耗為正切的70%。 削切:切割面和切割方向都與莖稈軸線偏斜。 特點:削切的切割阻力和功率消耗為正切的40%。正切 斜切 削切(二)根據
20、刀刃是否產生沿刀刃線方向的運動分: 砍切:刀刃沿垂直于刃線方向切入莖稈。 滑切:刀刃沿與刃線垂線成一偏角方向切入莖桿,省力。,P切割阻力,S滑切長度。(三)滑切省力的原因:1、微觀上:刀刃呈鋸齒形(光滑刀刃亦高低不平),滑切時產生鋸條的作用,將莖桿逐層切割。2、宏觀上:滑切刃角小,刃口鋒利,省力。正切時:tgi=AB/BC; 滑切時:tgi'=AB/BD;因為BD>BC,所以i'<i,故省力。二、 有支持切割和無支持切割:(一)無支持切割切割時除動刀外無其它部件支持切割。條件:動刀片具有相當高的速度,多用于牧草切割機上,切割速度高達4050m/s。(二)有
21、支持切割切割時除動刀外還有其它部件支持切割。單點支持切割:動、定刀片。 條件:刀片間隙合適,否則不能正常工作。雙點支持切割:帶護刃器的動、定刀片。特點:刀片的間隙可適當的加大,以減少磨損。三、 切割過程的力學分析:(一)無支持切割過程:割刀以一定的力和速度作用于莖稈,莖稈以自身的剛度()和慣性力(作物的全長上慣性力不同,用這些力的合力)( )抵抗這一作用力,使刀刃切入作物將莖稈切斷。割刀的切削力滿足: 莖稈的抗彎反力作物慣性力的合力 莖稈的切割阻力當,不能正常工作。切割特點: 切削速度高,回轉式割刀速度達1020m/s。牧草收割機為4050m/s。(二)單點支持切割過程:1、有定刀配合,莖稈的
22、抗彎反力增加,速度可降低,為11.5m/s.因為:,2、刀片間隙不能太大。否則,不能正常工作。(三)雙點支持切割過程:1、定刀配帶護刃器工作。莖稈在雙支持條件下被切割,抗彎阻力又有所增加。2、刀片間隙可放寬,刀片的磨損減小。四、 鉗住莖稈的條件:往復式切割器是將作物莖稈夾持在動、定刀片之間進行切割的。要保證割刀能正常切割,必須使動、定刀片在剪切前的瞬間先將莖稈鉗夾住。動刀片的結構參數有:切割角、刃部高度h、刀片寬度b。刀片的切割速度為v時,砍切速度:滑切速度:由此可看出, 角過大時,莖稈沿刃線向外滑動,不能保證切割。動、定刀片兩刀刃與莖稈接觸點A、B處有正壓力N1、N2 ,摩擦力F1、F2 ,
23、將N1、F1合成為R1,將N2、F2合成為R2,切割時鉗住莖稈的條件為:兩刃口作用于莖稈的合力R1、R2必在同一直線上。因為:;。式中:動刀片對莖稈的摩擦角; 定刀片對莖稈的摩擦角。圖中的OAB可看出:;。以上兩式聯立可得鉗住莖稈的條件為:式中:動刀片的切割角;定刀片的切割角。結論:鉗住莖稈穩(wěn)定切割的條件是動、定刀片切割角之和必須小于它們與莖稈的摩擦角之和。動刀刃為齒形,增加了動刀與莖稈之間的摩擦角。1、水稻與帶齒動刀片的摩擦角為41°;2、水稻與光刃定刀片的摩擦角為16°。國標規(guī)定:;第三節(jié) 往復式切割器1.標準型l 切割速度高,切割性能好,粗細稈均適應l 割時莖稈傾斜較
24、大,割茬較高l 國內外廣泛使用2.雙刀距行程型l 割刀往復運動頻率低l 慣性力較小l 適用于小型收割機3.低割型l 莖稈橫向傾斜量小、割茬較低,對收割大豆和牧草較有利l 切割時割刀速度利用段較低,在莖稈青濕和雜草較多時,切割質量差,割茬不齊并有堵刀現象。我國的標準:采用標準一型:可分為:型:割草機適用,動刀片為光刃,定刀片為齒刃。刀片水平向前傾斜6°30,護刃器為單齒,有摩擦片。型:適用谷物收獲機械(新機型推薦使用)。動刀片為紋齒刃,護刃器為雙齒,有摩擦片。型:適用于谷物收獲機械,動刀片為紋齒刃,護刃器為雙齒無摩擦片。往復式切割器由往復運動的割刀和固定不動的支承部分組成。一、運動部分
