第九章 谷物收获机械概论 一、研究的对象和目的 研究对象 ①作业机具，包括； （1）谷物收获机械 如 稻麦收获机、玉米收获机等。 （2）牧草收获机械（牧区饲草生产用机械） 如 收割、集草、打捆、运输、青贮等。 （3）经济作物收获机械 如：根块作物（马铃薯、红薯等）收获机；花生收获机； 棉花收获机；特种作物（水果、蔬菜、茶叶等）收获机。 ②作业对象包括：干、湿作物,籽粒,稿草等,主要涉及它们的物理机械特性，空气动力特性，弹性，韧性，尺寸和重量等。 研究目的：弄清收获机械的结构及工作机理，掌握其设计理论和方法、步骤及使用技术，以正确研究设计和指导生产。 3、谷物收获的特点和对收获机械的一般要求 特点：1、季节性强 2、受气候影响大 3、三夏大忙，农活集中，劳力紧张，劳动强度大 (2) 一般要求：1、保证收获质量 2、适应性好 3、适时完成收获作业（高生产率，工作可靠） 谷物收获机械发展概论 中国，解放前，仅有镰刀和工效稍高的工具—推镰，但是推镰也没有受到重视和推广。 解放后，开始引进国际（前苏联，捷克等国）收获机械。伴随东北大型国营农场的建立，较先进的大型收获机械开始使用。 50年代，开始仿制、改进，生产厂家有：四平、佳木斯、开封等，生产出：东风—5（四平）、TF—1100复式脱谷机（佳木斯）、GT—4.9（开封）等。 到58年，开始有了自行设计、制造的收获机，如：定型的太谷—5号畜力收割机等。 到60年代，我国自行设计和制造的谷物收割机开始大量出现，尤其是脱谷机和收割机如 北京2.5等，并广泛应用于生产。 目前，大、中、小型各种的收获机械正迅速地发展，尤其是联合收获机，越来越被农民所重视，并得到广泛应用。 80年代初（1982年），我国引进美国约翰迪；尔联合收获机JL1000系列技术和生产线。在开封和佳木斯两厂同时上马，相继生产出自动化程度高，效率高的：余马1065（开封）和佳联1065、1075（佳木斯）联合收获机。四平引进（东）德国技术和机件，组装和配装E512、E514、E516等联合收获机。 近年来，除这些高效先进的大联合收获机重要供应农场外，我国几家大联合收获机厂都在大批量生产 大、中型联合收获机投入农村市场。如：东风—4.5、新疆—3.25、丰收—3、北京—2.5等另外，90年代以来，几种披挂式（悬挂或背负）联收机很受农民欢迎，（投资少，动力能充分利用）。如：上海—Ⅱ、上海—Ⅲ（南通）、桂林—Ⅱ，以及山西万革，山东龙口生产的该类型的联收机，都批量很大（几千台/年）。销往全国很多地区。河北收割机厂（藁城）也生产了披挂式联收机，但可靠性较差，竞争力还不太强，有待于改进（藁城联收机厂与新疆联合生产新2自走、装袋） 旨在满足联产承包体制下，小块地收获的小联合收获机更是蜂拥而上，我省就不下十几家，但性能和可靠性大都不佳。 收获机械发展之快、之多，可见这正是我国收获机械化发展兴旺之时，但总的收获机械化程度不高，地区发展不平衡，且机器类型繁杂、型式各异（稻麦类），而玉米、果蔬等收获机水平很低，所以在机器设计、改进、合理选型和技术推广等方面，不仅有大量的工作要做，而且更加需要和迫切。 在我省农机化工作规划中，收获机械化是重点发展项目。并坚持发展大、中型为主，大、中、小型相结合。我们要看准方向，明确目标。 谷物的生物学特性 我们所研究的收获机械的工作对象，主要是谷物，所以必须对其生物学特性有所了解。 机械化是保证增产、增收，解放劳动力，提高生产率，所以机械化要适应和满足农技要求；所以对工作对象的有关特性必须了解和弄清。 成熟期 依据子粒的饱满程度，湿度（含水率）和粒与穗轴间的连结强度的不同，将谷物的成熟期分为如下几个阶段： ①乳熟期：（湿度较高，含水50%~70%，乳浆状态 ②腊熟期： ③完熟期：湿度16~20% ④过熟期 处于光熟的子粒比重最大，发芽率高，过熟后，易造成落粒损失。所以应选择合适的收获时期和适当的收获方法。 收获时期从品种特性上要求成熟期应一致或不同品种成熟期错开，或使成熟期尽量避开雨期。如早熟品种8326受到常遭受雨害的农民的欢迎。 谷物的后熟作用 割断后的麦杆，茎叶中的养分会继续向子粒输送—称为后熟作用（植物生理研究）。 此作用可使麦类提前收割，增长收获期，缓解劳动几种情况且在腊熟中期开割，可增产2~6%，子粒的品质也好谷物的湿度（含水率） 成熟度提高，湿度下降；湿度上升，作业质量下降（割、脱、清）且功耗上升。但有些地区，收期雨多，且联收机本来就是在田间直接脱粒，因此，所用的收获机需要有较好的湿脱、湿分性能。 一是要把握适时收获， 二是要求机具适于湿作物的工作。麦子的安全贮存湿度为14~15% 作物的倒伏 造成减产，且机收困难，效率低，损失大（尤其是漏割） 为更好地实行机收，除在机具上作文章外，还要从品种和管理等方面下工夫。 作物的高度和谷草比  谷草比的大小，直接影响脱、清、功耗等性能。禾杆高度与谷草比有关。 谷物收获方法及机械种类 (一)收获方法 目前，多采用的机械化收获方法有： 1.分段（分别）收获法 用不同种类的机械分别进行割、运、脱粒、清选等作业。 此法所用机具结构简单，造价低，但工效低，总损失较大。 2.联合收获法 在田间一次完成割、脱粒、分离和清粮等全部作业。工效高，利用率低，损失少，大幅度减轻劳动强度。 机具结构复杂，造价高，利用率低，适于农场和大块田区。 3两阶段联合收获法 首先，用割晒机将作物割下，并成条铺放于割茬上，晾晒3—5天（完成后熟作用），而后，用装有捡拾器的联收机进行捡拾、脱粒、分离和清粮等作业。 由于后熟作用，产量和粮食品质提高。经晾晒湿度减小，作业效率提高，故障少，且可提前开割，增长收获期。 缺点；功耗增大（两次作业），地表压实较重，雨天时，子粒易发芽，甚至霉烂。 几种方法各有利弊，采用哪种方法，设计或推广什么类型的机具，要视本地区的自然条件，土地规模和经营方式，以及经济和技术水平而定。 发展趋势：联合和两阶段联合收获 （二）谷物收获机械的种类 按用途主要分为三大类 1收割机械（reaping machinery） 包括：收割机（reaper） 割晒机（swather，windrower） 割捆机（reaper-binders） 2脱粒机械（threshing machinery） 3联合收获机（combine harvester） 第十章 切割装置 切割器是收获机械和联收机上必不可少的主要工作部件 作用：切割作物茎杆 类型：回转式和往复式切割器，也包括镰刀、快速切割器 收获机械上采用的切割器应具有如下的技术要求： 1.切割质量好（茬齐、不撕裂、不连根拔） 2.省力、可靠、（功耗小，不堵刀，振动小等） 3.适应倒伏作物的切割（漏割损失小等） 切割器的工作质量好、坏，直接影响到整机的性能，例如：割茬不整齐，造成重割增多，短小的茎杆给清粮增大负荷，粮食清洁度降低，功耗增大，刀具磨损加快等等。 影响切割性能的因素 切刀的特性（形状、刃口厚度、材质、耐磨度等） 茎杆的物理机械性质：指切割阻力、折短阻力、弯曲阻力、弹性模数、摩擦系数等。 这些性质决定于作物的种类、品种、成熟度等（水分大，即青绿时易切断） 切刀与茎杆的相对位置 切割方向与速度 下边对各影响因素作具体分析 正切：刀刃的运动方向沿刀刃的法线方向切入茎杆的切割方式。 滑切：刀刃的运动方向沿刀刃的法线偏α角的方向切入茎杆的切割方式 茎杆的刚度的影响 割刀必须克服茎杆的切割阻力才能切断茎杆，但一般作物（稻、麦）茎杆本身的刚度较小，很小的外力就会使之弯斜。所以，要保证正常切割，割刀应具有足够的切割速度（以获得茎杆较大的惯性力）或是给茎杆以适当的支撑，以增大抗弯反力。 切割茎杆时的支撑方式： 无支撑：只用动刀切茎杆 有支撑：单支撑：由定刀构成单点支撑 双支撑：由定刀和护刃舌构成两点支撑 无支撑切割： 靠茎杆的惯力和刚性，配合动刀切割 其割断条件关系式：  P割与P弯作用与反作用力  ：茎杆的切割阻力 要求动刀有高的速度（以获得较大的惯性力） 单支撑切割：  较P弯增大（因有定刀支撑） 相应可减小，即割刀速度可减低。 t一定；a减小，则v减小。 如往复式割刀的平均速度：Vp=1~2m/s，但动定刀间隙δ要求严格，以保证切割质量和正常工作。 双支撑切割 抗弯阻力更大，相应所需可更小，即动刀速度可小，同时，对动定刀间隙δ的要求可放宽，动、定刀磨损小，空转功率小 (二)茎杆纤维方向性的影响 不同的切割方向即沿茎杆的不同纤维方向进行切割阻力的大小是不同的 一般常讲的三种切割方向： 横断切：切割面和切割方向都与被切物的轴线垂直。 斜切：切割面与被切物轴线偏斜，但切割方向与轴线垂直。 削切：切割面与切割方向都与被切物轴线偏斜。 经实验得知：纤维方向性对切割阻力和功率消耗的影响情况 切割方向 阻力和功率消耗（定性的比较）  横断切 斜切  最大 较小（斜45度时较横断切降低30~40%）  削切  最小（尤其切割阻力可显著下降）  原因：因茎杆（主要被切物）是由纤维组成，各方向的强度不同。 (三)刃厚及刃角的影响正切时切刀的受力图 ——刃口切入茎杆的阻力（合力）方向垂直于刃口茎杆。相同时的大小决定于刃口厚度厚度上升，则上升。 ——茎杆对楔面（A）的正压力。（与杆的物理机械和性质有关） γ——刃角（刀刃楔角） P——刀刃所需的切割力 φ——摩擦角 ——摩擦力 正压力和摩擦力作用在实际刀刃楔面A、B上的合力分别为：和，依据力的平衡条件，X，Y方向上的平衡方程式为：  ①  ② 整理：将①代入②并调整  将①代入②并整理得 由式知：刃口厚度上升则上升，0~π/2内正弦函数为增函数。 由上式可知，正切时，所需得切割刀与刃口厚度和刃角γ成正比。当然，刃厚和刃角太小，刀得强度会下降，影响可靠性且磨损快，所磨周期短，影响捡拾。 (四)滑切（sliding cutting ）与切割阻力得关系（即采用滑切对切割力大小得影响） 实验和理论分析都可证明，滑切比正切切割阻力较小（即滑切省力） 分析：如图所示：动刀与被切物料成倾斜得位置配置，V——动刀运动方向 分解出：——正切速度，——滑切速度，——滑切角（刀刃运动方向与刀刃法线的夹角。称为滑切系数。 滑切省力的原因： ①同一刃口在滑切时，刃角小， 证：如图：   而DE=BC AE>AC(根据垂线定理:从线外一点刀这条直线的所有线段中垂直线段最短) 故:(因在0~π/2内，正切为增函数)所以， 虽然，滑切角（0~π/2）越大，刀刃切入材料的实际刃角越小，因此切入材料所需的力越小（即越省力） ②滑切有锯切作用 刀刃上有很多微观齿，其端部很锋利（0.5~1um）（即相当于刃口厚度很小）而微齿根端钝（6~10um） ③同样刃口长切割、滑切时，真正参加切割的刃口长度变短，则省力。 （五）切割速度对切割阻力的影响 一般，切割速度上升，则切割阻力下降。 右图为：牧草切割实验的结果。 切割稻、麦茎杆时阻力也是随速度增加而减小，但并非明显的直线关系。速度上升，而阻力下降的现象，是由于切割的有效系数增加的原故（切割总功由预压功Ay和切割的有效功Aq合成，速度较大时，预压功Ay较小，因此切割总功也有所降低）功小了，有效切割茎杆的距离大了。 注意：当割刀速度增大时，切割总功有所下降，但空转功率有所增加，并振动增大，所以，稻，麦收割机的往复式割刀平均速度一般不大于2m/s，一般Vp=1~2 二.切割的类型与特点(结构课讲) 三.往复式切割器构造及参数分析 (一)往复式切割器构造与标准化(结构课讲) (二)传动机构（drive mechanism） 功能：将回转运动变为往复运动 曲柄连杆机构（crank pitman mechanism）：结构简单 一线式（平面型偏置曲柄连杆机构）用于割台侧置式的收割机和割草机。 立式一线式：用于立式割台收割机 转向式：多用于割副大，割台前置的联收机上（如东风—5） 空间型偏置曲柄连杆几够，割刀可在一定范围内改变位置，用于割草机。 曲柄滑槽机构（slider-cramk mechanism） 特点：结构较为紧凑， 摆环机构（wobbler）：结构紧凑，但造价较高，谷物联收机上已广泛应用 行星齿轮机构（planetary gear） a：刀杆 b：刀头销 c：行星齿轮 d：固定内齿圈 e：曲柄 f：转臂 齿数：Zd=2Zc f的长度e的长度=c的半径（r）=1/2d的半径（R）即f=e=r=1/2R，这样，同一时间内f的转角恒为e转角的一半，刀头销b的轨迹为一直线（在割刀的运动方向上） 因此，割刀往复运动时，无侧向力，故磨损小，震动小，可提高割刀速度。 (三)往复式切割器的工作原理和参数分析 1.刀片几何形状的分析（刀片销往茎杆的条件） *钳住茎杆的条件 、——茎杆被钳住时所受作用力P1、P2与刀刃法线的夹角（P1、P2的作用方向角） 、——动定刀片刃口的滑切角（刃口倾角） 和增大，切割阻力下降，但大到某个限度茎杆会滑脱。所以正常切割，必须先将茎杆钳住。 在三角形OAB和四边形OACB中。 === 即+=+ 和上升，和也将上升,但合力P1、P2的作用方向角不能大于茎杆与刀片的摩擦角 即≤所以≤ 故钳住条件应是+≤+ 因为：+=+ 所以：保证钳住茎杆的极限条件是：+≤+ 2.割刀的运动特性 (1)运动方程 假设：①没偏距 ②连杆长L远远大于r（曲柄半径） 这样，割刀的运动为简谐运动，即用曲柄销K在水平直径上的投影点A的运动来代表割刀的运动 如图所示的坐标系，建立割刀运动方程式：  （位移）  （速度）  （加速度） ωt 00 900 1800 270 360  x  0 - 0   v 0 - 0  0  a  0  0   位移X、速度V和加速度a都是时间t的函数，其变化规律是正弦或余弦曲线。 (2)割刀速度V和加速度a与位移X的关系 *V与X 的关系：  整理：   两边同时除以 得： （为椭圆方程） 若求A点的速度  变化椭圆方程：（为容易作速度图，将V缩小ω倍）  （为圆的方程） 图象曲线如图中虚线所示。 A点的速度可表示为（将曲线上的速度坐标放大ω倍）。 加速度与X的关系： 可见，加速度与X成直线关系。 (3)割刀的行程和平均速度 行程（无偏距时） 有偏距时： （） S=AB=AC-BC = 整理： 一般 所以： 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。 割刀的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。  当时， ——曲柄半径（m） ——曲柄转速（r/min） （有支撑切割，需Vp一般范围为1—2m/s，实验证明，切割速度在0.6—0.8m/s以上能顺利切茎杆） 摆环机构的运动分析过程抽象，复杂，次种机构的运动特性已通过实验和实用所验证，该种机构已成为一种成功的典型机构，各参数的选取也已优化出合理的数值范围，所以我们这里无需再对抽象的分析过程进行烦琐的推导，仅对理论性问题给以提示和说明。 (3)摆环机构驱动时割刀的运动分析 方程： ——割刀产生的最大位移（摆距的一半） ——主动轴角速度 、、 ：系数 从方程来看，与曲轴连杆机构驱动的割刀的运动方程式基本相同（即运动基本相同—似简谐运动）只是各相差一个系数。 摆环的倾角α=15—18度时较好，割刀的运动特性相近于曲柄连杆机构传动的特性。 割刀行程： ——摆割刀行程：角  —最大位移 ——考虑尺寸误差和间隙对S的影响的修正系数（K=10.2—1.2） 3.切割速度分析（割刀实际切割茎杆的速度）   前边我们也已经讨论了割刀的速度V与位移X的关系为一椭圆关系，即  长半轴为，短半轴为的椭圆就为割刀的速度曲线。 曲线上任意一点到X轴的距离即表示割刀位移到A时的割刀速度。若画图时再将速度以的比例缩小，则割刀的速度图即可用以r为半径所画的圆弧来表示。那么割刀位移到A点时的速度（瞬时速度）  ——作图尺寸比例（每单位长度的尺寸所代表的实际数值） 即 例：求单刀距行程型往复式切割器的始切速度，终切速度和切割速度的变化范围。 已知条件：动刀宽a、高h、前桥宽e和定刀片b（平均宽度）曲柄半径r和角速度ω。 作图：作图尺寸比例为λ  割刀为平动，刀上每一点的运动规律都是一样的，这是选定A点为研究。   为实际切割速度的变化范围段。 切割速度图及分析 先绘动、定刀片的相对位置图 作A点的切割速度图（以R为半径画半圆） 始切点为C，始切速度为 终切点为，终切速度为 弧段为实际切割速度的变化范围段 结论：单刀行程型切割器的实际切割速度在最大切割速度的附近（两边）（最大割速利用好） 实验证明切割速度在0.6~0.8m/s以上即能顺利切割茎杆，标准型的在段都大于1.2m/s，选定割刀速度的，一般以割刀平均速度Vp=1—2m/s内选取。 4.割刀进距对切割性能的影响 用作图的方法求出割刀的运动轨迹（以分析割刀速度与机组速度的关系，以分析Vm和h在不同值时对切割性能的影响） （1）已知条件： ①割刀类型，主要结构尺寸 类型 定刀片（mm） 动刀片mm C mm N R/min Vm M/s   b1 b2 B1 B2 B h     单刀距行程型         匀速  确定了类型就有了t的尺寸和曲柄半径r的尺寸。 注：C为刀杆盖住的一个尺寸。 组前进速度Vm（匀速） 曲柄转速n（）为匀速。 （2）求进距H 进距——割刀在一个行程时间内，机具前进的距离。  (3)作图步骤（以标准型切割器为） (1)绘出相邻护刃器的中心线及其定刀片的宽度（平均宽度）轨迹线。 (2)绘出动刀片的原始位置和走过两个进距位置的图形。 (3)A的运动轨迹 O为圆心，曲柄半径r为半径（即A点为起点）作半圆，然后n等分半圆（此时n=8）1、2、3、4、5、6、7、8 n等分进距（n=8） 过1、2、3、4、5、6、7、8作垂线（注：每等份中，A点横向方向上的行进距离每等分中，在前进方向上的行进距离） 过作水平线，分别交过1、2、3、4、5、6、7、8作的垂线的对应点于 用光滑的曲线连接起来，即A点轨迹。 (4)作B点运动轨迹，（作法与A点作法一样） （注：用刀刃上各点的运动轨迹是一样的，所以用样板曲线复制即可） 讨论：①Ⅰ区为一次切割区（扫过区）（弯斜小，割茬较整齐） ②Ⅲ区为空白区（弯斜大，尤其是纵向弯斜，割茬不整齐） ③Ⅱ区为重割区（浪费功率，且粮食中 会有短茎杆） 分析：①当Vm不变时，曲柄n提高或刀高h变小时》Ⅱ变大，Ⅲ区减小 ②当n不变，Vm上升或h减小时，Ⅱ区减小，Ⅲ区变大。 当H上升时，则Ⅱ区减小，Ⅲ区增大；当h减小（其他条件不变），Ⅱ区增大，Ⅲ区减小。因此，正确选择H和H与刀片刃部高度h之间的比例很重要。 现有：谷物收割机H=（1.2~2）h 谷物联收机H=（1.5~3）h 割草机 H=（1.1~1.5）h H的大小，与Vm（要合理确定行进速度）和n有关： 5、切割器功率计算 功率包括切割功率和空转功率两部分。 空转功率与切割器的安装技术状态有关。即 （KW） ——机组前进速度，米/秒  ——割幅 m ——切割单位面积的茎杆所需的功率（Nm/m2） 一般割小麦=100~200 Nm/m2 割牧草=200~300 Nm/m2 一般每米割幅为0.3~0.56KW（0.8~1.5马力） 作业： 目的 掌握切割器参数的计算方法 掌握切割器速度图和切割图的画法和分析方法 已知条件 类型 定刀片mm 动刀片mm C mm n R/min Vm M/s t mm 割幅B m   b1 b2 B1 C B h       普Ⅰ型 24 21 58 16 75 54 8 500 1.3 76.2 3  普Ⅱ型 24 21 58 16 75 54 8 300 1.3 76.2 3  低割型 24 21 58 6 70 48 10 500 1.3 101.6 3  确定割刀平均速度，进距H，切割功率 绘切割速度图，切割图，计算Vs和Vz的数值并算出切割速度范围。 要求：（用3号图纸）按1：1比例绘图。 6、复式切割器惯性力的平衡 一、惯性力的影响 以曲柄连杆机构驱动的切割器为例分析惯性力的影响。 惯性力的总力转化到曲柄销上，可分解为径向力和切向力。其惯性力引起的曲柄经向力的变化将引起机架的振动（影响使用寿命和工作质量） 切向力，引起曲柄上的扭拒也交替变化，导致转速波动（影响工作质量） 对于小型收割机具，抗振能力差，必须考虑惯性力的平衡。 二、惯性力的平衡 以曲柄连杆机构传动为例 ——曲柄质量 ——割刀质量 用质量代换法（用集中在连杆两端销轴中心的质量的惯性力来代替）解决连杆的惯性力。根据静代法，连杆集中在A、B两点的质量分别为：    ——连杆的质量 ①旋转质量产生的惯性力 ②往复惯性力  ——离心加速度在水平方向上的分量（即刀头的往复加速度） 平衡：旋转惯性力是容易被平衡的，只要在曲柄销的对面加一配重：使其产生的惯性力等于即可完全平衡。即：  往复惯性力的平衡：若在曲柄对面，半径为处加一个质量为的配重其平衡重产生的离心力为  沿割刀运动方向的分量为： 若选适当的平衡重使= [即  ] 则往复惯性力则可完全平衡 但平衡了又出现了（垂直方向的惯性力）引起机器的上、下振动（注曲轴为立轴式成为前后将引起机器的前后振动） 所以，对一般采用部分平衡，以不致使过大。实际中只平衡的一半或三分之一。 即 讨论：1、旋转惯性力完全平衡，往复惯性力部分平衡，若现在全部平衡需特殊的传动机构 2、若则总配重 3、实际中一般都是以这种按力偏距情况计算平衡重和来近似地处理有偏距情况下的平衡问题。 四．回转式切割器 类型(结构课讲) 割刀运动分析 工作特点：回转割刀的运动，由刀盘的回转运动和机器前进速度所合成。刀片上任一点对地面的轨迹为与摆线，刀刃扫过的面积对地面为余摆带，其带宽与刀刃高度近似。 相邻刀片各内、外端点的位移方程。 第一刀：点a的位移方程   内端点a1的位移方程： 第2刀片：点b的位移方程 点b1的位移方程： α——相邻两刀片的夹角 β——刀片内，外端点盘心连线的夹角。 （三）割刀转速的确定 割刀转速，要根据切割速度的要求来确定（结合割刀的结构尺寸和机器前进速度） 实验得：回转割刀的切割速度应为20~50r/s（无支撑时），Vd=4—10m/s（有支撑时） 确定割刀的转速，以刀片的内端点为基准（因该点圆周速度最低） 已知：割刀任一点的速度（绝对速度）均由该点圆周速度和机器前进速度所合成。 如图： 故a1点的速度（根据平行四边形法则）  可见 当  （k=0、1、2、……..n） Va1最小 即: 因(要求应有的切割速度) 则割刀应有的角速度   回转式切割器切割速度的确定 所以,割刀转速: Vd:割刀应有的切割速度,依据割刀结构和工作对象的要求而定 (三).刀片数M的确定 理想的切割情况是：使割刀进距H（回转一周时机器前进的距离）与 在一个进距中各刀片余摆带的纵向宽度Mh相等。 即H=Mh——确定刀片的依据。  所以：刀片数 h——余摆线纵向宽度（刀片高度，近似相等） （四）参数分析 由 得： 它反映出割刀转速与机组速度和刀高间的关系，若Vm大，h小，则转速n应越快。 得：在选定了M、h、n的情况下，可算出Vm得： M一定时，可根据Vm和n考虑结构尺寸h（刀高） 讨论：无空白区切割的临界条件为H=Mh，（h，≈h） 若H>Mh， 则出现空白区,有横向和纵向歪斜,茬不整齐 若H<Mh， 则刀刃长度的一部分（外部）进入切割，不能使刀刃全长进入切割，同时重割区增大.. 第十一章 拨禾器及扶禾装置 一、拨禾器的种类、构造及其应用 1、功用： ①引导待割作物并扶倒 ②扶持茎杆，稳定切割 ③铺放割下的禾杆于割台，并清理割刀。 2、类型： 拨禾轮：普通压板式、偏心式 用于卧式割台收割机和联收机 扶禾器：扶倒能力强，用于立式割台收割机和联收机 二、拨禾轮的工作原理和参数决定 拨禾轮的运动由机器的前进运动和轮的自身回转运动所合成。 拨禾轮的运动轨迹 1、已知条件：轮半径R、转速n（匀转）、机器前进速度Vm 2、作法： 以R为半径作圆，然后将此圆n等分（n=8）。分点1、2、、、、、8 轮转一转，积聚前进进距S，，将S n等分（n=8），分点 自各分点引相应半径的平行线 在各平行线上截取半径R（以为心）得 用光滑曲线连接即得一个拨板（m）的运动轨迹曲线。 拨禾轮的运动分析 拨禾速度比λ：拨板的圆周速度Vb与机器前进速度Vm的比值。 λ的大小，决定着拨板轨迹的形状 拨禾轮正常工作的必要条件是拨禾速度比λ>1 因为，要完成拨禾轮的三个作用拨板必须有向后的水平分速度，只有当λ>1时，拨板轨迹为余摆线， 形成扣环在扣环下部拨板才具有向后的水平分速度，即具有引导、扶持和推送的作用。 拨禾轮的工作过程分析 工作过程：从与待割作物接触开始——铺放并脱离接触 工作过程中应满足的要求： 除满足λ>1的条件外，还应力求满足：①造成的损失要小②工作范围要大③铺放性好 以知条件：R、ω、L、h（H）、Vm 拨板沿垂直方向进入作物丛的条件 以知坐标系如图，拨板（点）轨迹方程为： 拨板铅垂插入作物其（插入作物的瞬时）（为理想情况，冲击损失小；以合适的安装高度保证，但要一定理论来求这个高度） 点A1处水平分速。 由    再由图可知：H=L-h+Rsinωt1 满足铅垂插入作物的条件时要使拨板、拨禾轮相对于割刀的安装高度：  讨论：1、此式表明、铅垂进入作物，各参数间应保持的关系。 2、工作中，若λ、R、h一定，作物的高度L不同时，H也应相应调整。 拨禾轮的作用程度 1、作用范围 拨板配合切割时，每次所扶持谷物的长度范围为拨板的作用范围。如图中△X。我认为作用范围应该是图中我所标的A尺寸。 轮轴在割刀的正上方时，△X等于0.2倍的扣环宽度（最大横弦） 所以：  （当使时，）       的大小与和有关 左图表示了与的关系，得知与和成正比。 2、拨禾轮的作用程度 拨板的作用范围与拨板余摆线扣环间的节距之比称为拨禾轮的作用程度（用表示）。即或北本P25的定义 若拨板数为Z 则或    所以： … 的意义：表示作物在拨板扶持下被切割的百分比。 讨论：由上式可知 Z增大，则作用程度增大  增大，则作用程度增大 但Z数大，结构复杂，击穗次数多，落粒损失增加  过大，会产生回旋，击穗力也大，落粒损失增加 所以：一般多为0.3左右 收割时产生茎杆回弹的原因及危害：收割时，因拨禾轮前移量过大，或太大，切割器来不及将拨板拨来的茎杆全部切割，拨板提升，使茎杆松放回原来位置，造成茎杆紊乱，这种徒劳无用的动作为茎杆回弹。其危害是：因拨板多次拨动和冲击作物或穗头相互碰撞，造成落粒损失增多。 （三）、清刀和稳定推送的条件 顺利铺放：即割后不向前翻到于台下，不被挑起，不堆在刀上，以免造成损失或堵刀。因此：拨板的作用点应位于已割禾杆重心的稍上方（推送时）一般已割禾杆重心位于自穗头向下的1/3处。所以，要达到清刀和顺利铺放移轴相对于割刀的安装高度应满足下列条件  ——割下部分的长度 注：条件 是保证拨板进入作物丛时，，为减小对穗头的撞击（即铅垂插入）。 