(农业机械化课件)第七章收获机械

第七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和拨禾器第一节概述一、谷物的收获方法二、谷物收获的农业技术要求一、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。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。3、两段收获法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☆☆☆二、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．要有较大的适应性第二节收割机和拾禾器一、收割机的一般类型二、收割机的构造和工作过程三、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。(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。二、收割机的一般构造和工作过程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（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。要求：割茬整齐、不漏割、不堵刀、功率消耗小。四、切割器实验结果表明：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。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、弹性模量、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。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（四）往复式切割器的构造和传动机构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，目前在收割机械上应用较多的有三种类型：曲柄连杆机构、摆环机构、行星齿轮机构，其中行星齿轮机构应用最广。1、曲柄连杆机构oABωtωxxy特点：机构简单、成本低廉、占据空间大。2、摆环机构×特点：结构紧凑、铰链较少、工作可靠、制造成本高。3、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：结构紧凑、振动小，便于机构配置，但成本高，机构复杂。五、拨禾器（一）拨禾轮种类，构造及应用1．普通拨禾轮２．偏心拨禾轮图8-40板式拨禾轮1.拨禾轮2.拉筋3.拨禾轮轴4.幅条5.角度调节板图8-41偏心拨禾轮结构示意图扶禾装置主要用于收割机或联合收割机割台上，用以引导茎秆、扶持切割、并清扫割台，防止已割茎秆在割刀上堆积而造成堵刀。扶禾装置主要有扶禾器和拨禾轮两种基本形式。（二）扶禾装置的类型及工作过程扶禾器拨禾轮扶禾器主要用于小型收割机上，而拨禾轮则大多用于联合收获机上，本节授课的重点以拨禾轮为主。扶禾器的类型按链条回转所在平面的不同，可分：倾斜面型铅垂面型图8-42倾斜面型扶禾器1.拨指2.拨指扶禾链3.上链轮4、5.分禾器6.下链轮7.链盒8.导禾框9.橡胶指传送带10.中间输送穗部夹持链11.中间输送根部夹持链12.喂入深度调节夹持链13.伸缩杆拨禾器14.割刀15.纵向导禾杆16.导轨17.销轴图8-43铅垂面型扶禾器1.拨指2.下链轮3.链盒4.上链轮5.上拨禾星轮6.上横向输送链7.下拨禾星轮8.下横向输送链9.割刀10.导禾杆11.分禾器12.销轴13.导轨（三）拨禾轮的工作原理拨禾轮主要用于卧式收割机或联合收割机割台上，用以引导茎秆、扶持切割、并清扫割台，防止已割茎秆在割刀上堆积而造成堵刀。拨禾轮有普通拨禾轮和偏心拨禾轮之分，其中普通拨禾轮现已逐渐被淘汰。拨禾轮在工作时一边旋转，一边随机组做直线运动，其拨板的绝对运动轨迹是上述两种运动的合成。根据切割器工作时需要有拨禾轮的向后引导谷物茎秆和推送被割茎秆的作用，拨板的绝对运动轨迹也必须满足余摆线的要求，即λ=Vb/Vm＞1