25、1.動刀片呈六邊形,其前端是平的,稱為前橋,當刀片修磨后可保持原有的高度。刀片分為光刃和齒刃兩種。光刃:切割省力,但容易磨鈍,主要用于割草機,刃角i=19°。齒刃:切割功耗大,但較耐磨,收割機上多采用,刃角i=23°25°。材料:多采用工具鋼(T8、T9),刃部熱處理,寬度為1015mm,淬火區(qū)硬度為HRC5060,心部為HRC<35。2.刀桿用來連接動刀片,刀桿應平直,動刀片的鉚裝要牢固,緊密,鉚在刀桿上的動刀片應在同一平面上;用35號冷壓扁鋼制造。3.刀桿頭與曲柄連接。二、固定部分1.定刀片(固定底刃)作用:鉚接在護刃器上,作為切割的支承刃,與動刀片配合
26、形成切割副。形狀:長條形,刃角i=60°。光刃動刀片配齒刃定刀片,齒刃動刀片配光刃定刀片。若都是光刃則容易滑掉,都是齒刃則無滑切作用,切割費力。國外有的無定刀片,由護刃器支持面起支承切割的作用。2.護刃器作用:支承切割 將待割作物分成小束 保護割刀。形狀:流線形向下彎曲,有單雙齒之分,單齒易損,但安裝調整困難。3.壓刃器作用:和護刃器一道固定于護刃器梁上,保證動定刀片間的合理間隙。材料:低碳鋼,利用其彎曲變形來調整刀片間隙。安裝位置:每米割幅一般應有2個。4.摩擦片作用:構成割刀導向槽,承受切割時的壓力,避免刀桿對護刃器的磨損,磨損后可換面使用。材料:工具鋼或65Mn,并進行熱處理。
27、第四節(jié) 往復式切割器的傳動機構一、 分類:傳動機構的作用是把回轉運動變?yōu)楦畹兜耐鶑瓦\動。由于機器的總體配置和傳動路線不同,傳動機構種類很多。按結構原理不同,可分類如下:曲 柄連桿機構一線式曲柄連桿機構其曲柄、連桿及割刀在一個垂直平面內運動結構簡單,但橫向占據空間大,只適用于側置式收割機和割草機轉向式曲柄連桿機構在前置式收割機上常置于割刀的后方,并在側方設擺叉及導桿驅動割刀運動在自走式聯合收獲機上采用曲柄滑 塊機構結構簡單,占據空間小,但滑道磨損較快用在中小割幅的前置式收割機上擺 環(huán) 機 構結構緊湊,鉸鏈少,使用可靠,但造價高在谷物聯合收割機上應用行星 齒輪機構無側向運動,磨損小,振動小,可提高
28、割刀速度結構緊湊,適用于各種配置的收割臺上采用二、 擺環(huán)機構主軸MM的一端折轉角,稱為斜軸。斜軸上有軸承。軸承外面套有帶雙銷軸的擺環(huán),擺叉與雙銷軸鉸接。主軸軸線、擺環(huán)軸線和擺叉軸線三者交于點O。主軸MM轉動時,擺環(huán)不轉,繞其中心O點做球面擺動。1、起始位置:擺環(huán)與圖面垂直,擺環(huán)銷軸的軸線AA與鉛垂面傾斜角(稱為擺角)。2、主軸轉過90°時,擺環(huán)與圖面成一傾角(90°),而軸線AA變?yōu)榇怪蔽恢谩?、主軸轉至180°時,擺環(huán)又與圖面成垂直,軸線AA擺至垂線的另一側成角。4、主軸轉至270°時,軸線AA又成垂直位置,擺環(huán)與圖面成(90°+)的傾角。5
29、、主軸轉至360°時,恢復原狀,如此循環(huán),把回轉運動變成往復運動。擺動范圍是2角(擺環(huán)帶動擺叉、擺叉軸、擺桿、導桿做往復運動,從而帶動割刀做往復運動。)三、 曲柄回轉的方向1、 立式曲柄連桿機構工作過程中,刀桿水平面內的垂直方向受到兩個力的作用。驅動力的側向分力N與機器前進方向相反的禾桿阻力F。曲柄順時針轉動時,驅動力P的側向分力N無論在任何位置總是向前抵消了禾桿對刀桿的壓力。減少了刀桿側面所受的力,從而摩擦阻力減小。曲柄逆時針轉動時,則分力N向后,阻力增加,對切割不利。2、 臥式曲柄連桿機構曲柄順時針轉動時,分力N向下,保證了動、定刀片間的正常間隙,對切割有利。曲柄逆時針轉動時,分