条件 是保证开始向割台推送时作用点在重心稍上。为减少前倒和挑草，便于铺放（即稳定推送）。 但是，二者往往不能同时满足，实际中，视作物的成熟程度依据造成的损失（落粒或去穗）为消而定。对成熟度高的，粒与穗柄连接强度小的品种，即易落粒的应首先满足铅垂插入，其他情况时，以满足铺放和清刀为主。 三、拨禾轮的主要参数 （一）、转速 依据   取值，一般 （一般拨板数Z=4~6，对Z=4， Z=6， 说明：Z小时，可稍大，以增大作用程度） 但要保证，对小麦不大于 对水稻不大于 的确定要依据机器的生产率，割幅和配套动力等因素而定，低速时2—3km/h，高速时7km/h左右（快Ⅱ档）。因是有变化的，为有合适的拨禾速度比，使轮保持较好的工作状况，轮的转速应该是可调的。 （二）、直径D 联立“铅垂插入”和“稳定推送”的两个条件即可求得D 即    解之得：   确定以主要收获的作物高度为代表，现一般为80—100cm 确定以最常使用的值来确定， 确定D时，还要考虑割台的形式（输送带式的D增大；有绞龙的D减小；另外地轮的——如水稻收割机上D减小，为使重量减小） 目前：一般小麦联合收获机D=900~1200mm，水稻联合收获机D=900左右。 （三）、拨禾轮的位置调整 为适应不同的作物条件，轮轴的位置应能相对于割刀进行高低和前后的调整。 高低（垂直）调整 高度调节的目的：为满足“铅垂进入作物”和“稳定推送”针对不同高度的作物和值，轮的安装高度将调整。 高度调节的原则：高度调节一般不能同时满足两项要求，实际中视作物状况来调。作物成熟度高时，以的条件（即使）为主进行调整，其它情况时以的条件（稳定推送）为主进行调整。调整范围 依据 的条件来确定（以此式求出的范围较大，可满足铺放的调节） 最大安装高度： 最小安装高度： 所以 范围 一般 前后（水平）调整（影响到作用范围的大小和扶倒能力以及铺放性能） 目的：前移可增大作用范围，增强扶倒能力；后移有利于铺放（推送角大） 由图可知：轮轴前移（b），作用范围增大（由增至） 前移量为b时，作用范围为：  （可据作图或根据的值作图）  即  前移量不能过大，否则会产生回弹。 如图：为最大前移量。（直立作物，被拨禾轮作用至茎杆与扣环相切时）恰好割刀接触该作物，而不至于回弹。 最大作用范围： 拨禾轮轴的前后调整，影响到拨板的扶倒性能和推送铺放，茎杆的性能。 轮轴前移，扶倒性能提高（越好，提高），推送铺放性能下降。 轮轴后移，扶倒性能下降，推送铺放性能提高。 弄清什么叫扶起角，什么是推送器，能画图示意。 （四）、拨禾轮的功率  的大小与禾杆弹性变形阻力，穗重及空转阻力有关。 近似计算： （W） ——拨禾轮单位宽度上的切向阻力，一般  ——轮宽（m） ——周速（m/s） 一般每米宽所需功率小于100W（较小） 补充题：1、已知：作物的割茬高度，机器前进速度，拨禾速度比 求解：拨禾轮的半径R，转速n，轮轴的安装高度H，高低调整范围s，最大前移量bmax 四、扶禾器的类型及一般构造(结构课上) 习题四: 已知拨禾轮直径D=1100mm，拨板数Z=6，割茬高度h=80mm，直立的小麦高度L=830mm，机器前进速度Vm=0.8m/s。 试绘出拨禾速度比=1.6时的拨板运动轨迹，用作图法求出拨禾轮前移量b=0时的扶起角α和推送角β。 第十二章 收割机械的输送器和铺放机构 立式割台收割机的主要工作部件： 分禾装置：收集、扶起待割作物，并将待割与不割的作物分开，确定割幅。 输送机构：将割下的禾杆，以直立状态均匀、连续地输送到机侧或机后铺放（齿带式）。 换向机构：往返行程作业时，改变输送带的输送方向。 立式割台输送器分析 带与切割器的配置：即δ和先割后送条件。 结构、运动参数的合理确定：即均匀连续输送条件。 生产率和功耗的计算。 割刀前伸量——动刀片刀顶线和下输送带拨齿齿顶线在水平面上投影之间的距离。 要保证先割后送，以免造成禾杆折断或倾倒而堵刀。割刀前伸量应大于机器的进距（割刀一个行程时间内机器前进的距离）。 即 （一个行程的时间） 一般δ=25~50（无拨禾星轮和压禾弹条时），δ可取100~150（有拨禾星轮和压禾弹条时） *若无拨禾装置δ太大，会使割台倒落损失增加。 ——机器前进速度（m/s） ——割刀的驱动曲柄轴转速（r/min） 均匀、连续输送（即能及时输送全部割下谷物）的条件。  ——带上的谷物的压缩密度（株/m2） B——割幅（m） h——拨齿高（m） ——作物的田间生长密度（株/m2） ——机器前进速度（m/s） ——带速度 （m/s） 令 称为输送速度比。一般=1.2~1.5 此值下的输送性能较好。 一般依据每行或株距时的值和速比，即可确定 变换形式  令为茎杆压缩系数 （为输送速度比） 均匀连续输送的条件可写成： 卧式割台收割机输送器及输送速度分析 分禾装置：将本行程待割和不割作物分开，收集和扶起待割作物，并由内外分禾器确定割幅的大小。 输送装置 输送器有三种形式：单带、双带、三带 （1）、单带式 带宽约900~1200（与台面宽相等） 带线速度=（1.4~1.6） 实践中：一般 ：每行1 m/s 株距 1.2~1.5 m/s 联收机约 1.75 m/s （6km/h） （2）、双带式 前带：宽约300mm 后带：宽约400~500mm，前、后带长度差约400~500mm，后带比前带高100~250mm，间距δ应能调以适应不同高度的作物 带线速度参考单带式，但 铺放原理：转向90度，横向条状铺放。 （3）、三带式 *带式输送器的功率计算： 近似式： （KW） ：生产率   ：物料的升运高度 m ：布带的阻力系数 0.65~0.7 ：带每米长的重量 kg/m ：带的全长 m  ：带单位长度上的物料重量 kg/m ：载有物料的带的长度 m ：带的线速度 m/s 被输送物的自由抛离条件 当作物到A点（开始作圆弧运动）时能够被抛起，作物对输送带的法向压力应等于或小于作物随带运动的惯性力（离心力）。 即：   （作物正常抛起的必要条件） 式中：：输送带的速度  ：谷物的质量  ：输送带辊轴半径  ：输送带与水平面的夹角 作物层的（适宜）厚度 可接下式计算： ：单位时间内的输送量（kg/s） ：单位时间内的收割量（kg/s） 式中：：谷物层厚度 （m） ：切割下来的作物长度（m） ：输送带速度 （m/s） ：作物的容量 （kg/s） ：机器前进速度 （m/s） ：割幅 （m）  ：作物的产量 （kg/m2）  ：参数  取决于作物产量及谷草比   ——输送速度比（应取适当值才能使作物层厚度适宜） 一般为1.4~1.6 第十三章 脱粒装置 1、组成：由一个高速回转的圆柱形或圆锥形滚筒和弧形的凹板组成。 2、功用：将谷粒从穗头上脱落下来，并尽量多地将谷粒从脱出物（谷粒、碎杆、颖壳、混杂物中分离出来） 3、对脱粒装置的要求： 使用性能上：脱粒干净；子粒破碎、暗伤少；分离性能好；（有的要求茎杆完整或少碎） 设计上：尽力满足性能要求的同时，还要力求功耗少，生产率高，一机多用，（适应多种作物或条件） 4、谷物的脱粒特性和脱粒原理： 作物的脱粒特性：脱粒特性指谷物脱粒的难易程度，以及脱粒难易与作物本身的关系。 谷粒与谷穗的连结强度决定谷物脱粒的难易脱粒难易程度易脱下一粒子粒所需的力或功来恒量（静态法）谷粒与谷穗的连结强度上升，则所需脱粒功或力上升。 脱粒难易测定方法（依据）： 脱一粒所需的力：入水稻：为难脱 为易脱 脱小麦的难易标准课本上有表 已知转速和子粒质量求离心力或 脱一粒所需功 所需脱粒功 ——一粒子粒质量 ——转臂打在砧面时子粒的速度 （1）与谷物脱粒难易有关的因素有： ①作物种类，②品种，③成熟度，④湿度，⑤子粒在穗上的生长部位。 （2）实验观测情况： 作物的脱粒特性因种类和品种而不同。 难与易脱的谷粒占少数，中等强度的占多数。 随湿度增加，所需10克粒功增加 同穗上，脱粒的难易程度也不一样，小麦，两端难脱，中间易脱。 （二）脱粒原理： 脱粒装置对谷物的脱粒过程一般是以一、两种脱粒原理为主，几种其他原理为辅，同时对作物施加几种作用力。 一般应用的脱粒原理有：冲击、揉搓（搓擦）、梳刷、碾压、振动等。 依据谷物的性质和脱粒特性，以及脱粒性能要求，选择合适的脱粒原理，设计合力的脱粒装置。 冲击（打击）脱粒：靠脱粒元件，告诉地冲击作物来脱粒。冲击强度大，脱粒干净，需设置调速装置。 搓擦脱粒：靠脱粒元件与穗头之间的摩擦。需有调整搓擦强大的机构，（适应脱净和破碎）。 梳刷脱粒：靠脱粒元件对谷物施加拉力和冲击来脱粒。脱粒能力与元件的速度相关。（主要用于弓齿式打稻机上）。 碾压脱粒：靠脱粒元件与作物之间相互挤压来脱粒。适于留种（不易破碎、脱皮） 振动脱粒；对谷物施加高频振动来脱粒。脱粒能力与频率和振幅有关。 、脱粒装置的类型（结构课）：纹杆、钉齿、弓齿 二、纹杆滚筒式脱粒装置 （一）、构造与工作特性（结构课） （二）、衡量脱粒质量的性能参数 作物的脱净率（脱净率=1-未脱净损失率） 未脱净损失率： 脱净率>99% 谷粒的损伤率（破碎率）  损伤率<2% 凹板的分离率 尽量高，以减少分离机构的损伤。70%以上。 茎杆的破碎情况 尽量少 功率消耗的大小（经济指标） 纹杆滚筒式脱粒装置的参数： 设计参数 （1）、作物的喂入状况（喂入量及均匀性） （2）、凹板的长度（包角大小） （3）、滚筒直径 （4）、滚筒长度 （5）、纹杆数 使用调整参数（首先为设计参数） （1）、脱粒间隙 （2）、滚筒的速度 （3）、喂入速度（或喂入量） 作物的特性 （1）、作物的湿度 （2）、青杂草含量 （3）、谷草比 （三）、脱粒性能的影响因素及参数选择（切流纹杆滚筒） 喂入状况 1）可喂入方式：纵向喂入，横向喂入，杂乱喂入 对于纵向喂入：a穗头朝前 脱净率高，分离率好 b穗头朝后脱净率和分离率都不如a 2）喂入方向径向喂入（破损高） 切 向 喂 入（抓取低）中间喂入脱粒性能好 3）喂入速度 4）喂入均匀性 喂入方式分析：穗头朝前喂入时，穗先受到纹杆的打击脱下大部分子粒，待脱粒间隙中以谷物较薄的状态进一步脱粒，则脱不净损失少。当根朝前时，根部分受纹杆抓取，当穗部运动到脱粒间隙时，谷物的运动速度明显加大（相对打击速度减小），作物受到的冲击减弱，脱粒效果差，凹板分离率也下降（因子粒未被脱之前，占用较大空间的茎杆已堵在脱粒间隙中，所以分离率下降） 实验得：紊乱喂入时，脱净率和分离率与穗朝前喂入得效果相同。 凹板长度L（或包角α） 包角—凹板（弧面长）所对得圆心角。 应该： L的近似值求法： ：滚筒直径 ：包角（度） 当L增大，脱粒率提高，分离率提高，而破碎率和功耗也增加。 现有纹杆滚筒式脱粒装置的凹板长度为350~700mm。包角约为108~120度，少数可达150~180度。 凹板的分离率不仅取决于；还与凹板的有效分离面积有很大关系。 有效分离面积的大小以： 来表示。分离率与分离面积成正比。（但不能单靠增大筛孔的办法增加分离率）滚筒的圆周速度提高，凹板的分离率也相应提高。 总之，凹板的分离率随L、孔面/总面、n的增大而增大。 滚筒直径D（对脱粒性能不是主要的影响因素且与工作能力无关） 确定D的主要依据是 ①凹板长度L 用近似计算式： 确定D时次要考虑的问题， ②足够的转动惯量 ③滚筒不被茎杆缠绕 部标规定：D系列为：400、450、550、600mm 纹杆数M M多，脱净和分离率高，但破碎率和功耗也增高。还有，M过多，将形成封闭式的滚筒，抓取能力下降，确定M的多少，主要考虑良好的脱粒效果，再有就是惯性力平衡的问题。M依D的大小而异。 部颁标准规定： D≤450时 M=6 D=500~550时 M=8 D=600时 M=10 5、脱粒间隙（凹板间隙） 脱粒间隙：滚筒最外缘与凹板内弧面间的距离。 间隙对脱粒性能的影响： 间隙小，脱净率高，分离率高，但破碎率也高。 脱离间隙由入口到出口逐渐减小。 纹杆滚筒的脱离间隙比一般为： 原则：在作物能顺利喂入和得到加速度的情况下，应尽量减小入口间隙。（这是实验研究所得，这样可使尽量多的谷粒在凹板前段接触纹杆而脱下，并分离，不受滚筒的连续冲击，以减少破碎和损失。 实践经验：出口间隙一般定为比所脱谷物较大，以致既保证脱净又不会使破碎率明显增加。 6、滚筒的脱粒速度 速度增加，脱净率和凹板分离率提高；但破碎率也提高，功耗也增大。 工作时的圆周速度必须小于极限速度。 脱粒的极限速度：籽粒受到严重损伤并开始出现破碎率超标时滚筒的速度。作物的脱粒极限速度随该作物脱粒时的湿度而变化。 注意：脱粒的极限速度不要与滚筒的临界速度相混淆（临界速度：滚筒的角加速度供应与消耗相等时的转速） 纹杆滚筒脱不同作物时的圆周速度 品种 V（m/s）  小麦 28~32  玉米 10~17  籼稻（干） 24~26  梗稻（湿） 26~30  V已知时，滚筒的转速  7、喂入速度 当喂入量一定时，提高，凹板分离率提高，脱净率提高，破碎率略有增加。（因提高，使凹板间隙中的谷层变薄）。但不能太高，一般=2~2.5m/s ，有的=5~6m/s。 现有联收机上喂入轮D=150~300，=4~9m/s 8、喂入量q（单位时间内允许喂入脱粒装置内谷物的量 kg/s） 当q增加，分离率下降，脱净率下降，破碎率下降，功耗增加。 一个装置的设计定型，喂入量是有一定要求的，所以使用中一般不能超量或过度喂入不均，否则影响性能。喂入量的大小可以反映滚筒的工作能力。 