往复式切割器切割图的计算机辅助分析
往复式切割器切割图的计算机辅助分析
*
殷晓飞
(呼和浩特职业学院 机电工程学院,内蒙古 呼和浩特 010051)
摘 要:切割器是收获机械中重要的组成部件,其性能的好坏直接影响收割机的效率。在切割器设计过程中,对切割
图的研究又尤为重要,因此利用 VB开发了一个操作界面简单、交互功能强的往复式切割器切割图分析软件,
通过计算机辅助分析,对切割器进行研究,避免了参数改变后对切割图的重新绘制。研究结果表明往复式切
割器切割图的计算机辅助分析能为切割器的设计提供可靠的参数分析,减轻设计人员的劳动强度,提高设计
效率。
关键...
往复式切割器切割图的计算机辅助
*
殷晓飞
(呼和浩特职业学院 机电工程学院,内蒙古 呼和浩特 010051)
摘 要:切割器是收获机械中重要的组成部件,其性能的好坏直接影响收割机的效率。在切割器设计过程中,对切割
图的研究又尤为重要,因此利用 VB开发了一个操作界面简单、交互功能强的往复式切割器切割图分析软件,
通过计算机辅助分析,对切割器进行研究,避免了参数改变后对切割图的重新绘制。研究结果表明往复式切
割器切割图的计算机辅助分析能为切割器的设计提供可靠的参数分析,减轻设计人员的劳动强度,提高设计
效率。
关键词:往复式;切割器;切割图;VB;计算机辅助分析
中图分类号:S22 文献标识码:A 文章编号:1006 - 4414(2011)01 - 0092 - 02
Computer aided analysis of cutting pattern of a reciprocating cutter
Yin Xiao - fei
(The school of mechanical and electrical engineering of Hohhot vocational college,Hohhot Inner Mongolia 010051,China)
Abstract:Cutter is the important component parts of the harvester,and its performance will affect the efficiency of the har-
vester. In the process of cutting design,cutting pattern is particularly important. VB is used to develop a simple interface and
strong interactive reciprocating cutter cutting pattern analysis software,by which we can research cutter,and avoid re - draw-
ing the map after changing cutting parameters. The results show that computer aided analysis of cutting pattern of a reciproca-
ting cutter can provide reliable parameter analysis for the design of the cutter,reduce the labor intensity and improve design ef-
ficiency.
Key words:reciprocating;cutter;cutting pattern;visual basic;computer aided analysis
1 引 言
切割器是谷物和牧草收获机械用来割断作物茎
秆的重要工作部件。其工作性能应具备割茬整齐、无
漏割、功率消耗小、振动小、结构简单和适应性广等特
点。它有往复式、圆盘回转式和甩刀回转式三
种[1,2]。其中,往复式切割器割刀作往复运动,结构
较简单,适应性较广。对往复式切割器的设计一般建
立在图解分析和试验的基础上,可以通过切割图中一
次切割区、重割区及漏割区面积的大小来评价其工作
性能的好坏。一次切割区面积愈大,重割区及漏割区
面积愈小,则此往复式切割器的工作性能愈好。而切
割图的传统画法采用手工绘制,其过程过于繁杂,特
别是当改变各参数得到不同的切割图时,需要重新进
行绘制[3]。在分析切割器工作过程的基础上,针对
手工绘制的缺点,通过 VB 应用计算机程序进行计
算,输入不同的参数,可以自动绘制切割图,观察切割
图中一次切割区、重割区及漏割区面积的大小,对设
