收割机械

第八章收割机械第一节概述第二节收割机和拾禾器第三节切割器第四节拨禾器第五节输送器和放铺机构第一节概述二、谷物的收获方法三、谷物收获的农业技术要求一、国内外收割机械发展概况一、国内外收获机械发展概况•(一)国内收获机的发展概况(二)国外收获机的发展概况(二)国外收获机的发展概况•国外收获机发展比较有代表性的国家和地区为欧美及日本等地。欧美多为全喂入脱粒，机型大，生产率高，适合较大规模的生产条件；日本则以中小型水稻收获机为主，多采用半喂入，机型小，生产率相对较低。(一)国内收获机械的发展概况•1.入门阶段•2.发展阶段•3.利用引进技术发展阶段•(1981-1990)二、谷物的收获方法1、分段收获法：用多种相对独立的机械（收割机、运输车、脱粒机、扬场机等）分别对作物完成收割、运输、脱粒、清选等作业的方式。这种方法在西方发达国家已经完全淘汰，但在发展中国家仍在大量使用。其特点是设备简单、技术水平低、价格低廉、维护保养简便，但作业周期长、收获积累损失大。分段收获法常用机械的收获过程收割与脱粒过程扬场清粮过程利用联合收获机一次完成作物的收割、脱粒、分离和清选等多项作业的方式。特点：生产率高、作业周期短、积累损失小、作业质量好。设备投资大、机器利用率低、技术水平要求高。2、联合收获法：3、两段收获法：先利用割晒机进行收割，待晾晒3~5天后用带有捡拾器的联合收获机进行捡拾、脱粒、分离和清选作业的方式。特点：谷粒饱满、产量提高、作业周期长、设备投资大。总结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获法分段收获法脱粒机运输车收割机扬场机联收机割晒机联收机☆☆☆三、谷物收获的农业技术要求•１．适时收获，尽量减少收获损失；•２．保证收获质量；•３．禾条铺放整齐，秸秆集堆或粉碎；•４．要有较大的适应性思考题1、常用的谷物机械收获方法有哪些？各有何特点？2、谷物的收获系统是如何组成的？第二节收割机和拾禾器一、收割机的一般类型二、收割机的一般构造和工作过程三、拾禾器一、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、割捆机收割机——收割机工作时，被割刀切断的谷物茎秆形成与前进方向呈900的转向放铺，以便于捡拾和打捆。主要用于分别收获法。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行的顺向放铺，以便于两段收获时的晾晒。割捆机——将谷物茎杆割断后进行自动打捆，然后放与田间。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割机——割台为直立式，被割谷物茎秆是在直立状态下进行输送到收割机一侧的。机构纵向尺寸短。卧式收割机——割台为水平放置，被割谷物茎秆是在水平输送带上运至收割机一侧的。输送平稳。二、收割机的一般构造和工作过程(一)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：分禾器、扶禾星轮、切割器、立式输送带、传动装置等。1.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作，分禾器将行内谷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切割器切割，随即靠向立式输送带被其传送到一侧放铺。2.立式收割机的类型•1)侧向放铺型•2)后放铺型侧向放铺型有两种结构:•A.侧向输送侧面放铺型•B.中间输送侧面放铺型侧向输送侧面放铺型图8-2中间输送侧放铺型收割机1.分禾器2.扶禾器3.输送带4.换向阀门5.导禾槽中间输送侧面放铺型图8-2中间输送侧放铺型收割机1.分禾器2.扶禾器3.输送带4.换向阀门5.导禾槽后放铺型图8-4后放铺收割机.小分禾器2.扶禾三角带拨齿3.星轮4.压簧5.输送带6.转向星轮7.转向夹持输送带8.压杆9.导向杆(二)卧式收割机Vmω拨禾轮分禾器切割器输送带基本构成：分禾器、拨禾轮、切割器、输送装置、传动装置等。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。