q的计算： 式中：：系数。意义：每米长纹杆冲击一次喂入的谷物可能抓取并脱粒的谷物量。 一般=0.018~0.024 kg/m （实验得）  ：滚筒（纹杆）的长度 （m） ：纹杆数 6~10根  ：转速 r/min 指出：上式计算q只考虑了一些主要因素，此外，谷草比的大小对喂入量也有较大的影响。  谷草比大时，喂入量可大（因粒对茎杆来说占的体积小，相同的脱粒间隙可通过较大重量的谷物） 9、滚筒长度（纹杆长度） （1）、大小影响的问题 ①长，生产率高，脱得净（因可薄层喂入） ②的长短可作为设计、分离、清选、收割等部分的依据。 （2）、如何确定 跟机器的总体布置相适应 选用系列的标准长度值  的长度系列：500、700、900（1100）、1200、1350、1500 mm 主要根据生产率而定，对纵喂入脱粒装置按下式计算（m） ：喂入量 kg/s ：滚筒单位长度的喂入量 kg/s 。 纵喂入脱粒机=1.5~2；T型和ㄏ型联收机=3~4 10、谷物的湿度和青杂草含量 分析：（1）湿度大时，作物与滚筒、凹板的摩擦阻力加大，谷层变厚，对脱粒和分离不利。 （2）湿度过大或过小时，对留种谷物发芽率的影响均不利；过干，易碎；过湿易扁。 （3）青杂草增多，脱净率明显下降，分离率也下降，并造成分离和清选装置效果不良。 三、钉齿滚筒式脱粒装置 （一）工作原理：靠钉齿的正面冲击为主，侧面搓擦（挤压）为辅来脱粒。 （二）与纹杆滚筒装置的比较 抓取能力强 生产率高，钉齿式的比纹杆式的一般高2~3倍 脱粒质量：脱净率高，对潮湿和较难脱的作物都能脱。但茎杆破碎较重，凹板分离率低。 功率耗用大。 使用调整较麻烦，或间隙不能调得一致（因钉齿可能变形或安装不准） （三）钉齿在滚筒上的排列 1、排列原则： 打击作物均匀（即间距要一致）（等齿迹线） 作物有左右移动的可能（钉齿分布成梅花状，如右图） 在一个齿迹线上要有多个钉齿打击（工作） 要满足以下三个原则，钉齿要按复式螺旋线排列。 2、参数间关系 ：螺旋线螺距（右图为2头螺旋线分布） ：齿迹距，相临两齿迹间的距离。 ：同齿杆上相临两齿间距。 ：滚筒的计算长度 ：滚筒实际长度 ：边缘齿距齿杆端的距离。 每一齿迹上的钉齿数等于螺旋线的头数 （K） 齿迹数   （整数） Z：总齿数，K螺旋线总头数 因为K与一个齿迹上的钉齿数相等，所以 以K去除Z（即以K代替一个齿迹上的钉齿数） 滚筒长度 如已知和齿迹距a 计算长度 实际长度 推荐，一般=10~30mm（为了便于边缘齿的安装）  =15~20（新农机设计手册） 同齿杆上相临两齿间距b 因为 （螺距）（由上边图上几何关系可见） （一个螺距内的齿迹数等于齿杆个数） 所以：  ：齿杆数（为偶数） b应是a的整数倍，故必须是整数（即M是K的整倍数） 3、参数选择（确定） ①  =10~20mm 对一般钉齿 a=25~30 楔形齿 a=42~44 ②螺旋头数K 目前一般钉齿滚筒上 K=2~5 K增多，则脱粒能力提高，破碎率提高（因一齿迹线上钉齿数增加，则打击次数增加） 齿杆数M（即钉齿排数） 目前，一般M=8~12（手册）（取双数） 若计算  式中 D：滚筒（齿顶）直径，钉齿滚筒直径为400~450 ：钉齿高度（一般=60~70） ：相临齿杆的弧段长（一般=105~135） 滚筒长度 由下式可求得： 确定时还应结合机器的总体设计来考虑。 4、钉齿滚筒展开图的绘制（钉齿的排列） 要根据展开图对各元件进行加工、制造和组装 选定（即已知）M、K、a、L、D、h（s） 以L和作矩形轮廓。 把分M等份。 定出边缘齿的位置（依据的值）（AE为点A过齿的齿迹线） 量取EB=aM=t（螺距）（一个螺距内的齿迹距数等于齿杆数） 连AB线，它与各齿杆的交点则为钉齿的安装位置（其一个螺线头的）。 以定齿的齿为基准，以b（）为间距定出其余齿的位置，布满为止。 （四）、钉齿凹板 钉齿排列： 凹板钉齿位于滚筒钉齿相临二齿迹的中间（如上图） 相临两排钉齿相互错开，这样，同一排内齿间距等于2a 有的钉齿凹板的第一排或前二排钉齿间距为4a（即减半）（改善抓取条件和减少茎杆严重破碎）。 钉齿排数一般为4~6，大多为4排。齿与滚筒上的等长或略短凹板包角大多为100度左右。对分离率要求高的凹板其栅格段较长，包角可达200度左右。（两个钉齿排组的中间段可装栅格筛凹板）。 一般e=60~70mm，f≈3e 确定齿排间距e时应使滚筒上的齿板与凹板上的齿排同时工作的排数最小为原则。 末排钉齿离凹板尾端应有适当距离，使脱出物以较高的速度抛离凹板，以免缠绕滚筒。 （五）、钉齿滚筒式脱粒装置的脱粒速度与脱粒间隙 作物种类 滚筒速度（m/s） 齿侧间隙mm    入口 出口  小麦、大麦 28~30 5~10 4~8  水稻 籼稻 19~24 12~14 10   梗稻 27~28 10~12 8~10  玉米 12~15 一段为栅格筛凹板  作业： 已知：齿杆数M=10，螺旋头数k=5‘齿迹距a=41，总齿数Z=115，相临齿杆检举（弧唱）S=105 要求：1、绘制滚筒钉齿排列展开图 2、配置相应的凹板（齿排数为4）根据一般数值范围，但是凹板长度和齿排间距） 3、写出作图方法 五、轴流滚筒脱粒装置和双滚筒脱粒装置 （一）、轴流式脱粒装置 构成：脱粒滚筒（有圆柱形的和锥形的，脱粒元件有纹杆、杆齿、板齿，纹杆——杆齿组合等几种） 筛状凹板（有栅格筛、冲孔筛和编织筛几种，包角一般为150~240度，多数为180度，有的达360度） 导板和顶盖等（顶盖与凹板相接成圆筒形的脱粒室） 导向板装于顶盖的内壁，以控制作物轴向移动速度，导板的螺旋升角为20~50度，导板高一般50~70mm 轴流：被脱谷物总的流动趋势沿滚筒轴向移到排草口（实际是螺旋线运动） 喂入和排出方法有如下几种： 工作原理：在脱粒间隙内谷物受到多次反复地打击和搓擦而脱粒。 特点：滚筒、凹板长，凹板包角，脱粒间隙较大，脱粒和分离时间长故脱净率高，分离好且子粒破碎、暗伤少；对各种作物的适应性均较好，但功耗大，茎杆破碎重，使清粮负荷增大。 对应用了轴流滚筒脱粒装置的脱粒机和联收机来说，结构紧凑，背负式联收机多采用。 （二）、双滚筒式脱粒装置 考虑双滚筒脱粒装置的出发点： 同穗谷粒脱粒的难易程度相差悬殊。 单滚筒脱粒对留种不利（因破碎、暗伤较重）。 为解决以上问题，考虑设计双滚筒脱粒机，解决脱净率与破碎相矛盾问题。 脱粒特点 第一滚筒：转速低，脱易脱的子粒，使它们免受重击，多采用钉齿滚筒。钉齿在筒上排列多为多头螺旋线。 第二滚筒：转速高，脱难脱的子粒，保证脱净多采用纹杆滚筒。 双滚筒脱粒存在的问题 凹板分离物中含杂量较高，给清粮增加困难 功耗大，比单滚筒增大40~50%，甚至更大。 六、弓齿滚筒式脱粒装置（主要应用于水稻脱粒） 构成：弓齿滚筒和筛状凹板 工作过程：为半喂入式脱粒 主要特点：保证茎杆的完整，并能解决脱净与破碎的矛盾，功耗较小。 脱粒方式： 比较：倒挂侧脱主要食欲卧式割台，断穗抽草现象少，分离性好，平喂上脱和平喂下脱适合于立式割台和圆盘割台。平喂上、下脱有共同的缺点：有些茎杆折弯，其穗头夹在杆中易漏脱。上、下脱相比，上脱的分离面积较大，子粒也易被抖出，所以排杂损失和夹带损失比下脱较少。 实验得：以侧脱为好，总损失，茎杆夹带损失及单位喂入量功耗均低于上平脱和下平脱。 但因在立式割台联收机上，若用倒挂侧脱，谷物由割台到滚筒需转180度，结构复杂，所以，我国现有半喂入联收机大多仍用平喂上脱。（但上脱的喂入性能较差）。 弓齿的排列： 一般按螺旋线分区排列 一般分为三个区段： 第一区段：梳整区，占滚筒全长的10~15%导禾喂入并将谷穗梳整脱粒。 第二区段：脱粒区，占全长的20~25% 第三区段：排稿区，占全长的8~10% *自入到出，齿迹距渐小，（即为不等齿迹距，与钉齿的不同）齿高一般是由矮到高，（脱粒间隙渐小）对难脱子粒加强脱粒强度。并加强排草能力。 *脱粒装置的调整机构（结构课讲） 七、脱粒滚筒功率耗用与运转稳定性 研究此问题的目的： 合理选择动力（合理计算） 研究减小功耗的措施 保证脱粒质量 （一）、滚筒的功率耗 包括；无用功率（空转功率）和有效功率（脱粒功率） 空转功率 克服与脱粒过程无关的阻力（轴承、转动摩擦阻力、滚筒转动时空气阻力）所消耗的功率。  （KW） （1） 式中 ：滚筒角速度（1/秒） ：系数 一般 与轴承种类和传动方式有关。 ：系数 一般 与迎风面积有关，迎风面积增大，则B增大。 根据实验定，一般 脱粒功率 克服脱粒过程产生的阻力所消耗的功率。 阻力类型：1、滚筒在未入口处冲击作物的阻力。 2、在脱粒间隙中对作物进行冲击和搓擦的阻力。 3、凹板出口处抛处物的阻力 为简化对脱粒过程中功耗的分析，假设： 喂入量均匀连续的 认为谷物是非弹性的，（即认为谷物被滚筒撞击后，随即以滚筒的速度运动） 未入速度等于0，（因未入速度比滚筒圆周速度小很多，忽略） 则 脱粒功率： KW （2） 滚筒圆周上所受阻力可分为两种：即冲击力和搓擦力（） Ⅰ、冲击力 时间内，抓取的作物为，获得的速度为 根据动量原理 即 Ⅱ、搓擦力 与滚筒的圆周速度，凹板间隙、喂入量、茎杆撕裂变形等因素有关（因此，不容易准确地确定）。所以，设与总圆周力成正比）  ：综合搓擦系数 与的关系经实验验证是符合实际的，一般=0.7~0.8 当负荷减小，滚筒速度提高时减小 当谷物湿度增大时增大。 Ⅲ、滚筒总圆周力  （N） 则  （N） 所以脱粒功率  （KW） 3、滚筒功率  （3） 实验知 脱小麦纹杆滚筒功耗（3~3.7KW）/1KW喂入量 4、脱粒滚筒功耗的主要影响因素 因素有：喂入量、滚筒转速、脱粒间隙、茎杆长度 有实验测定： 功耗与喂入量得关系 喂入量kg/s 平均消耗功率（马力） 条件  3 11.7 V=33m/s 脱粒间隙 入口 出口 14 5mm  4 16.4   4.5 18.4   5 21    功率消耗与喂入量成正比 功耗与滚筒转速（或圆周速度）得关系 圆周速度m/s 所需功率 马力 条件  26 16.3 喂入量3kg/s 脱粒间隙 入口 出口 16mm 4mm  28 17.6   30 18.8   32 20.6    即速度提高，则功率提高 功耗与脱粒间隙的关系： 脱粒间隙mm 所需功率（马力） 条件  入口 出口    8 2 24.8 V=30m/s 喂入量 q=3kg/s  16 4 18.8   24 6 16.8   32 8 16    间隙增大，则功率增加 滚筒功耗随茎杆长度增加而增加 ⑤在相同喂入量的情况，喂入速度高 则功耗小（因脱粒间隙中的物层较薄）同时， 喂入速度高，凹板分离率和脱净率均较好。 滚筒功率消耗与一些影响因素的关系表示如下 这些关系（变化趋势）对纹杆滚筒和钉齿滚筒均是如此。 二、脱粒滚筒运转稳定性 （一）、滚筒的临界速度（在滚筒上以角加速度的变化反映出来） ①滚筒的角加速度供应（获得） 若动力机的额定功率为N（kw）滚筒的转动惯量为J产生的角加速度为则它们之间的关系为 （ ）（4） 即可产生的角加速度供应为 （5） 角加速度供应与角速度的函数图形为双曲线 ②工作时，滚筒的角加速度消耗  因较小，只占滚筒功率的5~7%，为便于分析（近似）工作时滚筒功率供应和耗用的关系，这是忽略项。则。 这样： 所以： （6） 故工作时，滚筒的角加速度消耗与角速度的函数关系为直线关系，如图 ③滚筒的临界速度 临界速度：滚筒的角加速度供应与消耗相等时的转速。 设计时，应使滚筒的工作速度小于临界速度，即<,让机具有一定的加速储备(右图表示了这一含义) 滚筒稳定运转的条件： 其一动力机应有足够的后备功率 其二,滚筒要有适度而足够的转动惯量 依据定义和式（5）、（6）可求得临界速度  则  二、脱粒滚筒的基本方程式 假设：1、动力机角速度不变 2、忽略轴和传动皮带的弹性 则基本方程式：  式中 ：滚筒的转动惯量 ：考虑旋转构件空气阻力的系数 纹杆滚筒脱粒装置的喂入量q（生产率） 喂入量：单位时间内喂入脱粒装置内谷物的量（kg/s），喂入量的大小可以反映滚筒的工作能力。 喂入量： 式中 ：系数 意义：每米长的纹杆冲击一次喂来的谷物可能抓取并脱粒的谷物量。一般=0.018~0.024kg/s（实验得） ：滚筒（纹杆）的长度 （m） ：纹杆数 ：转速 r/min 指出：上式计算喂入量只考虑了一些主要因素。此外，谷草比的大小对喂入量也有较大影响。  谷草比较大时，喂入量可大，（因粒对茎杆来说占的体积小，相同的脱粒间隙可通过较大量的谷物）。 （二）、脱粒滚筒稳定运转的条件 滚筒负荷的变化（如喂入量增大，喂入不均，干湿不同，杂草多少等）会引起滚筒的运转不均匀，这将会导致脱粒质量的下降。必须给予克服。 脱粒滚筒运转稳定的条件： 滚筒要有适度而足够的转动惯量（储备能量） 动力机要有足够的后备功率。（如果用柴油机要有较灵活的调速器，若用电动机应有良好的启动性能）。 一般要求：滚筒的运转波动不大于5~7% 滚筒运转不均度 ：滚筒原有角速度 ：变化后的角速度 ：平均角速度 ：力矩的变化 ：变化的时间 ：转动惯量 ：滚筒输入功率与输出功率之差，即消耗于加速度的功率。   较大的滚筒转动惯量，对1、动力机功率储备不足。2、喂入量突增。3、人工喂入不均等情况下，改善运转的稳定性都是有利的。但只有足够的转动惯量而没有一定的功率贮备也是不利的。问题有二：其一是启动困难。其二恢复转速时，功耗增大，并且因滚筒重量增大，则空转功耗也将增大。 