计参数进行优化。
2 往复式切割器概述
目前往复式切割器在谷物收割机、牧草收割机、
谷物联合收获机、玉米收获机和水草收割机等上采用
较多。它能适应一般或较高作业速度的要求,工作质
量较好,但其往复惯性力较大,振动较大。切割时,秸
秆作物,由于切割时间长和秸秆有多次切割现象,则
割茬不够整齐。往复式切割器按结构尺寸与行程关
系包括普通 I型、普通 II型和低割型等三种形式。
往复式切割器由往复运动的割刀和固定不动的
支承部分组成。割刀由刀杆、动刀头和刀杆头等铆合
而成。固定部分包括刃器梁、护刃器、定刀片和压刃
器等。动刀片是主要切割件,为对称六边形,两侧为
刀刃。护刃器的作用是保护定刀片位置,保护割刀,
对禾秆进行分束和与定刀刃构成两点支承等。定刀
片为支承件,一般为光刃。压刃器保持动刀片与定刀
片正确的剪切间隙。
3 切割图及绘制方法
往复式切割器工作原理是将作物茎杆夹持在动、
定刀片之间进行剪切。对往复式切割器工作性能的
影响,需要对其参数进行分析,主要包括:①刀片几何
形状分析。动刀片的几何形状,对切割器的可靠性和
功率消耗有较大影响。其结构参数主要包括切割角、
刃部高度、刀片宽度和刀片顶宽等;②曲柄连杆机构
的割刀运动分析;③切割速度分析。为了探讨切割器
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* 收稿日期:2011 - 01 - 27
作者简介:殷晓飞(1983 -) ,男,内蒙古乌海人,硕士,研究方向:机械设计制造及其自动化方向。
在切割茎杆过程中的速度大小,需绘制切割器的切割
速度图。;④割刀进距对切割器性能的影响。割刀进
距的大小直接影响到动刀片刃部对地面的扫描面积,
即切割图,因而对切割器性能影响较大。它也是确定
切割器曲柄转速的重要参数。
切割图传统的绘制方法是描点法,标准 II 型切
割器切割图的手工绘制步骤(见图 1)如下。
(1)先在图上画出两个相邻定刀片的中心线和
刃线的轨迹(即纵向平行线)。
(2)按给定的参数(曲柄转矩 n、曲柄半径 r 和
前进速度 vm等)计算割刀进距 H,并画出动刀片原始
和走过两个行程后的位置。
(3)以动刀片原始位置的刃部 A点为基准,用作
图法画出该点的轨迹线:①以 A 点为始点,以曲柄 r
为半径作半圆,在圆弧上分成 n 等分:1,2,3,……n,
并作出标记;②在动刀片的进距线上分成同等的 n等
分:1,2,……n,并作出标记;③在圆弧的各等分点,画
纵向平行线;在进距线的等分点,画横向平行线。找
出同样标记的纵、横线的交点并连成曲线,即为动刀
片的轨迹线。
(4)按 A点的轨迹图型,在 AB 及 CD 两刃线的
端点画出其轨迹线,即动刀片刃部在两个行程中对地
面的扫描图形就是切割图。
4 程序设计
根据切割图的手工绘制步骤,用 VB 作为开发平
台编写程序,实现往复式切割器切割图计算机辅助分
析的各功能模块。直接呈现在用户面前的是非常直
观的程序窗口,用户可以方便地通过按钮完成对功能
的操作和控制,界面如图 1 所示。主要利用 Picture
控件,其主要设计内容包括:①对图片框定义坐标系,
采用了 Scale方法来实现坐标系的定义;②用 Line 方
法绘制水平平行线、纵向平行线和箭头;③通过循环
语句及 PSet方法绘制所需要的曲线。
VB编程设计切割图计算机辅助分析软件实现过
程主要代码如下[4]:
……
dk1 = - s * i1 / 2
Picture1. Line (dk1,1000)-(dk1, - 75) ,vb-
Blue
dk2 = r * i1
Picture1. Line (dk2,1000)-(dk2, - 75) ,vb-
Blue
……
Picture1. Line (0,0)-(- u,l * i1) ,vbBlack
Picture1. Line -(- u - b * i1,l * i1) ,vb-
Black
Picture1. Line -(- a * i1,0) ,vbBlack
Picture1. Line -(0,0) ,vbBlack
h = 30 * vm * i1 / n * 1000
For y1 = 0 To h
x1 = - a / 2 * i1 * Cos(y1 * 3. 14 / h) + a
/ 2 * i1
Picture1. PSet (x1,y1) ,vbBlack
Next y1
Picture1. Scale (- 450 - b * 0. 8 * i1 / 2,
1000 - l * i1)-(450 - b * 0. 8 * i1 / 2,- 75
