水稻联合收获机割台装置的设计

水稻联合收获机割台装置的 水稻联合收获机割台部分设计 第 1 页 共 1 页 水稻联合收获机割台部分设计 作者:xxx 指导老师:xxx (xxx大学 11级机械制造极其自动化 合肥230036) 下载须知:本文档是独立自主完成的毕业设计，只可用于学习交流，不可用于商业活动。另外:有需要电子档的同学可以加我2353118036，我保留着毕设的全套资料，旨在互相帮助，共同进步，建设社会主义和谐社会。 摘要:联合收获机是将收割机和脱粒机用中间输送装置连接成为一体的机构，现在已经得到广泛的应用。其中割台是其重要的组成部分，收割台的功用是切割作物，并将作物运向脱粒装置，它由拨禾轮、切割器、分禾器和输送器等组成。本文设计了一种全喂入式水稻联合收获机收割台，拨禾轮将作物拨向切割器，切割器将作物割下后，由拨禾轮拨倒在割台上。割台螺旋推运器将割下的作物推集到割台中部，并由螺旋推运器上的伸缩扒指将作物转向送入倾斜输送器，然后由倾斜输送器的输送链耙把作物喂入滚筒进行脱粒。本联合收割机的割台具有结构简单、成本低廉、使用方便的特点，缩小了联合收获机的体积并减轻机重，对多种作物均有较好的适应性。 关键词:联合收获机;水稻;全喂入式;割台 1 绪 论 1.1 研究的目的和意义 2水稻是我国主要种植的粮食作物之一，2006年全国耕地面积12204.69万hm，水稻种 2植面积约2929.46万hm，占世界水稻种植面积的20%，居世界界第二;总产量约2亿t，占世界稻谷总产量的35%，位居世界第一。全国农业机械总动力为7.26亿kW，每公顷耕 水稻联合收获机割台部分设计 第 2 页 共 2 页 地拥有农机动力为5.77kW，机械化耕地、水稻种植和收获作业水平分别为55.39%、9%和38.8%，水稻生产耕种收获综合机械化水平达36.5%。 由于我国幅员辽阔，地形复杂，而水稻的种植收获受气候条件、地理环境、耕作、经济条件等诸多因素的影响，各地栽种水稻的方式、方法大不相同，从而导致水稻生产机械化发展缓慢，生产力落后。并且种植方式除少数农场外，大多数是农户经营，田块比较小，而且在收获时田间比较湿软，因此我国水稻收获的机械化水平比较低。 水稻收获方式主要有:人工收获、割晒分段收获和联合收获3种，在人工收获中，由人工完成整个收获过程，时间长、效率低、费工费力且损失浪费严重。据测算，人工割、捆、垛、运及脱粒等总损失率10%~25%，而割晒分段收获由割晒机进行收割，然后由人工进行捆束、脱粒、清扬和晒场。这种收获方式较人工收获提高了收割效率，且有利于水稻后熟和改善米质，同时可借助通风和日晒降低水稻含水量，便于脱粒，减少烘干和晒场的作业量，但是整个收获过程还需很多劳力配合，工效仍较低，谷粒的总损失较大。若使用水稻联合收割机进行收获，则可以一次性完成收割、脱粒、清选及装袋等过程，不仅大大提高了收获效率，降低了收获成本而且损失率仅为1%~5%。 因此，研制一种新型轻便的水稻收获机收割装置，把更多的农民从艰苦的劳动条件下解放出来，大幅度提高劳动生产率，对农民来说是最实惠的。 1.2 水稻收获机的发展现状 在国外许多工业发达的国家，其谷物收获都是用联合收获机完成的。在我国，尽管近年来收获机械发展很快，但由于经济、人口等诸多因素的影响，联合收获机拥有量还比较低。 随着农村城市化的进程，越来越多的耕地被占用，粮食的总产量在逐年减少。一些农学专家为了解决我国粮食问题正在研究超级杂交稻，每公顷产量在10000kg以上的杂交水稻已经问世，并逐步在大面积推广。超级杂交稻最高每公顷产量可望达到15000kg。截至2004年底，超级稻新品种在四川、福建、湖南、安徽、辽宁、浙江等水稻主产区已累计推 2广1000万hm。从今年起，我国将在广东、福建、湖南、湖北、江西、江苏、浙江、安徽、四川、重庆、吉林、辽宁等12个省市率先启动实施超级稻示范推广项目，力争今年超级 2稻推广面积达到400万hm。超级杂交稻与现有水稻的特性差别很大，单产高、长势密、茎秆粗、秆青叶茂、含水率高。收获这种水稻，对现有全喂入和半喂入机型在技术是一个严峻的挑战，现有推广使用的联合收割机都不适应超级稻的收获，脱粒装置处理容量与高产大流量不匹配，秆青叶茂的作物在大流量的条件下分离更加困难。如何解决这种高产超级稻的收获问题已引起收获机械专家们的注意，也已成为科技领导部门重视和关注的问题。有些收获机械专家认为，割前脱粒(梳脱式)机型由于作业时茎秆不进入机器中，可以减少机具对物料的处理量、降低损失、减少功耗、提高工作效率，是解决超级稻收获的理 水稻联合收获机割台部分设计 第 3 页 共 3 页 想机具之一。 