30、力N向上,加大了動、定刀片間的間隙,對切割不利。結論:立式曲柄連桿機構,連桿沿割刀的驅動力的分力N要向前(與機器前進速度相同),抵消了禾桿對刀桿的作用力,有利切割。臥式曲柄連桿機構,連桿沿割刀的驅動力的分力N要向下,以保證動、定刀片間的正常間隙,有利切割。第五節(jié) 割刀的運動速度和速度的合理利用一、 割刀的位移、速度和加速度的解析法:曲柄連桿機構:1、對置式: 假設:連桿和曲柄比較為無窮大,則割刀的運動可看成是曲柄銷A在割刀運動線上的投影,即為一簡諧運動。以曲柄軸心為原點,X軸向右為正,Y軸向上為正,曲柄在第二象限水平位置為起始相位角??傻茫何灰品匠蹋核俣确匠蹋杭铀俣确匠蹋焊畹段灰?、速度、加速度
31、與曲柄轉角的關系t0°90°180°270°360°x-r0+r0-rVx0+r0-r0ax+r²0-r²0+r²變化曲線2、偏置式(1)行程:l連桿長度;r曲柄半徑;e偏心距上式化簡后得:由左式可知 :這說明偏量的曲柄連桿機構與非偏量的相比,行程有所增加。當:l=5r,e=2r時,s=2.04r,行程加大4。(2)位移:按二項式展開:取前兩項:因為r/L很小,將含r/L二次方以上的項略去。代入上式可得:(3)速度:(4)加速度:二、 圖解法:(對置式) 位移:速度:加速度:可得出:化簡:上式說明:Vx與位移x關系
32、為一橢圓,長軸為r,短軸為r,將長軸按比例縮小(比例為1/),則兩者的關系為一圓,此時圓弧上任意一點對水平線的高度與比例尺的倒數的乘積,即為該點的割刀速度。由圖可以看出割刀速度的變化規(guī)律:當t=0°時,(曲柄銷在左上點的位置):Vx0,Vx。當t=90°時,Vxmax,隨后Vx。當t=180°時,Vx0?;爻虝r也是一樣,曲柄轉一周,割刀行程為2s。三、 切割速度的合理利用通過分析得到切割運動速度的變化規(guī)律,在一個行程中,由小到大,后由大到小。為便于切割,減小切割阻力,設計時應做到當割刀運動到高速度范圍內時進行切割,這樣才能避免由于速度過低而撕裂莖稈的現象,使切割阻
33、力加大。故設計時應保證曲柄銷在左右止點時,動、定刀片的中心線應重合,這樣才能得到較高的切割速度。以為例:起始位置為a0c0(動刀),速度為0。開始切割a1c1(動刀)。此時,待割的作物由動刀刃口推到定刀刃口開始接觸,即開始切割,速度為Vs。切割終了,動刀片的尖端c0與第二個定刀片接觸,速度為Vz。繼續(xù)向右運動到動刀片的中心與定刀片的中心重合為止,速度為0,這樣切割速度的范圍在Vs和Vz之間(它們之間是割刀速度的最大范圍,對切割有利。)注:當偏向右,過早切割,Vs點左移,速度。當偏向左,滯后切割,Vz點右移,速度。結論:正常切割的必要條件是:正確安裝割刀,使曲柄銷在左、右止點時動、定刀片中心重合
34、。正常切割的充分條件是:割刀的平均速度,動、定刀片的間隙,刀片的幾何形狀等。第六節(jié) 割刀平均速度和曲柄平均速度一、 概念:(一)割刀的平均速度割刀在整個行程中的平均速度Vcp。(二)平均切割速度(Vjq)割刀在切割過程中(Vs與Vz之間的這段切割莖稈時間內)的平均速度。二、 割刀的平均速度Vcp:(一)實驗表明:切斷禾桿的最小速度是0.6m/s,當速度<0.6m/s時出現撕裂和拉斷現象,使阻力加大。(二)計算方法:曲柄每轉一周,割刀做兩個行程的運動。r曲柄半徑(m);n曲柄轉速(r/m);s割刀行程(m)。注:不可用來計算割刀的平均速度。割刀的速度不可太大。否則,慣性力、機器的振動和功耗