常用的机型有：4GL—140/170，Vm=2~4km/h（1~2m/s），Vd=2m/s，Q=VmB/667（亩/时），一般为4~9亩/时。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，随即倒向输送带（也可能是螺旋搅龙）被传出。由于茎秆是在水平状态下被输送的，因此输送平稳，且拨禾抡对倒伏作物具有一定的扶起作用。但机构纵向尺寸大，不利于拖拉机前置配置，故很少在小型拖拉机上使用。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，双带为收割机使用，如下图所示：单带双带本章中主要讲授的内容是：切割器和扶禾器（三）悬挂式割晒机图8-6前悬挂式割晒机.拨禾轮2.切割器3.输送带4.收割台5.悬挂架6.油缸7.伸缩杆8.平衡弹簧9.传动轴4SX－3.8型割晒机的主要工作部件的调整•1）拨禾轮•2）切割器•3）帆布输送带三拾禾器•按照结构的不同,分为三种:•1.弹齿式拾禾器•2.伸缩扒指式拾禾器•3.齿带式拾禾器弹齿式拾禾器图8-7弹齿式拾禾器的结构及原理1.滚道盘2.曲柄3.滚轮4.滚筒圆盘5.管轴6.弹齿7.罩环伸缩扒指式拾禾器图8-8扒指式拾禾器1.滑脚2.偏心轴3.扒指4.主轴5.转筒齿带式拾禾器图8-9齿带式拾禾器1.仿行轮2.前辊轴3.中辊轴4.齿带5.后辊轴思考题1、收割机械的一般类型？一般组成？2、收割机和割晒机的概念？第三节切割器一、茎杆物理机械性质及其与切割的关系二、切割器的农业技术要求三、切割器的类型及应用四、往复式切割器的构造和传动机构五、切割器的工作原理及运动分析六、往复式切割器的切割性能参数分析一、谷物茎秆的切割理论切割器是收割机上的重要工作部件，他主要完成对谷物茎秆的切割任务，为了有一个良好的工作质量，一般对切割器有如下的技术要求：割茬整齐、不漏割、不堵刀、功率消耗小。实验结果表明：谷物茎秆的切割过程与割刀的特性、茎秆的物理机械性质、切割方式、切割速度、割刀与茎秆的相对位置等有关。1、切割方式对切割性能的影响所谓切割方式主要是指割刀进入材料的方向，归纳起来主要有正切和滑切两种基本方式。⑴正切——割刀的绝对运动方向垂直与割刀刃口的切割方式。如图所示：PV茎杆割刀刃口观察几种典型的切割方式PP横切斜切削切实验结果表明：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30%~40%，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。⑵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方式。设：Vn——割刀运动的法向速度；Vt——割刀运动的切向速度；α——割刀运动的绝对速度方向与法向速度方向的夹角，此处定义为滑切角。PVnVtVα☆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。滑切比正切省力的机理？⑴高略契金力学试验：高略契金力学试验步骤是，在割刀上一面施加法向力P，一面使割刀刃口沿切向方向产生滑移，滑移量为S，在切割条件相同的情况下（材料、深度），产生如下一组对比数据：割刀切向滑移值S（mm）规定试验切割深度所需法向力P（g）6001.55002.0400520040试验结果：高略契金力学试验结果表明，割刀在切割同一种材料、同一深度的物料时，切向滑移量越大，所需切割力就越小，即切割越省力。试验过程表明，当割刀切向滑移量为零时即为正切，只要存在滑移就会产生滑切，因此，滑切比正切省力。P3S=常数————高略契金常数定理⑵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口角和滑切刃口角的大小，刃口角越小越省力。技术路线：将割刀刃口局部放大，设割刀在A点切入材料，切割方式分别为正切和滑切，正切刃口角为γ，滑切刃口角为γ/。γAγγ/D滑切EγCB正切α当进行滑切时，几何分析结果如下：∵tgγ=BC/ACtgγ/=DE/AE又∵AE=AC/cosαDE=BC∴tgγ/=tgγcosα∵cosα≤1，（cosα=tgγ//tgγ≤1）∴tgγ/＜tgγ，γ/＜γ分析结果表明，滑切与正切相比，滑切进入材料时的实际刃口角γ/比正切时的刃口角γ变小了，这也是滑切比正切省力的原因之一。