在我国某些地区近年因为稻草作为工:业原料的用途迅速增加，用户要求整草的呼声很高。宁夏中卫地区对水稻茎秆保留有强烈的要求，主要用于大棚及苗木覆盖;有的地区用茎秆作为食用菌的培养基。对全喂入机型草秸不能回收，割茬高反映强烈，有些地区全喂入机型已不受欢迎。河北省正在进行一项研究，小麦收获时在田间保留秸秆不切割，夏季种植玉米时采用免耕种植方式，以利于保墒，玉米产量也增加。黑龙江省正在进行一项试验和研究，水稻收获后保留茎秆不割，下茬种植时仅在要插秧的行上采用免耕或少耕法，茎秆腐烂氨化后既增加了土壤肥力，又减少了病虫害。农民要求秸秆完整性的需求将促进梳脱式机型和半喂人机型的发展。 当前主流机型的发展是在保证良好性能的前提下，向高效、大功率、大喂人量方向发展，以提高生产率;对收获损失率低、高清洁度的主要工作部件的研究更为深入，研制单滚筒或双滚筒纵置的轴流式脱粒分离结构;新和先进制造技术的广泛应用使产品性能更好、可靠性更高;以人为本，广泛应用机电一体化和自动化技术，向舒适性、使用安全性、操作方便性方向发展;向智能化收获机发展，使操纵、调节更加灵活、快捷、方便。 我国地形复杂，水稻种植的农艺、作物品种、土壤情况、水文条件相差较大，单一的水稻收获机械不可能适用所有的水稻收获，加上自然条件和经济因素的影响，多品种、多机型将成为近一段时期内水稻收获机械的发展特点。在工业发达国家，水稻收获机械已经有了长足的发展，除了具有传统的基本功能外，自动化控制秸秆堆放处理、自动打包等技术也在水稻联合收割机上得到了应用，这也必将成为我国水稻联合收割机发展的主要方向。 在我国重点发展水稻联合收割机:全喂入式水稻联合收割机须用切流脱粒滚筒加轴流分离滚筒，小型机以横置、大型机以纵置为宜，目前以深受广大农场及农村用户认可。半喂入式水稻联合收割机宜积极发展国产机型，不宜盲目模仿追求现代化，要善于简化以降低成本。割前摘脱式水稻联合收割机的诞生，必将在将来的市场竞争中占有一席之地。我国水稻收获机械的发展任重道远。 1.3收获机的总体构造 它由割台装置、中间输入装置、脱粒装置、分离清选装置、集粮部件、底盘、发动机、液压装置、行走系统、自监控装置及传动系统等部分组成。本文主要研究割台的传动。 1.4割台的定义 1) 割台由扶禾装置、切割装置、割台输送装置、割台传动装置组成。割台多分为立式，也有卧式的。卧式的割台采用拨禾轮扶持作物，立式割台采用扶禾器。 2)立式割台一般采用链条拨指式扶禾器。它的工作部件主要有:扶禾链，拨禾指，夹持输送链，扶禾星轮和分禾尖。 1.5割台的工作原理 水稻联合收获机割台部分设计 第 4 页 共 4 页 工作时，拨禾轮首先把作物扶住拨向割刀，让割刀把作物割倒后，拨禾轮随即把作物推倒到割台上，横向输送机构把割倒下来的作物向左侧集送到伸缩拨指机构。 图1 割台部分三维示意图 2切割器设计 2.1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)不漏刀，不堵刀 (2)结构简单，适用性强 (3)功率消耗少，震动小 (4)割茬低而整齐 2.2切割器的组成 它由动刀片、定刀片、刀杆、护刃器、压刃器、摩擦片、护刃器粱组成。 2.3往复式切割器的切割性能参数分析 2.3.1切割速度分析 实验指出:在割刀锋利、割刀间隙正常(动、定刀片间的间隙为0-0.5mm)的条件下，切割速度在0.6-0.8m/s以上时能顺利地切割茎杆;若低于此限，则割茬不整齐并有堵刀现象。 为了探讨切割器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，并进行分析，普通II型切割器的切割速度图(如图1) 水稻联合收获机割台部分设计 第 5 页 共 5 页 vp,vm, 图2 普通II型切割器的切割速度图 普通II型切割器的切割速度图的特点是:割刀在一个行程中与两个定刀片相遇，因 va1,vb1va2,vb2而有两个切割速度范围，分别为及 从两个范围的速度看，虽没有包括最大割刀速度，但仍属于较高速度区段，因而切割性能较好。因此，安装割刀时，应当使曲柄销处在左右两止点位置时，定刀片和动刀片的中心线重合。 2.3.2切割平均速度 割刀的速度为一变量，为便于表示割刀速度的大小，常以平均值即割刀平均速度 vp 表示。 式中 n—割刀曲柄速度 r—割刀曲柄半径 S—割刀行程 vm,0.66米/秒式中 ,,1.2,1.8，取,,1.39 vp,0.92米/秒可得: n,364转/分代入可得: 2.3.3 割刀进距对切割器性能的影响 st 割刀走过一个行程()时，机器前进的距离称为割刀进距。 