35、都將增大。割刀的速度不可太大。否則,慣性力、機器的振動和功耗都將增大。一般:大、中型收割機:小型收割機:立式割臺割曬機:三、 曲柄的平均轉速:割刀的平均速度確定后,可計算出曲柄的轉速:第七節(jié) 割刀速度與機器前進速度的關系一、 割刀的進距H定義:曲柄轉半圈或動刀片走完一個行程S時,機器前進的距離。二、 割刀的絕對運動軌跡絕對運動軌跡是一復合運動:(一)機器前進速度直線運動。(二)刀片相對機器的往復運動。因為: 得到: 所以可得: 三、 切割圖三種切割區(qū)l 一次切割區(qū)(區(qū))此區(qū)的作物被動刀片推至定刀刃線上,在定刀片支持下切割。特點:多數莖稈沿割刀運動方向傾斜,叫“橫向傾斜”,但傾斜量較小,割茬較低
36、。l 重割區(qū)(區(qū))割刀刃線在此區(qū)內通過兩次,有可能割過的割茬再割一次。特點:功率消耗增加。l 空白區(qū)(區(qū)) 割刀刃線沒有通過此區(qū),該區(qū)的谷物被割刀推向前方的下一行程的一次切割區(qū)內被割斷。特點:莖稈出現“縱向傾斜”,且傾斜量大,割茬較高;成束切割,切割阻力較大。分析切割圖:1、空白區(qū)和重割區(qū)對切割不利,應減少其面積;2、兩區(qū)與割刀進距有關:H切割圖形長空白區(qū),重割區(qū); H切割圖形短空白區(qū),重割區(qū)。3、兩區(qū)與刀片刃部的高度h的關系:h空白區(qū),重割區(qū); h空白區(qū),重割區(qū)。正確選擇H 、H與h的比例關系很重要,一般情況:谷物收割機:H=(1.22)h ;谷物聯合收割機:H= (1.53)h。結論:三個
37、區(qū)內作物產生的傾斜量不同,割茬不一致;H、t0、h與三個區(qū)的面積有關,會影響割茬的傾斜量:H、t0、h割茬傾斜量降低割茬。四、割茬高度分析:作物位置不同,割茬高度也不相同,以靠近刀片邊緣的一排作物為例。ab段:“橫向彎斜”狀態(tài)下切斷。bc段:直立狀態(tài)下切斷cd段:縱向彎斜狀態(tài)下切斷。五、彎斜量的確定:(1)縱向彎斜量q。(2)橫向彎斜量q。設ab段的莖稈沿刀刃軌跡切線方向傾斜,先求切線的斜率。動刀片的運動方程:任意一點的斜率:在拐點的斜率最?。旱茫涸诠拯c處作物切線與水平線成min角,量取切線與兩定刀刃交點的距離即為橫向彎斜量的長度q。根據彎斜量q、q,用作圖法可求出相應的割茬高度。q橫向彎斜量
38、;q縱向彎斜量;h0割到離地面高度。分析:“橫向彎斜量”:決定于t0和H。t0、Hq?!翱v向彎斜量”:與區(qū)的面積成正比,與動刀片的高度h成反比。結論:切割過程中,在這三個區(qū)作物產生彎斜量不同,故割茬不一致。H、t0、h與三個區(qū)的面積有關,會影響割前彎斜量。t0、H、h割前彎斜量割茬。六、臨界切割速度比切割速度比:過小,割茬不齊,切割質量下降(折斷和拉斷現象多);過大,發(fā)生重割,振動加劇。臨界切割速度比達到整齊割茬的最小切割速度比。在曲線以上時為理想狀態(tài);在曲線以下時為不穩(wěn)定狀態(tài)。 曲線1、2、3為臨界切割速度比。在割茬不同時,不同,割茬越低,越大。隨Vm變化而變化,隨V