小测：A切流式纹杆滚筒脱粒装置的主要参数对脱粒性能各有怎样的影响？ B切流式纹杆滚筒脱粒装置上对脱粒性能的影响有哪些？ 第十四章分离与清粮装置机构 功用:此机构用以田收脱出物中夹带的谷粒与断穗,并将茎杆排出机外 脱出物-------指长杆,短杆,颖壳谷粒和断穗等组成的混合物. 设计要求:1.谷粒的夹带损失<0.5~1% 2.细小轻杂脱出物(短杆,叶子等)尽量少(以利清选) 3.排草顺利 4.通用性 研究与设计的出发点:1.提高其生产率2.减小它的结构尺寸 一般喂入量: q=3~~4.5kg/s 对联收机 q 每增大1kg/s 逐稿器的分离面积需增大1米2 所以 1.整机的生产率取决于逐稿器的生产率 2.整机的长度取决于逐稿器的长度 故:提高逐稿器的分离能力，是提高整机生产率的关键 ξ14-1分离装置的类型与构造 类别：按抛扬原理分：回转式；键式；平台式 按离心原理分：离心分离筒式；转轮式 一、 键式逐稿器 分为三键式. 四键式五键式 六键式四种 四键式应用广泛,一般为双轴四键,键箱互相平行,四个键的抛扔顺序为1-3-2-4 键构成阶梯形,目的是 ①抖松稿层使分离开 ②能降低机械高度 一般阶梯落差约为150mm,键长:3~5米 ； 单键宽度:200~300mm 宽度小,键数多,结构复杂 ； 宽度大,减少对移层的交替作用,影响分离 键面上的各种鳞片,凸筋以及高出键面的两侧齿板,延长板等,1. 可阻止脱出物下 2.增强抛送能力,3.支托移草4.当机器有横向倾斜时,防止移草自一侧移动, 阶面倾角一般为8~30度,中,前部倾角较大, β 中>β前>β后,后部倾角小,以利于脱物中夹带籽粒多时,有较长的分离时间(倾角大处),到后部,籽粒少了,使移草较快地排出,以免堆积,堵塞. 平台式逐稿器 由筛面平台(有平面的和阶梯面的两种)摆杆和曲柄连杆驱动机构组成. 特点:结构简单,但有相当的分离能力,(约为键式的70%) 应用:直流型联收机和中小型脱粒机 尺寸:长2米左右(大到三米),宽随脱粒装置定 配置和一般运动参数: 台面倾角:α=3~12度； 阶梯面的阶面倾角为10 ~25度, 摆动方向角β=25~35度(连杆头和曲柄回转中心的连线与水平线的夹角), 摆幅80~100mm,即r=40~50； 曲柄转速:200~280r/min, 加速度比(运动特征值)rω2/g=2~3时,分离效果较好.(r—曲柄半径,ω—曲柄的角速度,g—重力加速度) ξ14-2键式逐稿器 逐稿器的分离原理 逐稿器是以抛物原理,将脱出物抛扔和抖动,进行分离的,抛出物被抛离键面层,做抛物线运动，此时,物层处于较松散的状态,谷粒有较多的机会从空隙中穿过,进而通过键面筛孔而分离出来,脱出物起落,周而复始的抛物线运动使夹带分离出来,长茎杆被向后输送并排出,为此,必须具备两个基本条件. 键式逐稿器上脱出物抛离的条件 假设1.抛出物在键面上,与键面没相对移动2.忽略空气阻力3.认为茎杆是刚体 坐标XOY的原点为质点M的运动轨迹回转圆心,OX轴与键面平行 β—键面倾角 质点M受的力:mg—质量为m的质点所受的重力 mrω2--质量为m的质点所受的离心力 N—键面对质点的支反力 F—质点与键面的摩擦力 以曲轴与键面平行时的位置为曲柄转角的起始位置 则支反力:N=mgcosβ- mrω2sinωt1 当支反力N=0时,此时曲柄的转角为ωt,脱出物被抛离键面 即N= mgcosβ- mrω2sinωt1 =0 (刚抛离) 则: rω2sinωt1=gcosβ 抛弃条件:因为: sinωt1<=1所以必须rω2>= gcosβ 由上式(1) sinωt1=cosβ/( rω2/g) 令k= rω2--- 逐稿器的运动特征值(加速度比) 故sinωt1=cosβ/k ωt1即为抛弃角(此时支反力N=0) 有一个K值就对应一个抛弃角(β角一定时)(n 不同则K不同) 由上式可见:(1)K越大, ωt1越小,即抛离键面越早, (2)若当ωt1=π/2+β时 才开始抛离 此时 sinωt1= sin(π/2+β)= cosβ/K=cosβ 向后抛送脱出物的条件 从两方面考虑,其一是运动参数—ω最大界限,其二方面是结构尺寸方面—β的最大界限ω一定时。为使脱出物抛离键面,并向后运动(抛起之后不再落回原处)必须抛起速度V0的方向与水平的夹角θ<900(如上图)推导出定量表示的条件. ωt1=β即ωt1-β=0,这时sinωt1=gcosβ/ rω2= sinβ 则: rω2 =g/tgβ(后抛的极限条件时) 又知K= rω2 /g 则tgβ=1/K(后抛极的限条件时) 所以必须是运动参数rω2<g/tgβ(运动参数n,去满足结构参数β)或者是键面倾角β<arctg1/k 或结构参数β去满足运动参数n 解释:只有rω2小于后抛极限条件时的g/tgβ(结合sinωt1=gcosβ/ rω2= sinβ考虑能使抛起角ωt1大于β,即使得θ[θ=900-(ωt1-β) ]< 900再有就是在运动特征参数K不变(ωt1也就确定的)的情况下，键面倾角比后抛极限条件时的倾角小,使得θ<900以满足向后抛送 (三)(高速摄影)移层在键式逐稿器的运动过程 移层在键上的运动过程 (1)曲柄转角达某一值时(一般约2700时)移层的下部于正向上运动键相接触. 此时,移层的上部还继续降落,整个移层从上下两个方向受压缩(双向压缩阶段) (2)随曲轴转角的增加,由键造成的压缩变形向上扩展,直到上层茎杆停止降落,此时,移层仍受其下方键的压缩(单向压缩)直到移层厚度压缩到最小(?hmin) (3)曲轴转角增大,当移层的受力mrω2 sinωt1>=mgcosβ时,开始被抛起,由于茎杆的弹性上层茎杆先被抛起,随后下层的被抛起(单向膨松) (4)抛起一段时间后,移层上部继续上升，而下部开始降落(双向膨松) (5)上层茎杆到最高点后，整个移层开始处于降落，到某一时刻,移层厚度膨松到最大.(达hmax) (6)随后,下层茎杆着落键面,而上层继续降落,又重复上述过程 即运动过程为:双向压缩→单向压缩→层厚?hmin→单向膨松→双向膨松→整个移层降落→层厚hmax→(重复) 2.高速摄影的观察结果(结论) (1)因茎杆有弹性和受空气阻力以及邻键上的茎杆相互牵扯的影响,移层实际运动轨迹与理论上(理论上:抛起后轨迹为抛物线，着落后为圆)有较大差别.实际上，移层质点有两种运动. (2)与键面接触的质点（下层）在一定时间内(不一定只是接触的时间)有反向运动。其轨迹为扣环. (3)不与键面接触的质点,其轨迹近似于正弦曲线 (4)两者之间的物层为过度区 (5)在现在常用的运动参数下(n=195r/min,r=0.05m)不与键面接触的质点的平均水平速度大约为与键面接触质点速度的两倍,因此,产生的效果是将茎杆拉开,加快了夹带籽粒的分离进程. (6)逐稿器的分离作用,主要发生在移层被抛起后,整个移层降落的过程段，此时籽粒最易通过疏松的移层而分离出来. (7)在喂入量q和曲柄r相同时,不同曲柄转速下工作比较结果显然移层的变形特点(运动过程)是相似的.但移层的变形大小和分离效果是不同的,再根据籽粒在移层下落阶段最易分离的情况,所以确定逐稿器的运动参数时,应尽量使移层得到最长的降落时间(即在相同条件下,使逐稿器处于最低位置时与茎杆相遇) 二、逐稿器主要参数对分离效果的影响和选择 分离效果：:籽粒分离率的大小和通过键筛孔的短茎和颖壳的多少必影响清粮负荷 分离效果受作物状况和逐稿器参数两个方面的影响. （1）作物状况对分离效果的影响： 试验研究得：(1)湿度影响较大,湿度↑,分离困难(因茎层不易抖松且粒与杆的摩擦力也大) （2）喂入量q↑,分离损失↑,(此问题限制了整个机具的生产能力) （3）谷物的谷草比↓则分离损失↑,原因:相同喂入量下会使键上的移层增厚 (一) 逐稿器的动力参数对分离效果的影响和选择 动力参数包括:曲轴转速n(频率)和曲轴半径r(振 幅)(即运动特征值k),它们直接影响移层的变形,分离 性能和向后输送速度 试验研究得知：对于一个确定的r(振幅),都有一与之对应的最佳转速n,使分离损失最小,n过大或过小,都会使分离损失增大。 原因:若n过大,移层双向压缩时压实度增加,且上层茎杆开始向上膨松是时刻较晚,使最大hmax减小,移层降落时间缩短,膨松度降低,减少了籽粒穿过移层的时间和机会,所以损失增大.若n过小时,对物料抛扔不足,且物料向后的平均移层速度,Vp会降低,使移层变厚,所以损失增大。 因此:键式逐稿器取k=2∽2.2[即rω2= (2∽2.2)g] 平台式逐稿器取k=2∽3 键式逐稿器:r=40∽75mm (多为50) n=150∽250r/mim (多为195) (二)逐稿器的结构参数对分离效果的影响和选择 结构参数包括:逐稿器的总宽B,键长L,键面倾角β和键面筛孔率 1、逐稿器的宽度B 分离效率除运动参数外,还决定于移层的厚度,(越薄越松散,分离损失越小,,有时损失与h的平方成正比)移层的厚度又取决于逐稿器的喂入量和B,当q?一定时,使B↑,可使移层厚h↓,从而改善工作质量. 一般,螺杆滚筒脱粒装置的联收机,逐稿器宽度B2=滚筒长Lg 钉齿滚筒脱粒装置的联收机,逐稿器宽度B2=(1.4~1.62)Lg 当B2=1200mm时 用四键 B2=1500mm时 用五键或六键 单键宽200~300 注:键数多,结构复杂,键数少,单键宽度大,减少对移层的交替作用,影响分离 2、逐稿器的L 实验测定得知：随Ｌ的增长，逐稿器分离率的渐进线的变接近于１．如图 实验证明：逐稿器有一个适宜的长度值，超过此长度后，逐稿器的分离性能不再变化 所以：长度Ｌ的选取原则为：使损失最小，而又不至使机器过分增长（一般３~５米）。 由上述试验曲线还可看出：q不同，曲线也不一样，在Ｂ和茎杆平均后移速度 Ｖp不变的情况下，如果要求同样的分离率，当q稍增大，长度 L就得需要增长许多．因此可见为了提高分离效率，增大Ｂ比增长Ｌ更为有效，所以一般采用尽可能宽的逐稿器． 经验公式：Ｌ=q/Bq1η q—逐稿器喂入量， q1 --单位面积的允许喂入量（kg/sm2） η--有效利用系数 3、键面倾角β 考虑到脱出物在键上要有适当的分离时间问题,以及机器高度问题,键面制成阶梯形,且各阶面与水平面都有一定的倾角。β过大,后送排草慢,使键上物层增厚；β过小，排草太快，后抛分离时间短；β过大, β过小,都会使损失增大。 目前，一般: β=8~30度,分2~5个阶梯 键面倾角分布及意义,上下坡的β变化及影响： 1）末阶β最小,便于排草 2）中阶β最大,使已疏散开的有较多夹带的脱出物得以较充分的分离 3）前阶β适中,以较快疏散和足够的分离 4、键面筛孔率 [ (孔面积/键面总面积) ×100% ] 筛孔率在一定范围内,筛孔率↑,损失↓,但超过一定限度,改变损失率的效果甚微,而且筛出的短茎等杂物↑,使清粮负荷↑,所以筛孔率应适当. 三、逐稿器上的辅助分离机构 (1)键的中部上方加设翻转轮. 翻转轮由轴,摆环和指齿组成. 工作过程:轴转动,使摆环摆动,则指齿使脱出物又增加了翻转和横向移动,增加了籽粒的分离机会 (2)曲轴连杆组成的纵向挑松机构. 其作用：拉薄并挑松稿层 拨杆机构 其作用：拨杆抖动茎杆，增进籽粒从茎杆中分离出来 （３）＂鹿角＂叉式辅助机构，　 还有其它的辅助机构，以及其它结构形式，和运动方式的逐稿器 试分析论述逐稿器分离效果的变化及原因？ 键面倾角（β）的分布（各阶段）及意义 向后抛送的条件，（定性的和定量的） 键做齿侧板，延长板，凸起等的目的（结构课上的） 键的宽度与滚筒长度的关系，（分析杆的，钉齿的） 抛起条件（定性的，定量的） β角的适宜范围，过大，过小有什么影响 键工作的必要条件，抛起条件，后抛送条件 逐层在键上的运动过程 ξ１4-3清粮装置 1清粮原理 功用---从脱出物中把轻杂物清出机外，分出杂余断穗再取脱粒，和复清，选出谷粒，获取清洁的粮食. 2设计要求：（对联收机的清粮装置） 粮食的清洁率在（９６—９８）％以上 清选损失率《０．５％ 生产率要与收割，脱粒装置的生产率相适应． 3清选原理和清选方式： 脱粒机和联收机上需清粮，在清选机上需对谷粒进行精选和分级. 4清选粮的共同原理是：利用清选对象各组成部分物理机.械性质的差异，而将它们分开． 5清选对象的物理机械性能主要表现在（即指）以下几个方面： 尺寸特性（长，宽，厚尺寸特征） 空气动力特性 表面特性 比重，弹性，颜色等特性 6就清粮而言，采用的原理主要是： 按照谷粒和轻杂物的空气动力特性进行风选，称之为气流清选，脱粒机和联收机上多采用气流，筛子配合进行清粮，称为气流筛子式 按照谷粒的尺寸特性进行筛选，其清粮方式称为筛子式—筛选 下边对各种清粮原理进行具体分析： （一）按照脱出物的空气动力特性进行分离 物体的空气动力特性由可以用漂浮速度Ｖp或漂浮系数Ｋp来表示 漂浮速度的定义 漂浮速度---垂直气流对物体的作用力（推力）与物体的重力相等，而使物体保持漂浮状态时，气流具有的速度 物体的漂浮速度，漂浮系数的表达式 为建立其表达式，分以下步骤进行 (1)物体与气流相对运动时，受到气流的作用力 p=kρFV2 N (kg m/s2) 式中：k---阻力系数（与物体的形状，表面特性和雷诺数有关） ρ---空气的密度kg／m３　　　　　　 Ｖ---物体对气流的相对速度　m/s （２）垂直气流下谷粒（物体）的运动方程为： m(dV/Dt)=p-G m---谷粒的质量 dV/dt---加速度 p--- 气流对谷粒的作用 G---谷粒受的重力 p>G　时，谷粒向上运动 p<G　时，谷粒向下运动 P=G　时，谷粒漂浮（不动） （３）求解漂浮速度Ｖp和漂浮系数kp P=G时dV/dt=0　此时漂浮状态的谷粒所在处的气流速度等于该谷粒的漂浮速度Vp 即P=kρFVp２=G=mg 所以：漂浮速度Vp＝根号（mg/kρF）=根号（g/kp） kp大，则 Vp小，故：F大，m小的轻杂物的kp大（即Vp小）则在同样的气流速度下，就先吹走轻杂物． 