即 6030vmH,vm, nn2 或 nsnrv,mpv,,H3015, w vm式中 —机器前进度 水稻联合收获机割台部分设计 第 6 页 共 6 页 n—割刀曲柄转速 w —割刀曲柄角速度 割刀进距的大小，直接影响到动刀(刃部)对地面的扫描面积——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另一重要参数。普通II型切割器的切割图(如下图) 图3 普通II型切割器的切割图 由图可知，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):在此区域内的作物被动刀片推至定刀片刃线上，并在定刀片支持下切割，其中大多数茎杆沿割刀运动方向倾斜，但倾斜量较小，割茬较低。 2)重切区(II):割刀的刃线在此区域内通过两次，有可能将割过的残茬再割一次，因而浪费功率 3)空白区割刀刃线没有在此区域内通过。该区的谷物被割刀推向前方的下一次的一次切割区内，在下一次切割中被切断。因而茎杆的纵向倾斜量较大，割茬较高，且由于切割较集中，切割阻力较大。若空白区太长，茎秆被推倒造成漏割。 由上述分析可知:空白区和重切区都对切割性能有不良的影响，因此，应减少该两区的面积。而空白区和重切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，空白区增加，而重切区减少;反之，则相反。此外，动刀片的刃部高度h也影响到切割图的形状。H增大时，空白区减少，而重切区增加;反之，则相反。 2.3.4 切割器功率计算 切割器功率，包括:切割功率Ng和空转功率两部分。即 Nh 水稻联合收获机割台部分设计 第 7 页 共 7 页 式中 —机器前进速度，米/秒; Vm —机器割幅，米; B 2 —切割每平方米面积的茎杆所需的功率，公斤?米/米，经测定，割水稻L0 10-20马力 L0, 大小与切割器的安装技术状态有关，一般每米割幅所需空转功率为0.8-1.5马力。 Nh Vm,0.66米/秒，B,1.6米，L0取15马力，Nh,1.2马力 N,1.41马力带入可得: 3 拨禾轮的设计 3.1拨禾轮的作用 拨禾器是把待割的作物茎杆向切割器的方向引导，对倒伏作物，要在引导的过程中将其扶正，在切割时扶持茎杆，以顺利切割，把割断的茎杆推向割台输送装置，以免茎杆堆积在割台上。因此，拨禾、扶禾装置能提高收割台的工作质量、减少损失、改善机器对倒伏作物的适应性。 3.2偏心拨禾轮的结构设计 它由带弹齿的管轴、主辐条(左、右两组)、幅盘、副幅条、偏心盘、偏心吊杆、支 N,Ng，Nh m0VBLgN,(ps)75 撑滚轮和调节杆等组成。如下图 图4 拨禾轮偏心机构示意图 图中M是固定拨禾轮轴上的幅盘，M1是调节用的偏心圆环。 3.3偏心拨禾轮的运动分析 拨禾轮工作时拨板的运动是一种复合运动，由拨板绕轴的回转运动和机器的前进运动 O0复合而成，其运动轨迹如下图a，设拨禾轮轴在地面上的投影点O为坐标原点(图b),X A0轴沿地面指向前进方向，Y轴垂直向上，拨禾轮外缘上一点由水平位置开始逆时针方向旋转，其轨迹方程为: 水稻联合收获机割台部分设计 第 8 页 共 8 页 X,Vmt，Rcosw Y,H,Rsinw，h 式中 R—拨禾轮半径 w—拨禾轮角速度 H—拨禾轮轴割刀的垂直安装高度 h—割刀离地高度 —机器前进速度 Vm a.作图法 b.解析法 图5 拨禾轮的运动轨迹 3.4拨禾轮的正常工作条件 拨禾板的运动轨迹形状，决定于拨禾的圆周速度Vy与机器前进速度的比值，称为,Vm拨禾速度比。轨迹形状随值不同的变化规律如图所示 , 图6 不同,值时拨禾轮运动轨迹的形状 1.,>1 2.,=1 3.,<1 ,,值从0变化到时，拨禾轮的轨迹形状由直线()变化到短幅摆线(),普通,,0,,1摆线()，长幅摆线()直至圆()。要使拨禾轮完成对茎杆的引导、扶持,,1,,1,,, 和推送作用，就必须使拨禾板具有向后的水平分速度。轨迹曲线上各点切线的方向，就是 ,拨禾板在各种位置时的绝对速度方向。由图分析可知，只有当>1时，即轨迹形状为长幅摆线时，运动轨迹形成扣环，在扣环下部，拨禾板具有向后的水平分速度。由此可知，拨禾轮正常工作的必要条件是:拨禾速度比。 ,,1 水稻联合收获机割台部分设计 第 9 页 共 9 页 4 割台螺旋推运器(搅龙)的设计 4.1搅龙结构设计 割台螺旋推运器由两端的螺旋叶片和伸缩扒指两部分组成。