切割器

第三节 切割器

一、茎杆物理机械性质及其与切割的关系

切割器的切割质量不仅与切割器的结构和参数有关，也取决于茎秆的物理机械性质。

1．茎秆刚度对切割的影响

现有切割器按切割原理不同可分为有支承切割和无支承切割两种。在有支承切割中又有一点支承切割和两点支承切割之分，其切割过程如图8－10所示。

对直径细、刚度小的茎秆，取两点支承切割较为有利（图8－10a ）切割时茎秆弯曲较小（接近剪切状态），切割较省力。对直径粗、刚度大的茎秆，则可取一点支承切割。由试验观察：有支承切割的割刀速度，在0.3—0.6m/s 时，小麦茎秆有被压扁和撕破现象，且阻力由大逐渐减小；当速

度超过0.6m/s 时，茎秆被压扁和撕破的现象消

失，且阻力减少缓慢，故一般对切割谷物取割刀

速度为0.8m/s 以上。

无支承切割的过程如图8－11所示。切割时有切割力P d 、茎秆的惯性力P AB 和P BC 及茎秆的反弹力P r 等。为使切割可靠，应使茎秆惯性力与茎秆反弹力之和大于或等于切割力。即

P d ≤P AB ＋P BC ＋P r

若将茎秆视为一端固定的悬臂梁，根据材料力学分析可知：为增大惯性力和茎秆的反弹力，除需尽可能降低割茬外，还应提高切割速度。据试验资料，对细茎秆作物（如牧草）切割速度应为30－40m/s ；对粗茎秆作物如玉米，由于茎秆刚度较大，切割速度可较低，为6－10m/s 。

2．茎秆的纤维方向性与切割的关系

作物茎秆由纤维素所构成。其纤维方向与茎秆轴线平行，因此割刀切入茎秆的方向与其切割阻力和功率消耗有着密切关系。据试验，按图8－12的三种切割方向，其切割阻力和功率消耗有较大的差异。

1）横断切：切割面积和切割方向与茎秆轴线垂直（图8－

12a ）。

2）斜切：切割面与茎秆轴线偏斜，但切割方向与茎秆轴线垂直（图8－12b ）。

3）削切：切割面和切割方向都与茎秆轴线偏斜（图8－12c ）。

试验指出：横断切的切割阻力和功率消耗最大；斜切较横断切的切割阻力和功率消耗降低30－40％；削切较横断切的切割阻力降低60％，功率消耗降低30％。

3．滑切与切割阻力的关系

切割茎秆时，刀刃的运动方向对切割阻力影响较大。如刀刃沿垂直于刃线方向切入茎秆时（为砍切），则切割阻力较大；若刀刃没刃线的垂线偏一α角方向切入茎秆时（为滑切），则切割阻力较小（图8－13）。

据试验结果，归纳有下列经验公式

P3S＝常数

式中P－切割阻力

S－滑切长度（刀刃沿刃线方向移动的距离，与切割角α有关）试验测得的数据如表8－1。

二、切割器的农业技术要求

切割器是收割机上重要的通用部件之一。其性能的好坏对于收获作业的顺利进行，降低收获损失等都具有很大的作用。因此，它必须满足一些特定的要求。

1．不漏割、不堵刀

这是确保收获作业顺利进行的重要条件。这不仅要求切割器在结构和形状上能够很好地满足作业要求，而且在加工材料上要具有坚韧、耐磨并长期保持锋利的特点。同时，在使用中也应该经常校正，刃磨及调整并保持合理的切割间隙（往复式）。

2．结构简单、适应性强

切割器是易损部件，在作业过程中由于经常接触到地表的一些坚硬物而遭到破坏，而需随时将损坏件进行更换。因此，要求结构简单、制造方便，并要求其通用性强，适应性广，目前使用的往复式切割器，除特殊用途外，均采用国家标准型。

3．功率消耗少，振动小

功率消耗少是收割机上一切工作部件的设计原则之一，这是减少整机功率消耗，减小配套动力的前题。振动小，运动平稳对于降低收获作业中的落粒损失意义重大，尤其是作物在完熟后期，振动大小对落粒多少影响更大。

4．割茬低而整齐

对于低荚类作物，如大豆，以及整个植株都要收获的牧草等，要求进行低割，以减少损失，增加收获量。此外，对于任何作物的收获也应做到割茬整齐化一。

三、切割器的种类及其应用

根据切割器结构及工作原理的不同可分为：往复式、圆盘式和甩刀回转式三种。

（一）往复式切割器

其割刀作往复运动，结构较简单，适应性较广。目前在谷物收割机、牧草收割机、谷物联合收获机和玉米收获机上采用较多。它能适应一般或较高作业速度（6－10km/h）的要求，工作质量较好，但其往复惯性力较大，振动较大。切割时，茎秆有倾斜和晃动，因而对茎秆坚硬、易于落粒的作物易产生落粒损失（如大豆收获）。对粗茎秆作物，由于切割时间长和茎秆有多次切割现象，则割茬不够整齐。

往复式切割器按结构尺寸与行程关系分有以下几种：

1．普通Ⅰ型

其尺寸关系为

S ＝t ＝t 0＝76.2mm （3in ）

式中 S －割刀行程

t －动刀片间距

t 0－护刃齿间距

普通Ⅰ型切割器的特点是：割刀的切割速度较高，

切割性能较强，对粗、细茎秆的适应性能较大，但切割

时茎秆倾斜度较大、割茬较高。这种切割器在国际上应

用较为广泛，多用于麦类作物和牧草收获机械上。

在水稻收割机上有采用较标准尺寸为小的切割

器，其尺寸关系为

S ＝t ＝t 0＝50、60或70mm

其特点是：动刀片较窄长（切割角较小），护刃器

为钢板制成，无护舌，对立式割台的横向输送较为有利。

其切割能力较强，割茬较低。

在粗茎秆作物收割机上，有采用较标准尺寸为大

的切割器，其尺寸关系为

S ＝t ＝t 0＝90或100mm

其护刃齿的间距较大，专用于收割粗茎秆作物。

青饲玉米收割机、高粱收割机和对行收割的玉米收获机

采

用。

2．普通Ⅱ型

其尺寸关系为

S ＝2t ＝2t 0＝152.4mm （6in ）

该切割器的动刀片间距t 及护刃器间距t 0与普通Ⅰ型相同，但其割刀行程为普通Ⅰ型的2倍。其割刀往复运动的频率较低，因而往复惯性力较小。此点对抗振性较差的小型机器具有特殊意义，适于在小型收割机和联合收获机上采用。

3．低割型

其尺寸关系为

S ＝t ＝2t 0＝76.2、101.6mm(3in 、4in)

切割器的割刀行程S 和动刀片间距t 均较大，但护刃齿的间距t 0较小。切割时，茎秆倾斜量和摇动较小，因而割茬较低，对收割大豆和牧草较为有利，但对粗茎秆作物的适应性较差。

低割型切割器由于切割时割刀速度较低，在茎秆青湿和杂草较多时切割质量较差，割茬不整齐并有堵刀现象。目前在稻麦收割机上采用较少。

（二）圆盘式切割器