定义：kp= kρF/m　　称为漂浮系数 一般kp=0.075—0.12 (漂浮系数) k=0.184—0.265　　（阻力系数） 显然漂浮系数不同的物体，受到气流的作用力p不同，据此原理，可脱出物向空中抛物，或利用风扇气流吹脱出物，靠脱出物各成分被吹扬起所需作用力的不同来进行分选． 应用空气动力特性清选的实例 风扇清选（风选） 漂浮系数较大的轻杂物受气流的作用力较大，被吹得较远，相对于漂浮起来所需的力较大．而漂浮系数较小的谷粒，则被吹得较近． 在使用中，据物体的不同的漂浮速度，来确定气流的风向和风量，尤其是在田间作业的联收机上.有些气流式清粮装置，具有几个不同形状和尺寸的空腔，气流通过这些空腔时，其速度和方向发生变化，以分离出具有不同漂浮速度的细小夹杂物，而获得清洁的谷粒． 带式扬场机　：带以高速（１５-１６m/s）将被清物抛向空中，迎风面大，重量轻的混杂物（受气阻力大），扔出的距离近，迎风面小，重量较大的谷物，（受气阻力小，且惯性大）扔出的距离较远，从而分离（因抛出速度较高）在无风的情况下，也可得到较好的清选效果 （二）按谷粒的尺寸特征进行分离 谷粒的尺寸以长，宽，厚来表示,根据谷粒不同方向上的尺寸大小，用不同孔型的筛子和运动,方法将谷粒与脱出物的其他成分分离和分级。 按尺寸特征分离主要用于清选机上对谷粒进行分级选粮,分选方式为分选. 筛子选择的内容:1.筛子种类2.筛孔孔形和尺寸3.筛孔的排列方式 选择依据:1.谷粒的尺寸（长，宽，厚）选筛种类,孔形，尺寸2.清选精度要求,选筛的种类 1.按谷粒厚度分离 应用的筛子为长空筛,谷粒的厚度<长方孔宽<谷粒宽度 筛孔长度>谷粒长 筛子做水平运动即可,因谷不需竖起 2.按谷粒宽度分离 筛子:用圆孔筛 谷粒厚度<孔径<谷粒长度 谷粒宽度<孔径 当谷粒长度>2倍的孔径时,筛子需要有垂直振动(使谷粒跳起,穿过筛孔) 3.按谷粒长度分离 应用的设备：窝眼选粮筒,或窝眼圆盘 指出:：利用不同形孔的筛子或选粮筒，对谷粒按尺寸特征分级，多用于清选机，而田间作业的联收机上，不急需清选，只需将谷粒从细小脱出物中分离出来，（清粮）所以，联收机上采用分离筛（编织筛，鱼鳞筛） 即风选和筛选配合的清粮装置，脱粒机和联收机上大都如此． 因为，若只用筛子分选，混杂物中的谷粒，穿过筛孔的机会较少，筛孔常被混杂物堵塞．若只用气流清选，或清选不彻底或装置结构复杂．气流与筛子配合，可将轻杂物吹离筛面，并吹出机外，有利谷粒通过筛孔而分离．试验表明，只有当气流的作用力抵消了物料的重力而使混杂物过于疏松状态时，才有最高的分离效率． 1４-４气筛清粮装置及工作状况 （一）构造：（结构课讲） 1.吊装振动式筛子２.风机（清粮型）３.输送器（阶梯抖动板）４.驱动机构（筛子的，一般为曲柄连杆机构） 多为一个风扇，２—３个筛子构成一个清粮室，上中层筛孔口较大，下层筛孔口较小 ２.风扇：农用清粮型，低层，离心式，宽度大，叶片少（４—６片）叶线一般为矩形（去内角）轴向进风，径向排风．有风量调节机构（１）没有横流的径进，径出（２）直流的如东德Ｅ５１６联收机上的（３）对半分开风扇没有风向，风量（调进口或转速）调节机构。 对清粮风扇的要求： (1)出风口宽度和高度方向上各点的速度应均匀（去角叶线） (2)当Ｂ宽度＞２-３时，需将风扇分成两段，一轴上（间隔约为１００mm）（因Ｂ／Ｄ２＞２／３时，宽度方向风速很不均匀，即质特性差） ３.筛子 类型：编织筛，冲孔筛，鱼鳞筛，鱼眼 (1)编织筛：优点：通过面积大，分离性好，对气流阻力小，缺点：孔形不准确，孔大小不可调，挂草，应用：一般作上筛，除大杂物 (2)冲孔筛：圆孔或矩形孔，优点：孔型准确，缺点：通过性较差，对气流阻力较大，调节不便，应用：多用于精选，清洁度高 (3)鱼鳞筛：优点：n可调，通过性好，生产率高，缺点：清洁度低，应用：清粮应用较广，上、下筛均可 (4)鱼眼筛（燕窝筛）优点：单向分离作用，茎杆不易通过，缺点：生产率低 （二）清粮装置的工作状况（弄清状况以合理设计清粮装置的形式） 1.物料来源：全喂入联收机清粮装置的加工物料来源于三方面：（１）删板极其延长部分分离出的混杂物（２）逐稿器分离出的混杂物（３）清粮尾筛回收的杂余 2.物料的成分:正常情况下，喂进清粮装置的物料重量比例为：谷粒重约８５％，茎杆重约７．５％，颖壳重约７．５％，总重约占机器总喂入量的一半． 3.清粮过程和不同物料的去向 (1)衡量清粮性能的指标：（应完成的工作程度，即应达到的指标） <1.>谷粒的清洁率（联收机应大于９６—９８％） <2.>谷粒损失率（联收机应＜０.５％，损失包括：气流出走的筛上跳出的和碎粮，颖壳夹带的＝允许损失的大小，随地区，环境等条件而异，且目前一般的测定的精度还较低，有关损失大小，当喂入量↑湿度↑谷草比↓则损失↑ <3>杂余的回收情况：一般只能回收约１／５ 气流与筛子的配置 (1)气流与筛子各自的主要作用 气流将细小夹杂物（颖壳，尘土等）吹走，吹散混合物等 筛子筛落谷粒和（部分）断穗，杂余，清除其他夹杂物． (2)筛子前，中，尾部的气流速度大小的要求： 试验研究得：较合适的气速要求为： 前段；７-８　 m/s (料厚) 中段：５-６ m/s 　（渐薄） 尾段：３-４　 m/s　　（以免过多吹走谷粒和断穗） (3)气流与筛子的配置 1.气流吹送方向与筛面夹角２５—３０度，有的达３０-４０度　 （即吹起又吹出—向后） 2.风扇出气口直接气流吹筛面全长的０.４-０.６倍（前部，料厚）夹角达的（３０-４０度的）只吹约全长的０.２倍） 3.气流通道（气流吹着空间）的形状应渐大） （三）筛子尺寸的确定，平面筛运动分析和筛子传动机构的设计 目的：1、了解清粮筛的设计依据和主要尺寸的确定方法 2、析讨论，弄清筛上的物料运动状况都是由哪些主要因素参数所决定 3、筛子传动机构的一般设计方法 一．筛子尺寸的确定 依据：１.生产率的要求 ２.筛子与其它工作部件（如逐稿器的宽度等）的配合关系 确定方法：在满足一定生产率（清粮室的喂入量）要求的前提下，为保证有好的清粮效果，筛上的物层不能过厚，这样就要求筛子应有合适的宽度Ｂs 筛宽Ｂs可由下式计算： Ｂs＝q1/q2=q(1-λk)/q (m) 式中：q1――清粮室的喂入量 kg/s (约占机器总喂入量的一半) q0—单位筛宽的允许负荷kg/sm q—机器的喂入量kg/s λ—茎杆重与谷粒总量的重量比 k –系数 对切流滚筒k=0.6—0.9 确定筛子尺寸也可初步计算筛子的面积 如：F=q1/q０＇ (m2) q1---同上 q０＇---单位面积的允许负荷kg/s m2(对联收机q０＇＝１.５-２，１.５-３) 筛子的实际应用和设计中，除考虑生产率外，更主要的是它与其它工作部件的配合关系 所以，筛子的宽，长尺寸确定时，考虑到与其它工作部件的配合关系，可依循以下的经验 推荐值ＢＳ＝（０.９-０.９５）Ｂ２ ＢＳ筛宽，Ｂ２逐稿器宽度（对切流式脱粒滚筒的机器上） 筛长：７００—１２００mm（以保证有足够的分离时间，渐少损失） ８００—１４００mm 其它尺寸（如筛面倾角，筛孔开度等） 二．平面筛的运动分析 　　其目的是通过运动分析，找出决定筛上物料运动状况的主要因素（参数）以便依据不同的要求，来合理地选择参数 筛子的振摆方式： 运动分析的前提：若连同气流的作用一起考虑，作筛上物料的运动分析，是相当复杂的，很难找到规律性的结论，为简便起见，先忽略气流的配合作用，来进行运动分析，分析的结论作为一般原始设计的依据，其它因素的实际影响，得实验验证和作相应设计 运动分析 目的：找出决定脱出物沿筛面运动状况的主要因素，（以便依据要求，合理地选择参数，和进行机构设计） 假设：１.筛子机构近似为平行四杆机构 ２.曲柄重心０与筛架和连杆的连接点０１的连线００１，（振动方向线）垂直于吊杆摆动的中间位置 ３.认为筛子各点均作往复直线运动， 一般：a＝１-３°　 ε＝１２-２５° γ＝２３-３０ n=２００-３５０r 加速度比：rω2/g=2.2 筛子的振动方向（沿Ｘ轴）与水平面的夹角ε—称为振动方向角 一般，上筛（或单筛架）ε＝１２-２５° 筛子的运动方程：以曲柄销在Ｘ方向上的运动近似代替筛子的运动 x=-rcosωt Vx=rωsinωt ax=rω2cosωt 若Ｘ轴的方向朝下方（即与上边的相反） 建立方程：x=rcosωt　　Vx=rωsinωt　　ax=rω2cosωt 对运动分析清楚易懂，尤其是曲柄在不同的角度区段内时的质量惯性力的方向问题 下边分析被筛物沿筛面前滑，后滑和抛离筛面的几个条件： (1)分析被筛物沿筛面向前滑动的条件 惯性力，ma是被筛物在筛上滑动的主要原动力（其次是mg） 有向前滑趋势的区段为：每转的ωt＝３π／２—２π和０—π／２区段 因为此区段的cosωt为正，即ax为正值（即ax的方向沿Ｘ轴的正向）而惯性力u的方向为负（因惯力方向与加速度方向总是相反）即沿Ｘ轴的反向 此段：质点m的受力为： mg—重力 —惯性力 u=mrω2cosωt N—支反力N=usin(ε-а )+mgcosа F—摩擦力 F=Ntgф ф—摩擦角 前滑的极限条件(似动非动时的条件) ucos(ε-α)+mgsinа=F 将u和F的表达式代入整理得 ω2r/gcosωt=sin(φ-а)/cos(ε-а+ф) 因cosωt<=1所以得被筛物沿筛前滑的条件为: ω2r/g>k前=sin(φ-а)/cos(ε-а+ф) 据此可求出保证有前滑运动的曲柄角速度ω前(或转速n前) 注:曲柄运动的向心加速度ω2r与重力加速度g的比值称为筛子运动加速度比(即为筛子运动的特征值) ω2r/g越大,惯力u 才越大 (2)沿筛面后滑的条件 有向后滑趋势的区段为每转的ωt=π/2∽3π/2 区段,此区段的cosωt为负值,即ax为负值(即方向为x轴的负向)而惯性力u的方向为正(即沿x轴的正向) 所以,此段:质点m的受力如图: N= mgcosа- usin(ε-а ) u=mω2rcosωt F=Ntgф 后滑似动非动(极限情况) ucos(ε-а)=F+mgsinа 同样,将u 和F代入并整理,得后滑的条件为: ω2r/g>K后=sin(ф+а)/cos(ε-а-ф) 据此可求出保证有后滑运动的曲柄角速ω后(或转速n后) (3)被筛物抛离筛面的条件 惯力u的方向沿x轴的区段时(如上图) 支反力N= mgcosа-usin(ε-а )= mgcosа-mω2rcosωtsin(ε-а ) 可见, ω2r↑,则N↓,当ω2r大到某一值时,N=0 即,mgcosа-mω2rcosωtsin(ε-а )=0时,被筛物将被抛离筛面,所以,抛离筛面的条件为: ω2r/g>K离= cosа/ sin(ε-а ) 按厚度分离时,抛离筛面不利于籽粒穿过筛孔,但按宽度分离时,需使籽粒抛起 要让物料在筛上有前，后滑,且后滑>前滑,并不抛离筛面 所以加速度比k=ω2r/g应满足下列条件: k>k后>k前 且k<k离 k 前,k后 ,k离之间是数值范围是较大的,为提高生产率 ω2r/g可选大些,但不能过大，以免滑动速度过高,产生跨越筛孔的现象,分离性反而变差以上这些理论,建立一定的近于实际的假设基础之上,且以质点代表被筛物作运动分析,实际上,被筛物相互间的牵扯,再加上气流的配合等,工作情况更复杂,这些分析理论只是原理设计的依据. 通过以上分析,我们可以看出,被筛面在筛面上的运动情况,除气流的作用外,主要决定于加速度比 ω2r/g;还与物料与筛面的摩擦角φ,筛子与水平面的倾角а以及筛子的振动方向角ε有关. 运动参数常用的选取方法: 在设计时,筛子的运动参数（r,n）一般用类比和实物的方法来确定或修正 现有机器上,一般: 参考推荐值 曲柄半径r=23-30mm(多为30mm) 曲柄转速n=200-350r/min 加速度ω2r/g=2.2-3 作业:某筛架机构近于平行四杆机构，已知筛子曲柄半径r=50mm振动方向角,物料与筛面 摩擦角а=6o,振动方向角ε=12o,物料与筛面的摩擦角φ=25o,求物料在筛面上有 后(上)和向前（下）滑移,但不发生抛起的曲柄转速范围? (三)设计要求: 总的目标:生产率高，分离性好 具体要求:上，下筛均具有一定的水平振幅X和垂直振幅Y 上筛振幅和振动方向角ε,较大（因负荷大,含杂多,以抖松） 下筛振幅和振动方向角ε,较小（负荷主要是谷粒） 筛子向后行程的极点时,筛面处于靠高位置,(利于混杂物后移,且粒易于筛落) 上下筛以两个筛架作相对运动为好(以利于惯力平衡) 设计: 已知条件:上筛与摇杆铰接点B的XB(水平振幅)和YB(垂直振幅) 下筛与摇杆铰接点C的Xc(水平振幅)和Yc(垂直振幅) (以及曲轴及筛架的大概位置)双筛架 求:上，下摇臂和连杆的长度,曲柄半径，以及各构件的相对位置 设计方法:计算与作图 1.