螺旋将割下的谷物沿轴向推向伸缩趴指，扒指将谷物流转过900纵向送入倾斜输送器，由输送齿耙将谷物喂入滚筒，其结构如图所示 图7 螺旋推运器 1、传动轴 2、传动盘 3、滚筒 4、叶片 5、固定挡板6、深沟球轴承 7、轴套 8、拨指 9、拨指座套 10、偏心销轴11、检视盖 12、搅龙短轴 13、拨指调节板 为了提高喂入均匀性，螺旋有一小部分伸入到拨指区域内。拨指部分是一个可以拆开的圆筒，拨指轴10刚性地安装在螺旋推运器轴的悬臂6上，拨指的另一端插入装在螺旋推运器外壳的套筒中。工作时，轴12是固定不动的，传动轴1带动螺旋推运器旋转时，滚筒带动拨指8绕轴10旋转，由于轴10配置在螺旋推运器的前下方，所以拨指除了旋转外还沿滚筒外沿滑动，转至前下方时从壳中伸出抓取谷物，而转至后上方时缩回壳中。 为了使割台搅龙顺利输送谷物，搅龙与割台框架应有合理的配合关系。若底隙过大，则要等到谷物积得够厚后螺旋叶片才能把它推拨到，过小则会增加输送阻力，严重时还会堵塞死搅龙，叶片与底板的最小间隙，大、中型机取15-20毫米，小型机取8-10毫米。搅龙叶片与后挡板的间隙过大会造成回草现象，过小也会塞死搅龙，通常后侧间隙，大、中型机取25-30毫米，小型机取15-20毫米。一般来说这两个间隙应根据割幅大小不同而定，割幅大的，间隙要大，小的可以小点。 4.2割台螺旋的参数设计 割台螺旋的主要参数有螺旋角、内径、外径、螺距、和转速等。 4.2.1螺旋角a 在同样条件下，螺旋角大，生产率高，但工作费力;螺旋角小，则生产率低，但工作 水稻联合收获机割台部分设计 第 10 页 共 10 页 0省力。若螺旋角太大时甚至不能工作，一般取a=20。 4.2.2内径d 割台螺旋的内径大小应使其周长略大于割下谷物茎杆长度，以免被茎杆缠绕。水稻收 ,d,900获时割下茎杆的长度约为900mm，所以割台螺旋的内径大小d应满足。 即为 设计选取内径d=300mm。 4.2.3外径D 确定割台螺旋的外径时，注意到螺旋叶片的高度不宜过小，应该能够容纳割下的谷物(设计采用的叶片高度为100mm)，因而螺旋外径为D=500mm。 4.2.4 螺距S 螺距的大小决定于螺旋叶片对作物的输送能力。利用螺旋来输送谷物，必须克服谷物对叶片的摩擦，才能使输送物前进。一般螺距大，生产率高，但工作费力，所以S通常都选用接近下限值，特别是对矮杆输送有利。为此，螺旋推运器的螺距S值应为: 0S,,dtan,,,，300，tan20 =500 0式中 d—螺旋内径 a—内径的螺旋升角为20 为了保证螺旋对谷物的输送和提高输送的均匀性，选择螺距值S=460mm。 4.2.5螺旋转速n 由于谷物只是占有螺旋叶片空间的一小部分，因此只能按经验数据确定。一般在 900d,3.14 150-200转/分范围内，即可满足输送要求。 由于收获机的实际传输动力和收割功率，确定螺旋的转速n=150r/min。 结 论 联合收获机是将收割机和脱粒机用中间输送装置连接成为一体的机构。它能在田间一次完成切割、脱粒、分离和清选等项作业，以直接获得清洁的谷粒，因而生产率很高。在国外许多工业发达的国家，其谷物收获都是用联合收获机完成的。其中割台是其重要的组成部分，收割台的功用是切割作物，并将作物运向脱粒装置，它由拨禾轮、切割器、分禾器和输送器等组成。 本文设计的一种全喂入式水稻联合收获机的卧式收割台，拨禾轮将作物拨向切割器，切割器将作物割下后，由拨禾轮拨倒在割台上。割台螺旋推运器将割下的作物推集到割台中部，并由螺旋推运器上的伸缩扒指将作物转向送入倾斜输送器，然后由倾斜输送器的输送链耙把作物喂入滚筒进行脱粒。 本联合收割机的割台具有结构简单、成本低廉、使用方便的特点，缩小了联合收获机 水稻联合收获机割台部分设计 第 11 页 共 11 页 的体积并减轻机重，对多种作物均有较好的适应性。把更多的农民从艰苦的劳动条件下解放出来，大幅度提高劳动生产率，给农民带来了实惠。 致 谢 经过三个月的忙碌和工作，本次毕业论文设计已经接近尾声，作为一个本科生的毕业论文，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有导师的督促指导，以及一起工作的同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的。 