从力学试验结果和割刀运动几何分析结果两方面说明了滑切比正切省力。在对物体进行切割时，尽可能地采用滑切方式，以利于降低切割阻力和功率消耗。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性质主要是指茎秆本身所固有的一些特性，他包括切割阻力、弯曲阻力、弹性摸量、抗弯强度等。而这些因素随茎秆的品种、成熟度和湿度等的变化而变化。只要割刀克服了横切面内的切割阻力，茎秆就会被切断。但是，在切割象小麦、水稻这样的刚度较小的作物时，只要受到较小的外力就会发生弯斜，给顺利切割造成一定的困难。因此，要实现对茎秆的完全切割，一般可采取二种措施：低速有支承切割高速无支承切割⑴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承切割。☆单支承切割——用动刀片配合定刀片的切割。定刀片动刀片P双支承切割——用动刀片配合带有护刃器的定刀片的切割。有支承切割可使茎秆获得一定的抗弯能力，可在低速状态下进行切割，切割速度为：Vp=1~2m/s。P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能获得较好的使用参数。在进行单支承切割时，切割速度为Vp=1~2m/s，要保证正常的切割，动、定刀片之间的切割间隙必须在δ=0~0.5mm范围内，否则，茎秆的切割阻力增大，有可能发生撕裂现象。这给切割器的设计与安装带来很大的困难。而在进行双支承切割时，切割速度为Vp=1~2m/s，相对于割刀的上下抗弯能力有较大幅度的增强，动定刀片之间的切割间隙可允许在δ=1~1.5mm范围内，这就给切割器的设计、使用、安装提供了比较宽松的条件，所以目前收获机械普遍采用双支承切割方式。⑵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支承切割。PPw由于茎秆是在没有任何扶持的状态下进行切割的，仅靠茎秆自身的抗弯能力Pw是很难与动刀片的切割力相平衡的，此时，P＞＞Pw。切割速度较低时，茎秆将被推倒或折断。PPw但当动刀片以较高的速度进入材料时，原来静止的茎秆在瞬间获得动刀片所传递的速度并立即产生很大的加速度以及与其方向相反的惯性力Pg。速度越大则惯性力就越大，因而茎秆的抗弯能力也就越大，有利于茎秆的顺利切割。当P=Pg+Pw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。Pg例如，切割小麦时，使用带有护刃器的往复式切割器，其切割速度仅为1~2m/s，而无支承的回转式切割器的刀片速度则需10~20m/s，如果切割牧草，则需40~50m/s，这使得机构功率消耗增大、振动增加，传动装置也将比较复杂。3、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，切割阻力有所下降。速度—阻力关系图如下：切割速度切割阻力0二.切割器的农业技术要求•1.不漏割、不堵刀•2.结构简单、适应性强•3.功率消耗少，振动小•4.割茬低而整齐三、切割器的类型与构造从目前收割机和联合收获机应用情况看，切割器主要有圆盘式切割器,往复式切割器和甩刀回转式切割器三种基本类型。圆盘式切割器一般为一高速旋转的水平刀盘，工作幅宽小、功率消耗大，大多用于园艺管理、茶树修剪等作业，很少在谷物收获系统中使用。圆盘式切割器按有无支承部件分为:•1．无支承圆盘式切割器•2．有支承圆盘式切割器往复式切割器，一般由动刀片、定刀片、护刃器、压刃器、摩擦片、刀杆等组成。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动刀片与定刀片相对做直线往复运动，平均切割速度为1~2m/s，特点是：结构简单、工作可靠、适应能力强、作业幅宽大，纵向尺寸小，目前绝大多数的收割机和联合收获机上采用这种形式的切割器。本节的重点也将针对往复式切割器的类型、结构、工作原理、参数分析等进行介绍。机构组成的功用往复式切割器的类型根据动刀片直线运动行程S、相邻动刀片和相邻定刀片之间的安装间距t和