计算点B和点C的振动方向角 εb=arctgYB/XB ε=arctg Yc/ Xc 2.求下筛摇臂长度(1)依据Xc和Yc，确定c点的前后极限位置c1和c2（２）作的c1c2垂直平分线，交过c1的铅垂线于点01，定01点为摇杆的回转中心（３）则下筛摇臂长度=01c1(或01c2)而摆角（01c1与01c2的夹角）θ＝２εc 3.确定上摇臂的长度和方位 a)过01作与铅垂线成εB角的射线01H，以01H为分角线作射线01B1＇和01B2＇，使其夹角为θ(2εc) b)在距01H为a/2(a=根号XB2+YB2)处作的平行线，分别交01B1＇和01B2＇于B1点和B2点，则B1.B2即为上摇臂端点的两个极限位置（可实现水平振幅为XB，垂直振幅为YB c)则上摇臂的长度=01B1(或01B2) ４．连杆长和曲柄半径 (1)在过B1和B2的直线附近确定曲柄的回转中心0,连接0B1和0B2 (2)因为0B1=L+r 0B2=L-r 所以,连杆长度L=(0B1+OB2)/2 曲柄半径r=(OB1-OB2)/2 (或r≈a/2) 一般上筛振幅55-65mm,前部εB=20-50°, 后部εD=22-35°, εB稍大于εD 下筛振幅30-40mm,前部εC=7-11°,后部εG=7-11°,有的后部ε稍大 第十五章 谷物联合收获机 为什么叫联合收获机,它在田间能一次完成谷物的切割,脱粒,分离和清选等作业,直接获得清选的谷粒. 组成：一般由收割台，脱谷机(包括:脱粒，分离，清粮装置),输送，传动，行走系统,粮箱,集草机和操纵机构等组成. 应用联收机的优越性:生产率高，可降低劳动强度,谷物种植面积大,收获时节降雨多的地区,使用联收机抢收以不误农时和减少损失.但要使用得当:因联收机是在田间作业，且作业状况多变(成熟度+湿,疏密,草多少,收获期前后期等)所以要保证适时收获,合理调整工作部件的状态(或参数),否则,反而会增大损失，或造成收获质量(如:成熟度低时,粒青,瘪瘦,成熟度太高,或滚筒调整不当,粒破碎重)下降. 联收机应满足的农业技术要求: (1)总损失不大于谷粒总收获量的1-2%. 损失包括:1）割台:漏割,丢穗,冲击落粒,挑穗.2）滚筒:未脱净损失.3)逐稿器:夹带损失.4)清粮室:清粮损失(吹走,分溅和糠裹带),凡是会造成损失的部件都要设置合理的调整. (2)粮食清洗率应>96% (3)合理处理茎杆和颖壳,以便综合利用,(收集或抛散) §15-1 联收机的类型和特点 1联合收割机的类型 一.按动力供给方式分 (1)牵引式：本身不带发电机（割幅B<４m时) 本身带发电机(B＞４m时)由拖拉机牵引 特点：结构简单，造价较高，拖拉机可充分利用，但灵活性较差，割前开道。 (2)自走式：割台配置在脱谷机的前方，自身上的发电机驱动行走和工作部件。 特点：结构紧凑，机动性，灵活性好，能自行开道和选择收割，生产率高，但是价较高，发电机和行走底盘不能充分利用。 (3)悬挂式 全悬挂：收割台挂接于拖拉机的前方，脱粒部分挂于后部，输送槽在拖拉机一侧连接二者 半悬挂：侧挂在拖拉机上（右侧挂）本身带有的轮子承受一部分重量，其余重量通过铰接点施于拖拉机上，如开封生产的ＨＱ-３联收机 特点：具有牵引和自走两种联收机的主要特点（机动灵活性和动力的利用等方面）但总体尺 寸和布置受配套拖拉机的限制，升降和传动较复杂。 (４)自走底盘式：自走式可综合利用，收获机具在用时装上，用后拆下，底盘另作别用 　特点：总体布置较合理，但结构复杂，因各种机具有不同的要求，相互牵制,造价高，目前应用不多。 二．按喂入方式和作物流动方向分： 全喂入式：　　　　　 流滚筒式：Ｔ型;Ｌ型;直流型 轴流滚筒式：滚筒轴在机器的纵向平面内，由割台来的作物从滚筒的一端喂入，以螺旋式运动到另一端，茎杆从此排出，轴流滚筒起脱粒和分离的双重作用，从而省去了庞大的逐稿器 2.半喂入式：立式割台式;卧式割台式 三．地形的适应性分：平地式； 坡地式：在坡地上收割时能使机体呈水平状态（调平） §１5-２联收机构造和工作过程（结构课） §１5-３联收机的割台 1、功用：切割，输送 2、构成：拨，切，分禾器，和输送器等 3、现代联收机割台特点：备有割幅用途不同的割台，并都配有快速装卸装置 4、类型：（1）按输送装置的不同分为：平台式（带式）和螺旋推运器式 （2）按对地形适应性分为刚性和挠性割台 （3）按用途分为：麦类，玉米，水稻等 一．谷物割台上的通用部件和各部件见间的配置 主要讲割台输运器：全喂入式谷物联收机的割台输送器有螺旋式、带式两种 目前：螺旋式推运器应用最多，因为它结构紧凑，使用可靠，耐用。 （一）割台螺旋推运器 组成：螺旋，伸缩扒指 螺旋的主要参数： 内径d：多为２００mm（周长略>割下谷物的杆长） 外径D：多为500 mm（即叶片的高度应能容纳割下的谷物） 螺距S：一般300-400 原则是要S的大小要使谷物的输送和匀性，S大，输送速度高，S小，输送速度均匀 转速：一般为150-200r/ min （二）伸缩扒指机构： 工作原理：伸缩扒指（一般为12-16个）安装在螺旋筒内，一般分四排（并排，空套）铰接在一个不回转的曲轴上，曲轴中心与螺旋筒中心有一偏心距，扒指的处端穿过球铰伸出螺旋筒外，当螺旋筒旋转时，它就带动扒指一起旋转。由于两者回不同心，扒指就相对螺旋筒面作伸缩运动。扒指最大可伸出长度所在的方位可以调节，调此方位和螺旋高低时，应保持扒指外端与割台底版的间隙在10mm左右。 扒指长度L和偏心e的确定： 图中：D—螺旋外径 d—螺旋筒直径 定结构尺寸的依据：扒指在筒外露出最短，后上方外露量为10mm，（以防扒指掉入筒内，在伸出最长的位置，扒指应伸出螺旋叶片外40-50mm。（以满足抓取能力的要求） 由图上几何关系即可得出确定L和e的算式：（或直接用作图法依据外伸长度的要求，确定了曲柄方向上扒指的端点（A，B）以后，取AB的中心即为扒指的回转中心） 偏距：e=(D-d)/4+(15∽20) 长度：L=(D+d)/4+(25∽30) 注：由几何关系：L=d/2+e+10=D/2-e+(40∽50) 先由等式：d/2+e+10=D/2-e+(40∽50) 求出：e=(D-d)/4+(15∽20) 然后将e代入 L=d/2+e+10或L=D/2-e+(40∽50) 即得：L=(D+d)/4+(25∽30) 因为一般D=500,d=300 所以扒指长度：L=225∽230mm,e=65∽70mm (三)割台各工作部件的相互配置: 主要指螺旋,割切和拨禾论相互间的配置, L—螺旋相对于割刀和距离,它对割台的工作性能影响很大 L较大,禾杆较短的易堆积在刀后，待一定数量后,由螺旋抓取,这样输送和脱粒喂入不均.若L较小，而禾杆较长时,作物易从割台滑落，造成丢穗,一般,L=350∽450mm 另外,L的大小也影响到拨禾轮中心相对割刀前伸量n的大小,这对拨禾和铺设性能也是有影响的. δ1—螺旋叶片与割台底版的间隙.δ1=10∽20mm,大到35mm 它可据割台上作物量进行调节 δ2—螺旋叶片与割台后壁的间隙,一般为10mm左右 δ3—拨禾压板(或弹齿端)与螺旋叶片的间隙,其最小值为40∽50mm,以防相互干涉. 由拨禾轮,割台和螺旋形成的三角”死区”对割台的工作性能是起着不好的影响的,(输送不均或丢穗损失)为了改善割台的工作性能,人们曾有以下措施: 切割器后边装输送机构:齿条式(丰收-2.0水稻联收机);输送带式（美国JD-7700联收机水稻割台） 切割器作成前后可调的,改变L值以适应禾杆的高矮 割刀后,台面作成凸起,以减少死区,(西德克拉斯公司的各种combin) 仿形拨禾器 二．割台的升降和仿形机构:(此问题中弄清什么是仿形装置,类型) 仿形机构—使割台随地形起伏变化，以保持割茬一定高度的装置 割台的升降和仿形一般由同一机构完成 割台仿形装置的种类: 1.机械式,如东风-5联收机割台， 2、气液式 3.挠性割台(收大豆) 4.电液式 工作原理:1.机械式的(以-东风联收机割台重点介绍), 割台上装平衡弹簧,使割台大部分重量施于机架上,割台下仿形滑板轻轻擦地，并利用弹簧的弹力,使割台适应地形起伏． ２.气液式的：蓄能器与割台升降油罐并联，蓄能器内充有气体，利用气体的可压缩性使割台起到仿形作用． ３.挠性割台：此类型，工作平稳可靠，国外已有较多地应用． ４.电液式：割台下装有传感器，通过连杆将信号传递到电器开关，以控制电磁阀，使油缸进油或回油，完成割台的仿形升降． 大豆割台：低割装置；挠性装置；对外收获大豆专用割台 三．联收机的中间输送装置 　　中间输送装置—割台和脱粒机间的倾斜输送器 作用：将作物由割台送到脱粒机，要求均匀连续 种类：全喂入式联收机上有：链耙式；带式，转轮式 　　　　　半喂入式联收机上采用夹持输送链 1.链耙式倾斜输送器结构配置参数的选择 (1)齿与割台螺旋的距离t，t?不宜太大，出发点是：要有利于抓取谷物，避免螺旋后谷物堆积， 一般t＝１０-６０mm最大有的达１７０， 如东风-５,t?=60-170 (2)送器底板延长线与滚筒中心的距离要适当． 一般为１／４倍的． 滚筒直径（滚筒中心之下）出发点是便于谷物顺利地喂入滚筒 解决办法：合理选取h值和倾角α：一般α＜５０° (3)动参数—链耙的运动速度的确定原则： 链耙的输送速度，（约３米／）＞伸缩扒指的外端线速度＞螺旋推运器的轴向输送速度， 2.联收机中间输送装置简介 叶轮式组成：由一个或数个连续排列的转轮组成， 优点：转速较高，其线速为１０-１５m/s，可提高脱粒喂入的均匀性，重量轻，结构简单，故障少，易修理．（在加拿大的福格森公司的新产品，ＭＦ-７６０联收机和国产４ＬＱ-２.５牵引式联收机上有应用） 应考虑的结构配置尺寸和运动参数：１.转轮间的间隙（１５mm）２.转轮与底板的间隙（１０-３５mm?）3.转轮叶片数（２－６个）４.直径（３００-５００）５.线速度（１０-１５m/s）及转轮由前后转速递增的问题． §１5-4联收机的发展状况 1.向自走，高效，通用型发展,喂入量增大,可达(8-10)kg/s,如E516 ,q=10,B=7.6,N=160kw，一机配有多种专用割台。 2.广泛采用自控和监视装置，（以提高效率和工作可靠性）液压的应用必不可少，并逐渐发展。 3.轴流滚筒式联收机开始大量生产 4.操作的舒适性和安全性被人们所重视 5.工作部件结构和性能不断改进 a.割台与过桥广泛采用快速装卸装置（为适应宽割台的运输以及割台的更换） b滚筒的直径和惯量加大，（为提高脱粒和分离能力） c在逐稿器上安装辅助分离机构，（拨盘或提叉）（翻转和蓬松茎杆，以利分离） d清粮上、下筛前部错开，成阶梯式，（以充分利用风选作用，提高清选效果） 作业：1.对比-东风GT-3.6两联收机在结构，调整和配量形式等方面的同异之处。 2.分析讨论联收机作业时，调控工作质量（割台，夹带，清粮损失，籽粒破碎）的措施和依据（目的是搞清影响各项工作质量的因素，掌握相应的调理方法或措施）。题目较大，涉及到前边很多内容。 本章小结： 一、联收机应满足的农技要求（3条）它是设计和检验产品的主要标准 二、介绍了联收机的类型和特点，有助于我们因地制宜地选购和设计联收机。 三、分析了谷物割台上几个主要部件的参数确定，极其相互配置问题（结合试验室两样机对照比较，加深记忆，巩固和掌握各自的结构特点和调整方法及要求） 四、讲解分析了中间输送装置的类型和以链耙式倾斜输送器为主例的结构配置及参数确定的问题。 五、介绍了联收机的自控和监视装置 六、提供了方法步骤性的联收机的设计任务，讨论分析了总体参数，介绍了总体配置的原则。 七、谈了联收机的发展现状和新超势，以利于我们研制先进的具有现代水平的产品。 §１5-5联收机的总体设计 一、联收机的总体设计任务、步骤 初步拟定总体布置和各部件的结构方案 确定整机的主要参数，滚筒长度，分离装置的宽度和长度，重量，轮距，轴距，接地压力，最小离地间隙，整机的轮廓尺寸 从整机要求出发，拟定各部件的主要参数 进行总体布置，绘制平面图（比例1:1地上画）割台与拨禾轮的机动图；整机的尺寸链图 进行传动路线设计，绘制传动图（分左右侧） 设计和布置操纵机构及附件 二、总体参数 包括：喂入量、割幅、功率、前进速度和收缩比 喂如量：q=ABVm/667r(公斤/秒) 式中：A----作物产量（公斤/亩）当单位为吨/公顷时，常数（1333）为10 B----割幅（米） Vm----前进速度（米/秒） r----作物被割下部分总重中，谷粒重所占的百分比 割幅B和前进速度Vm的确定 一般全喂入自走联收机Vm=4~8km/h ?全喂入牵引联收机　　Ｖm=3~6km/h 1）确定Vm时应考虑的问题是：驾驶员劳动条件和联收机功耗（喂入量q和行进速度Vm确定后，可自喂入量计算式q=ABVm/667r来确定割幅B） 2）确定B时应考虑问题是：田间作业和道路运输条件以及机器转弯时是否碾压未割作物，即B和Vm要综合考虑确定。 3．收缩比：割台宽度与脱粒机宽度之比一般为3~5 考虑问题：收缩比大：脱粒机中谷层厚B/Lg（一般滚筒长L=700、900、1200等） 收缩比小：机体庞大笨重 4.功率N（发动机的功率） 一般据试验值按下式确定 N=1.39N`（ps,kw） 式中q—喂入量（公斤/秒） N`--单位喂入量所需平均功率（是各部分功耗的综合）， 全喂入自走联收机N`=11~13kw·s/kg,15~18马力·秒/公斤 三．