在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意～ 在论文写作过程中，得到了伍德林老师的亲切关怀和耐心的指导，他严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。多少个日日夜夜，伍德林老师不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，除了敬佩伍德林老师的专业水平外，他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。老师这种一丝不苟的负责精神，使我深受感动。更重要的是老师在指导我的论文的过程中，始终践行着“授人以鱼，不如授之以渔”的原则。他常教导我要志存高远，严格遵守学术道德和学术，为以后的继续深造打好坚实的基础。在此谨向伍德林老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。 水稻联合收获机割台部分设计 第 12 页 共 12 页 最后，衷心感谢所有老师对我的栽培、支持和鼓励，感谢所有朋友的关心和帮助。向在百忙中抽出时间对此论文进行评审并提出宝贵意见的各位专家表示衷心地感谢～ 参考文献 [1] 李显旺. 我国水稻联合收获机械的发展现状及前景[J]. 中国农机化, 2006,(01) [2] 付亚平,王旭. 浅谈我国水稻收获机械现状及推广前景[J]. 现代化农业, 2005,(01) [3] 陈立东. 我国水稻联合收割机的现状及发展对策[J]. 河北农业科技, 2002,(11) . 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And the header is its important constituent, header's function cuts the crops, and transports the crops to the threshing mechanism, it by the reel paddle, the cutter bar, the nearside divider and the conveyor and so on is composed. This article designed one kind to feed into the type paddy rice union harvester header, the reel paddle dials the crops to the cutter bar, after the cutter bar cut the crops, by the reel paddle dials pours on the header. The header screw pushes the crops which will transport will cut to push the collection to the header middle, and will push by the screw transports on expansion to dig up refers to changes the crops sends in the inclined conveyor, will then feed into by the inclined conveyor's transportation chain rake the crops the drum to carry on the seed extraction. 水稻联合收获机割台部分设计 第 14 页 共 14 页 This combine's header has the structure to be simple, the cost is inexpensive, easy to operate's characteristic, reduced united harvester's volume and reduces the engine weight, had the good compatibility to many kinds of crops. Key word: Unites the harvester; Paddy rice; All feeds into the type; Header 附图: 水稻联合收获机割台部分设计 第 15 页 共 15 页 附图1 主视图 水稻联合收获机割台部分设计 第 16 页 共 16 页 附图2 俯视图 附图3 左视图