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專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué) 院 工程學(xué)院 姓 名 徐少華 指導(dǎo)教師 李玉清 論文（設(shè)計(jì)） 題 目 牧草壓扁機(jī)的設(shè)計(jì) 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）前期工作小結(jié) 前期我主要完成了與課題相關(guān)的分析工作，通過對(duì)相關(guān)的文獻(xiàn)資料進(jìn)行細(xì)統(tǒng)的搜集、分析，選出了與設(shè)計(jì)有關(guān)的資料備用，分析了一些牧草壓扁機(jī)的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造的情況，以及查閱牧草壓扁機(jī)技術(shù)相關(guān)文章及機(jī)構(gòu)，了解國內(nèi)外相關(guān)機(jī)械的應(yīng)用。擬定了設(shè)計(jì)對(duì)象，對(duì)整體進(jìn)行了系統(tǒng)分析，尋找最佳設(shè)計(jì)方案，按時(shí)完成了前期的工作計(jì)劃，并開始為下一階段的設(shè)計(jì)做準(zhǔn)備 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）前期工作小結(jié) 經(jīng)過前期大量的資料收集后選擇了牧草壓扁機(jī)為本次設(shè)計(jì)的對(duì)象，結(jié)合以前所學(xué)的知識(shí)，查閱牧草壓扁機(jī)技術(shù)相關(guān)文章及機(jī)構(gòu)，對(duì)牧草壓扁機(jī)的各個(gè)組成部分分別進(jìn)行研究，對(duì)其組成部分有了進(jìn)一步的了解，弄懂了牧草壓扁機(jī)的工作原理，并進(jìn)行了前期草圖的繪制。在此過程中所遇到的問題通過與老師溝通，大部分已經(jīng)得到解決，并開始著手最后階段的設(shè)計(jì)工作 指導(dǎo)教師意見 指導(dǎo)教師簽名： 2009 屆本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）中期匯報(bào)表 填表日期： 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告 學(xué)生姓名： 徐少華 學(xué) 號(hào)： 20054024125 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化（1） 設(shè)計(jì)(論文)題目： 割草壓扁機(jī)的設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師： 李玉清 2009 年 3 月 18 日 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開 題 報(bào) 告 文 獻(xiàn) 綜 述 1、本課題的目的及意義 苜蓿是豆科牧草，含有較多的膠體物質(zhì)和較少的碳水化合物而不易青貯，刈割的苜蓿必須及時(shí)干燥，否則就會(huì)發(fā)霉變質(zhì)甚至腐爛，致使動(dòng)物無法食用。青干草是草產(chǎn)品流通的主要形式，同時(shí)也是發(fā)展綠色畜牧業(yè)的重要的蛋白質(zhì)資源。目前，已開發(fā)的牧草產(chǎn)品有草粉、草顆粒、草塊、草餅、草捆、葉塊、葉粒和濃縮葉蛋白等。牧草產(chǎn)品在國際、國內(nèi)均具有非常廣闊的市場(chǎng)，亞洲已成為世界上最大的苜蓿產(chǎn)品進(jìn)口市場(chǎng)，年總需求量240-255萬噸，其中，紫花苜蓿是生產(chǎn)量和銷售量最大的牧草產(chǎn)品，在美國已成為僅次于小麥、玉米和水稻的第四大農(nóng)作物，成為美國農(nóng)業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)。由于苜蓿草產(chǎn)品品質(zhì)高低的決定因素之一是適宜收獲期——始花期，而這個(gè)時(shí)期只有15天。據(jù)恩斯明格（1980）報(bào)道，無論禾本科、豆科或是混播牧草，在始花期以后，每推遲一天，牧草的消化率和采食量均降低0.5%以上，總營養(yǎng)價(jià)值下降1%以上。因此必須根據(jù)不同牧草及飼料作物的產(chǎn)量及營養(yǎng)物質(zhì)含量，適時(shí)刈割。使之既不影響牧草的生長(zhǎng)發(fā)育，又能獲得高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的青干草。