总体配置： 目的：初步确定工作部件的轮廓尺寸，探讨其最合理的相互位置和相关尺寸，为确切的技术设计提供依据。 （合理布置各部件的位置，以确定总体尺寸，估算重量和重心位置，确定传动路线，布置操纵机构和驾驶台，安排各部件，为确切的技术设计和计算提供依据） 总体配置原则： 切割和脱粒的工艺过程应连续流畅，注意各工作部件生产率的相互适应（一般是递增的）保证谷物流均匀连续，避免超荷，要注意部件内交接过度处的设计，保证连续和防止不应有的损失。 正确配置机器的重心： 各轮轴上的负荷分配要合理，轮式自走联收机，驱动轮一般承整机重的80%，操向轮20% 应尽量使机器两侧负荷平衡，配置粮箱要考虑空载时各轴负荷变化尽量成比例，在保证合理的离地间隙前提下，重心尽量低（考虑稳定性问题） 应有良好的驾驶工作条件 驾驶位置，应便于驾驶员观察割台前的工作区域和机器的两侧驾驶室应力求舒适。 便于操作、调整和维修，操纵手柄和脚踏板位置要便于操作和顺应人们的一般操作习惯，侧壁上应有必要的观察窗口，易堵部件应能方便地排除故障。 5.机器外形要美观 便于机器运行（割幅与收缩比） 第十六章 玉米联合收获机 §16-1 概述 玉米收获的特点： 据作物的轮作方式，农时要求，劳力要求，和玉米成熟，干湿程度玉米成熟度高，即茎杆和籽粒含水率较低（粒湿低于29%）苞叶干软、膨松的，可将果穗摘落后直接脱粒，如新疆南部地区气候干燥。而茎杆或籽粒含水量较大时（30%以上）苞叶青湿，一般需光摘穗，剥皮，再经晾晒，然后脱粒，（如低温多雨的东北地区）若脱粒太湿，破碎严重，难以保管，有烘干设施还可，否则将会霉烂变质 二、机械化收获方法 （一）分段收获法：1.用割机割倒，铺放，晾晒，而后摘穗，剥皮，脱粒 2、用摘穗机站杆摘穗，送至场上剥皮，脱粒，茎杆用切碎机切碎还田 （二）联合收获法： 专用玉米了联收机，一次完成摘穗，剥皮（或脱粒）切碎茎杆等作业 用谷物联收机换装玉米割台，一次完成摘穗，脱粒，分离和清粮。茎杆用专用切碎或整棵进入脱粒机。 两阶段联合收获：先割晒，再捡拾联合脱粒清粮 三、国内外玉米收获机械的发展概况 （一）国内情况： 玉米脱粒机机型较多，并广泛用于生产，辽宁和河北等少数地区有剥皮机的应用，定型的玉米联收机还不多，较成功的有4YW-2 和4YL-2等，近些年来，小型单行玉米收获机有所发展。北京联收机厂出厂了四行自走式联收机，（摘、剥、茎切碎）现玉米联收机的研制又有些一哄而上。 （二）国外情况： 在欧美发达国家，机械收获玉米已有半个多世纪的历史，五、六十年代已基本实现玉米机械化，近些年来，由于谷物烘干设备大量应用，与谷物联收机配套的玉米专用割台迅速发展，所以，多用谷物联收机直接联合收获玉米。 §16-2 玉米联合收获机和玉米割台 联合摘穗器结构的不同分为三种类型：纵卧辊式玉米联合收获机；立辊式玉米联合收获机；玉米割台（与谷物联收机配套）；另有横卧式和摘穗板组合式。 一、纵卧辊式玉米联收机 一般为牵引式，站杆摘穗，同时收2~3行（牵）4~6行（自）如4YW-2纵卧辊式联收机 构成：由分禾器、拨禾链，摘穗辊，果穗升运器，除茎器，剥皮装置，苞叶螺旋，籽粒回收螺旋，和茎杆切碎器等。 工作过程：分禾器从根部将禾秆扶正并引向带有波车拨禾链,将茎秆扶持并引向摘穗辊.摘穗辊为纵向倾斜配置,每行一对,相对向里侧回转.两辊在回转中将禾秆引向摘辊间隙之中,并不断向下方拉送。由于果穗直径较大通不过间隙而摘落。摘掉的果穗，由摘辊上方滑向中央第一升运器中。果穗经升运器被运到上方，并滑落到剥皮装置中。若果穗中含有被拉短的茎秆，则由上方的出竟辊排除。已剥去苞页的果穗沿剥皮辊向下滑入第二升运器与回收籽粒一道被输送到后方的拖车。在机器的后方设有横置卧式甩刀式切碎刀，将残存的茎秆切碎并抛撒于地面。 二、立辊式玉米联收机 一般为牵引式，割杆后摘穗，同时收2~3行，如国产4YL-2，工作过程：分禾器从根部将禾秆扶正并引向带有波车拨禾链。拨禾链将禾秆推向圆盘式切割器。当茎秆被割断后，在切割器和拨禾链的配合作用下送向喂入链。喂入链将茎秆夹紧并送向摘穗辊的间隙中，将穗摘下。已摘下的果穗落入果穗第一升运器，并运至剥皮机构。若需茎秆还田时，可将放铺台拆下，换装切碎器，将 茎干切碎并抛洒还田。 三、玉米割台是与谷物联收机配套，用来直接收获玉米籽粒的专用装置 特点：效率高，（一般4、6、8行）工艺较简单，是先进的收获方法，用玉米割台配谷物联收机应必备的条件。 1、成熟度基本一致，收时的粒含水率在32%以下，（最好25~29%） 2、应具有足够的烘干设备，收后及时将粒烘干，使含水降至15%以下 工作过程：分禾器从根部将禾秆扶正并导向拨禾链.拨禾链将禾秆引向摘穗板和拉茎辊的间隙中。每行有一对拉茎辊，将禾秆强制向下方拉引。拉拉茎的上方设有连两快摘穗板。两板之间的间隙较果穗直径较小，便于将果穗摘落。已摘下的果穗被拨禾链带向果穗螺旋。果穗螺旋由收割台两侧将果穗向中央集中，并经中部的神缩扒指机构传给倾斜链耙。链耙将果穗送入谷物联合收获机的脱粒装置脱出玉米粒。拉茎辊下方设有清除刀，能及时将缠绕拉茎辊的青草切断，防止堵塞。 §16-3摘穗器 一、摘穗器的种类，构造和工作原理 类型：纵卧式摘辊；立式摘辊；横卧式摘辊；纵向摘穗板 （一）纵卧式摘辊 用途：用于站杆摘穗的机型上 构造和工作原理：工作中，茎干在两辊和两辊凸棱之间沿轴向移动时被向下拉伸。由于茎秆的抗拉力较大，而果穗与穗柄的连接力及穗柄与茎秆的连接力较小，应此果穗在两摘棍碾拉下被摘落。果穗一般在它与穗柄的连接处揪断，并剥掉大部分苞叶。 主要特点：对茎杆不同状态的适应性好，工作可靠，功耗较小，但果穗带有苞叶较多。 （二）立式摘辊 用途：多用于割杆摘穗的机型上 构造和工作原理：工作时，茎秆在喂入链的支持下由根部喂入摘辊下端的间隙中。在下端摘棍的碾拉下，茎秆迅速后移并上升，在挡禾板的阻挡下，向垂直于摘棍轴线方向旋转，并被抛向后方。果穗在两摘棍的碾拉下被摘掉而落入下方。 特点：果穗的苞叶剥掉较多，一般情况下工作性能较好，但杆粗或粗细不一致，杆含水量多时，杆易被拉断造成堵塞。 （三）横卧式摘辊 构造与工作原理：工作时，被割倒的玉米经输送器运到喂入轮和喂入辊的间隙中，继而向摘穗辊喂送。该摘穗辊在回转中将茎秆由梢部拉入间隙并抛向后方，果穗被挤落于前方。 特点：果穗咬伤率较高，摘辊易堵，但抓取能力强，收青贮玉米性能较好，结构简单，功耗小 （四）纵向板式摘穗器： 用途：主要用于玉米割台 构造：由一对纵向斜置式拉茎辊和两个摘穗板组成 工作特点是：工作可靠，果穗咬伤率小，籽粒破碎率低；但果穗上带有的苞叶较多，被拉断的短茎秆也较多。 §16-4 剥皮装置的构造和工作原理： 构造：现有机器上，该装置多为辊式，由若干对相对向里侧回转的剥皮辊和压送器等组成。 工作原理：剥皮装置工作时，压送器缓慢地回转，使果穗沿剥皮辊表面徐徐下滑。由于每对剥辊对果穗的切向抓取力不同，果穗便回转。果穗在旋转和滑行中不断受到剥皮辊得抓取，将苞皮或苞叶撕开，并从剥皮辊间隙中拉出。 绪论 一 农业机械的概念与农业机械的分类 1概念 广义：凡是用于农业方面的动力机械如电动机、内燃机、拖拉机等，以及与动力机械相配套的各种农机具，机，即作业机具，都属农业机械的范畴。 狭义：农业机械指作业机具，即农机具和带有动力的联合作业机。 2农业机械的分类 农业机械按其主要作业和用途，可分为：序号 分类 1 耕整地机械 2 种植和施肥机械 3 田间管理和植保机械 4 收获机械 5 谷物脱粒、清选和烘干机械 6 农副产品加工机械 7 装卸运输机械 8 排灌机械 9 畜牧机械 其他 3农业机械的编号规则 农机产品的编号规则是我国第一机械工业部标准，适用于编制农业机械产品的牌号、名称、型号及零件代号。 总则： （1）农机具产品均应有牌号、名称和型号。 （2）农机具产品牌号、名称、型号由设计单位根据本标准规定的原则编制，产品鉴定定型后报主管部门。 （3）农机产品上应标注有牌号和名称。 产品牌号和名称： 产品牌号主要用于识别产品用，可用地名、物名及其他有意义的名词和主参数共同组成。列于产品名称之前。 如工农—16 北京-2.5 佳联-1065 产品名称应能表示出产品的功能和特点，一般由基本名称和附加名称组成。基本名称表示产品的类别，如犁、耙、播种机等；附加名称是区别同类的不同产品，列于基本名称之前。附加名称应以产品的主要特征（用途、结构、动力形式）表示。 如：重型五铧犁 棉花播种机 同一作业机具可以完成两项以上作业的可在基本名称前加联合。 产品型号： 产品型号是以阿拉伯数字、汉语拼音字母表示农机的类别和主要特征。产品型号依次由类别代号、特征代号和主参数三部分组成，类别代号和特征代号与主参数之间，以短横线隔开。 类别代号由用数字表示的分类号和用字母表示的组别号组成。分类号按机具类别依次用1---9数字表示其他机械的农机在编制型号时分类号为0，不标出。组别号以产品基本名称的汉语拼音字的第一个字母表示。如犁用L,播种机用B。 特征代号由产品主要特征（用途、结构、动力形式）的汉语拼音第一个字母表示，如棉花播种机用M。组别号和特征代号的字母总数，不得超过三个。字母一律大写。 主参数 产品型号我国农机的型号由三部分符号和数字组成分别反映产品的类别特征和主参数。  二 农机在农业现代化中的作用 1 保证农业增产措施的实现，抗御自然灾害，减少农业损失。 2 提高劳动生产率。 3 减低农业成本，提高农业效益。 4 减轻农业劳动强度，改善劳动条件。 三 农业机械作业的特点 1 工作对象复杂 2 农业机械的使用有较强的季节性和紧迫性 3 农业机械作业有较强的区域性 4 农业机械作业环境条件差 四 现代化农机的试验、研究与发展 1 提高生产率：大型、高速、宽幅 2 扩大通用性： 3 发展工厂化生产 4 广泛采用新的科学技术 5 加强先进农机和农艺的相互配合 五 课程的基本要求和学习方法 耕地机械 第一节悬挂机组的分析 一、悬挂机构的功能及原理 悬挂升降机构 纵向调平机构 横向调平机构 横向稳定机构 第二节犁体曲面的形成原理 一、犁的功用： 二、工作部件的形成： 简单楔子 复合楔子 犁体曲面 简单楔子α—起土角（碎土角）将土垡铲起。纵垂面内 γ—推土角：将土垡纵向切开，并有横向推土作用。（水平面内） β—翻土角：将土垡翻转。（横垂面内） 特点： (1)只有一个角度，因放置位置不同，对土壤只能起到起土、推土或翻土的作用。 （2）楔刃与前进方向垂直，砍切土壤，阻力大。 复合楔子 用相互垂直的两个平面(ABO和CBO) 截简单两面楔，形成三面楔。 α—起土角（碎土角）将土垡铲起。纵垂面内 γ—推土角：将土垡纵向切开，并有横向推土作用。（水平面内） β—翻土角：将土垡翻转。（横垂面内） 特点： （1）同时有起土角、翻土角和推土角作用，单各角均为定值。 （2）对土壤滑切，故阻力小，省力。 结论： （1）复合楔子的各个楔角相互联系，作用相互影响。不能孤立的分析单个楔角的作用。 （2）犁体曲面是各个角度的连续扩展。 第三节翻垡原理 一、铧式犁的翻垡过程 一、铧式犁外载的研究意义 二、铧式犁外载的表示方法 六分力法 三面法 力螺旋 三、铧式犁阻力的计算和影响因素 1经验公式 2分项计算式 四、减小铧式犁阻力的措施 1设计制造 2机务措施 铧式犁的配套计算和总体配置 一、配套计算 原则 1土壤状况 2作业要求 （二）步骤 1确定单铧犁的幅宽和曲面类型 2确定整台犁的总体参数 (三)耕幅的确定 1拖拉机的有效牵引力 2农艺要求的耕深 3土垡稳定翻转的条件 （四）犁体数的确定 （五）例题 二、总体配置 犁体间距、侧板长度 1犁体间距的表示方法 2间距的确定原则 3侧板长度的确定 （二）拖拉机轮距的计算 （三）第一铧的配置 1纵向 2横向 （四）梁架高度 （五）限深轮的配置 第六节 圆盘耙 一、工作过程 整地机械 第一节旋耕机概述 第二节旋耕机刀片的运动分析 一、运动轨迹 二、位移方程 三、速度方程 第三节旋耕机切土、入土条件的推导 第四节旋耕机参数的选择 一、耕深的确定 二、进给量的确定 1定义 2计算 三、沟底凸起高度 1定义 2计算 3相关因素分析 四、刀片的后角（自学） 播种机械 第一节概述 一、播种方式 二、播种的技术要求 三、播种性能指标 四、种子的物理机械性质 第二节播种机的一般构造 主要工作部件 辅助工作部件 排种器的分类和特点 开沟器的分类和特点 第三节种箱的设计 种箱容积的确定 种箱长度的确定 种箱出种口形状和尺寸的确定 第四节外槽轮排种器 结构和特点 工作原理 参数的选择 1槽轮直径 2槽轮工作长度 3槽轮转速 4槽数 5齿槽形状 种杯的设计 存在的缺陷和改进措施 1排种量对速度的敏感性 形成原因 改进措施 2排种均匀性的脉动性 形成原因 改进措施 第四节穴播排种器 一、影响穴播质量的主要因素 二、水平圆盘式排种器的结构和工作过程 圆盘式排种器的主要参数 1型孔的形状和尺寸 2排种盘充种极限线速度的推导 3排种盘极限线速度与机组速度的关系 第五节开沟器节其它机构 植物保护机械 一、概述 1.植物保护的意义 2.植物保护的方法 3.植物保护机械的分类 4.植物保护的农业技术要求 二、常用机械的构造和工作过程 （一）喷雾机 1喷雾的分类（雾滴大小划分）2雾化方式3喷雾机的构造4影响喷头工作性能的因素（二）喷粉机 （三）喷烟机 （四）颗粒剂和种子处理 （五）除草剂喷施机和土壤消毒机 （六）航空植保 （七）空间电场调空技术 三、植物保护机械的发展趋势