39、m加大,適當降低。實驗數據:時,割茬高度差0mm; 時,割茬高度差14mm。對于水稻收獲機械:。第八節(jié) 切割器的受力及慣性平衡一、割刀工作時的受力分析:1、切割阻力:Pq·B·gq 每米割刀長度的切割阻力,一般q4050 Kg/m。B 理論割幅寬度(m)。2、割刀各接觸部分的摩擦力:FmH·g·fmH每米割刀的質量,通常mH2.3 Kg/m。L 割刀的全長。g 重力加速度。f 割刀對鐵的摩擦系數。3、割刀往復運動質量不平衡引起的慣性力:QmH·L·axax 割刀的加速度。因為割刀承受的最大作用力R=P+F+Q,切割器安裝良好,慣性力和
40、摩擦阻力所消耗的功率為0.11千瓦/米(約每米割刀長度上有98118牛頓的阻力)。當振動加劇時,功耗還要加大。二、切割的慣性力平衡(一)產生慣性力的原因:1、割刀作往復運動,速度按一定規(guī)律變化,產生加速度有慣性力。 2、連桿作平面運動的慣性力。 3、曲柄銷產生的慣性力(曲柄作回轉運動)。(二)慣性力的平衡:1、回轉運動不平衡質量引起的慣性力:mg 曲柄銷的質量。連桿的質量,設的1/2參加曲柄銷上作回轉運動,1/2參加到割刀上作往復運動。2、往復運動不平衡質量引起的慣性力:割刀的質量。3、平衡:一般情況下,利用裝在曲柄盤上的一個平衡配重,可以平衡全部的回轉慣性力PB和部分的往復慣性力PA(1/3
41、1/2),但是同時又在垂直方向上產生了不平衡。(往復運動的慣性力大小和方向都是變化的,要平衡必須附加一套復雜的機構才可以,但是這樣既不經濟又沒有必要全部平衡。所以,一般中小型收割機只要部分平衡(1/31/2)即可。)(四)確定配重的質量:計算出PP后,可按如下公式計算配重的重量和配重塊的半徑:平衡重的質量。平衡重的半徑,一般。選定、中的任何一個,來計算另一個。第九節(jié) 切割器的功率消耗切割器的功率包括切割功率Nq和空轉功率Nh兩部分。空轉功率Nh包括兩部分摩擦消耗功率Nm和慣性力消耗功率Ng。即: NNqNh, NqVm·B·L0 /75V
42、m前進速度(m/s)。B 機器割幅(m)。L0切割每平方米莖稈所需功(Kg·m)。割小麥:L01020 Kg·m; 割牧草:L01020 Kg·m。Nh與切割器的安裝和技術狀態(tài)有關。一般每米割幅需要空轉功率為0.81.5馬力。第九章 輸送裝置一、 教學目的要求掌握輸送裝置的類型和特點,螺旋輸送器、揚谷器、刮板式輸送器的工作原理及運動分析。二、 教學重點螺旋輸送器、揚谷器的工作分析。三、 教學難點螺旋輸送器、揚谷器的工作原理和運動分析。四、 計劃學時 本章計劃4學時,其中4學時多媒體教學。第一節(jié) 概 述一、功用:在收獲機械上,要用各種輸送裝置將割下的作物、脫下的谷粒
43、、雜余以及脫后的莖稈等不同物料運往各工作部件,才能完成整機的工藝流程。二、分類:第二節(jié) 螺旋輸送器一、定義: 垂直于軸的一元線勻速作軸向移動的同時,又作軸向勻速轉 動所形成的曲面而成。二、分類:(一)低速:葉片圓周速度<2.8m/s,傾斜度小和水平升運時用。(二)高速:葉片圓周速度>2.8m/s,傾斜度大和垂直升運時用。三、結構參數:(一)螺距:S形成元線繞軸轉一圈時所移動的軸向距離。(二)內徑:r葉片最里面一點處的半徑,螺旋角為2,為最大。 (三)外徑:R葉片最外面一點處的半徑,螺旋角為1,為最小。四、攪龍的軸向移動速度:攪龍以繞軸轉動時,在半徑為r(任意)的O點處有一輸送物質點
