切割阻力

第五章 收割机械

第一节 概述

收割机械是谷物收获机械的重要组成部分，谷物收获是农业生产过程中最为复杂的工艺过程，为了更好地了解谷物收获机械化所使用的设备，我们必须首先了解谷物收获的方法。谷物的收获方法很多，大多是根据不同地区的不同的自然条件，不同的种植方式、经济结构、技术水平等来决定合适的收获方法。目前全世界关于谷物的收获方法大致有三种方法：

一、谷物的收获方法

1、分别收获法：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。

2、联合收获法：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。

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。

另外尚有一种割前脱粒法：利用割前脱粒式联合收获机进行先脱粒后切割或不切割作物茎秆的方式。特点：脱粒负担大大减少、机器

结构简化，但收获损失较大。目前该机型工作质量有待提高，普及程度很小。

割前脱粒式联合收获机机构简

二、谷物的机械收获系统

在收获机械部分中，本课程将着重介绍收割机械、脱粒机械、联合收获机械总体参数等内容。

第二节 收割机械的类型和一般结构

一、一般类型

1、按照茎秆的放铺方向：收割机和割晒机

收割机械工作时主要完成谷物的切割和放铺两道工序，按照放铺的方向不同，又可分为收割机和割晒机两种机型。

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。

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、基本构成

无论是立式收割机还是卧式收割机，其基本构成是相同的，即都是由扶禾装置、切割器、输送装置、传动装置等组成，立式收割机和卧式收割机只是在扶禾装置上有较大的差别。

1、立式收割机：

机构组成：分禾器、扶禾星轮、切割器、立式输送带、传动装置等。

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。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，V m =2~4km /h （1~2m/s ）

，V d =2m/s ，Q=V m B /667 （亩/时）

，一般为4~9亩/时。

1.铺禾杆

2.后挡板

3.转向阀

4.上输送带

5.拨禾轮

6.切割器

7.分禾器

8.下输送带

2、卧式收割机：

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。

1.分禾器

2.拨禾轮

3.后输送带

4.前输送带

5.切割器

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：

在本章中主要讲授的内容是：切割器和扶禾器。

第三节 切割器及理论分析

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。

一、谷物茎秆的切割理论

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。由此而产生的横切、斜切、削切三种切割方式均应属正切之列。如图所示：

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%。

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：V n ——割刀运动的法向速度；

V t ——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。

横切 斜切 削切

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是什么？

①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）

600 1.5

500 2.0

400 5

200 40

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，这就是著名的高略契

金常数定理。