- l * i1)
For x2 = - 1 To 1
Picture1. PSet (x2,0) ,RGB(236,233,216)
Next x2
For y2 = - 1 To 1
Picture1. PSet (0,y2) ,RGB(236,233,216)
Next y2
h = 30 * vm * i1 / n * 1000
For y2 = 0 To h
x2 = - a / 2 * i1 * Cos(y2 * 3. 14 / h)
Picture1. PSet (x2,y2) ,vbBlack
Next y2
……
图 1 切割图计算机辅助分析界面
根据分析界面(如图 1 所示) ,在定刀片轨迹线
内的作物被护刃器及定刀片推向两侧,在相邻两定刀
片之间的面积为切割区。在切割区中有三种面积。
(1)一次切割区(I) :作物被动刀片推至定刀片
刃线上,并在定刀片支持下切割。
(2)重割区(II) :刃线两次通过,将有可能重割
残茬,浪费功率。
(3)漏割区(III) :刃线不通过,其茎秆被推向下
一行程的一次切割区,纵向倾斜,割茬较高,切割力集
中,阻力较大。如漏割区太长,有的茎秆被推倒造成
漏割。
(下转第 96 页)
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它提供了多种多样的访问数据库的技术,如 ODBC、
MFC ODBC、DAO、OLE DB和 ADO等,这里选择已被
广泛利用的 Microsoft ODBC技术访问数据库。ODBC
定义了 C语言同 SQL 数据库之间的编程接口,通过
编译的单个 C程序即可对任何带有 ODBC 驱动程序
的数据库系统进行访问[5,6]。
数据库管理系统是基于 SQL Server2000 为开发
语言环境及 Delphi的软件环境共同开发运行的。数
据库系统由计算机软、硬件资源组成,可实现动态存
储大量关联数据,方便多用户访问。数据库系统由用
户、数据库管理系统(DBMS)、存储于存储设备上的
数据、应用程序和计算机硬件组成。数据库管理系统
是处于操作系统和应用程序之间的系统软件。系统
实现流程如图 2 所示。
图 2 切削数据库系统
用户首先将已知的工件信息、机床信息输入到人
机界面,系统会自动查询有无相应的加工记录,如果
没有相关记录,系统利用数据库中的规则推理出符合
要求的刀具材料,然后根据刀具的类型及刀具材料等
参数,结合用户输入的基本加工信息通过优化计算得
出优化型切削参数,优化的目标由用户选定(如最大
生产率,最大利润率等)。该系统优化型切削数据库
用户使用界面,如图 3 所示。
图 3 优化型切削数据库用户使用界面
4 总 结
为了建立适合自身需要的切削数据库,需对实际
加工中切削数据资料进行采集,对优化的切削参数进
行合理保存,使切削数据库不断扩充和改善。工程数
据库应满足人们在工程活动中对数据处理要求,将产
品设计、工程分析到制造过程中所产生的全部数据维
护在同一个工程数据库环境中。笔者开发的数据库
具有数据结构简单、符合工程习惯、数据独立性高等
优点,它建立在严密的数学理论基础上,数据模型柔
性大,能够处理复杂的事务之间的联系。
参考文献:
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櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒
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(上接第 93 页)
由上述分析可知,漏割区和重割区都对切割性能
有不良的影响,应力争减少该两区的面积。漏割区和
重割区又与影响切割图图形的割刀进距有直接关系。
当进距增大时,切割图图形变长,漏割区增加,而重割
区减少;动刀刃高增加,漏割区减少,重割区增加。因
此,可以通过往复式切割器切割图的计算机辅助分析
软件,正确选择割刀进距、动刀刃高度及割刀平均速
度等参数。
5 结 语
通过对往复式切割器工作原理及参数的分析,利
用 VB语言,设计实现往复式切割器的计算机辅助分
析软件,能够在不同的参数条件下进行分析,绘制出
切割器的切割图,避免手工绘制的缺点,也为往复式
切割器的设计提供可靠的参数分析。
参考文献:
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版社,1981.
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