44、,絕對速度Vn在不考慮摩擦時由Vo(切向速度)和沿螺旋面的滑移速度VAB(沿該點處切線方向)合成。與軸向成角,沿該點的法線方向,可由以上的圖解得到證明(法線與軸向交角為),或用方向余弦證明。當考慮摩擦,則偏離法線角為Vf方向。 Sn/60為螺旋線形成的運動速度,可見Vf小于此值。五、保證軸向移動的條件:VZ>01-f·tg>0 及 tg<1/f = 1/tg=ctg。 <90°:鐵皮與小麥的摩擦角為16°35。鐵皮與水稻的摩擦角為17°41。初<90°-18°=72°,則內徑處的值應
45、滿足2<72°。由上式可知:VZ是的函數(r、n一定時),可對VZ求導。令dVZ/d=0,可以得到物料軸向速度最大時的螺旋角max=/4-/2。 六、攪龍的生產率Q用積分法計算,理論上是VZ和橫截面的乘積,由于同一斷面上各點半徑不同,故又不同,VZ也不相等,所以用積分法。R葉片外徑。r葉片內徑。 輸送物容重,Kg/m³,N/m³。充滿系數,一般為0.20.4。K傾斜安裝時生產率降低系數。Q與S、R成正比,則S,RQ;但R結構龐大,S工作費力,功耗,所以不宜過大。降低系數K的取值K10.90.80.70.650.580.520.480.440.40.
46、340.3七、攪龍的功率消耗由兩部分組成:水平推送和垂直升運:Q 生產率,Kg/s;Lo攪龍長度;Wo谷粒運動阻力系數,一般Wo=1.2; 攪龍傾斜角度;安裝校正系數;當=45°90°時,N為水平輸送時的23倍。攪龍傾斜角度和安裝校正系數的一般取值0°25°30°35°40°45°11.051.131.21.321.4第三節(jié) 割臺攪龍及撥指機構一、結構與工作原理O軸帶動攪龍圓筒轉動,穿在圓筒上的撥指也跟著轉動,撥指的支點O1與攪龍中心軸有一偏心距OO1,所以運動到不同位置時,導桿可以伸出或縮進。二、作用:將割倒的谷
47、物從割臺一端向另一端輸送,然后換向90°轉送給輸送槽縱向輸送。三、主要參數的選取1、內徑d:dLmax-h, d(Lmax-h)/, d一般為300。2、螺距S: S=d·tg2。VZ=0,可得到水稻=45°-/2=45°-18°/2=36°時,VZmax。對割臺攪龍來說,S,輸送不均勻,故一般取2=19°21°。3、外徑D:D=S/(tg1),一般取1=10°17°,一般500mm。4、轉速n:A 畝產量,公斤/畝;Q 喂入量
48、,Kg/s;;Vm機器前進速度,m/s;B 割幅,m; 谷物中谷粒含量,一般取=0.3; 輸送物容重,一般取4555Kg/m³ ;K 傾斜系數,K=1;n 般為150200r/m。5、撥指機構設計:要求: 運動到最前方完全伸出最長,伸出攪龍外徑4050mm; 運動到上方應縮進,否則回草,為了不卡死,應高于內徑5mm。O1A=O1B=L(撥指長度),OO1=e(偏心距)O1A=e+r+5,O1B=R-e+(4050)因為: e+r+5=R-e+(4050),所以:第四節(jié) 立式割臺輸送一、作用:將割下來的禾呈直立狀態(tài)從割臺的一端輸送到另一端,然后鋪放在田間或轉向交給縱向輸送裝置。二、結構:平皮帶、撥指。三、運動分析:(一)撥指速度Vs: 原則:輸送量=切割量Vm·B·q1=VS·h·q2h 谷層厚度(撥指高度);q1谷物生長密度(株/米²);q2谷物聚積密度(株/米²);K禾稈聚積系數,K=q1/q2。2、撥指高度: 把谷層厚度h可看成撥指高度。四、動力分析: 禾稈允許穩(wěn)定值禾稈被切割到傾斜一定的角度,還認為是直立的,那么傾斜一定角度的時間稱
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