苜蓿草產(chǎn)品品質(zhì)高低的決定因素之二是干草的調(diào)制。處于收割期的苜蓿不僅有80%的含水量，同時(shí)也含有占物質(zhì)質(zhì)量20%～25%處于活性狀態(tài)的蛋白質(zhì)和維生素，營養(yǎng)非常豐富。但苜蓿在被刈割后，當(dāng)干燥72h時(shí)，蛋白質(zhì)保存率只有70%左右。隨著干燥時(shí)間的加長(zhǎng)，蛋白質(zhì)的保存率逐漸降低，不能保證苜蓿產(chǎn)品的質(zhì)量，尤其在陰雨天損失更大。此外，苜蓿葉片與莖的干燥速度不同，當(dāng)葉片已經(jīng)脫水達(dá)到安全水分（14%～15%）時(shí)，莖的含水量還很高，在此后的進(jìn)一步脫水過程中，葉與莖的連接力很小，只要輕微的抖動(dòng)或搬運(yùn)都可能造成嚴(yán)重的落葉損失，使苜蓿的蛋白質(zhì)含量急劇減少，從而失去應(yīng)有的商品價(jià)值和飼喂價(jià)值。經(jīng)過壓扁的牧草的干燥時(shí)間明顯縮短。為使苜蓿草能適時(shí)刈割，提高苜蓿在田間的晾曬時(shí)的干燥速度，又要保證苜蓿莖和葉的干燥速度達(dá)到基本同步，必須研制割草壓扁機(jī)。 割草壓扁機(jī)是專門用于收獲優(yōu)質(zhì)飼草的一種機(jī)具。目前，牧草收獲機(jī)械特別是苜蓿收獲機(jī)械主要是由外國進(jìn)口，國產(chǎn)機(jī)械處于起步階段。它的最大優(yōu)點(diǎn)是促進(jìn)飼草快進(jìn)干燥，有效保存飼草養(yǎng)分。近年來由于國家西部大開發(fā)，開展大規(guī)模生態(tài)建設(shè)和“三化”草原生態(tài)治理，人工種植草場(chǎng)面積不斷擴(kuò)大，尤其是近年來不同方式下牧草的干燥過程Fig 1.1 The dry process of the herbage under different way(1)是用割草機(jī)割下未壓扁的（2）是經(jīng)過壓扁的牧草的干燥過程城市郊區(qū)興起的大面積種植苜蓿熱，對(duì)切割壓扁機(jī)的需求呼聲高叫。該機(jī)主要用于苜蓿類飼草的收獲作業(yè)，可一次性完成收割、調(diào)質(zhì)壓扁和鋪條作業(yè)。中央要求到2010年完成8300萬hm2人工草地和“三化”草地的治理。若其中五分之一采用機(jī)具收獲，按33 hm2草場(chǎng)配置一臺(tái)割草壓扁機(jī)計(jì)算，則需要五萬臺(tái)以上，因此，割草壓扁機(jī)前景廣闊。目前國內(nèi)已有企業(yè)生產(chǎn)割草壓扁機(jī)，由于結(jié)構(gòu)和材料方面的原因，易將枝條壓折、枝條壓掉。國外較具有代表性的機(jī)型是美國約翰迪爾的往復(fù)式割草壓扁機(jī)，其獨(dú)特的設(shè)計(jì)不僅能夠成分保持牧草的營養(yǎng)成分，減少對(duì)土壤的壓實(shí)，加快下一茬作物的生長(zhǎng)，而且具有效率高，可靠性好，割茬高度、切割角度調(diào)整方便等一系列特點(diǎn)，值得我們?nèi)⒖冀梃b。21世紀(jì)要實(shí)現(xiàn)農(nóng)牧業(yè)經(jīng)濟(jì)的騰飛，根本出路在于農(nóng)林牧綜合發(fā)展，而突破口在于種草，種草是發(fā)展畜牧業(yè)的物質(zhì)基礎(chǔ)。牧草生產(chǎn)的特點(diǎn)是規(guī)模大，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)條件變化多。我國平均每5500hm2才有一套割摟草機(jī)，配套機(jī)具嚴(yán)重缺少，而在美國每60hm2就有一套較完備的配套機(jī)械收獲設(shè)備。由于機(jī)具缺少，不配套，每年收割的干草僅占可割草量的9.8％，因此，必須發(fā)展與之相適應(yīng)的機(jī)械的支撐。 2、牧草壓扁機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 國內(nèi)外牧草收獲機(jī)械按其切割部件的結(jié)構(gòu)分為往復(fù)式和圓盤式；按其行走動(dòng)力分為牽引式、半懸掛式、懸掛式、自走式割草機(jī)；按照割草幅寬可為窄幅和寬幅式割草機(jī)。割草壓扁機(jī)作為牧草機(jī)具的一種，其主要功能是對(duì)牧草進(jìn)行切割與壓扁，并在地面上形成一定形狀和厚度的草鋪。按照切割部件的結(jié)構(gòu)分類，可分為往復(fù)式割草壓扁機(jī)和圓盤式割草壓扁機(jī)；按照行走動(dòng)力驅(qū)動(dòng)方式分類，可分為自走式與牽引式，而對(duì)于牽引式又有側(cè)牽引架式與中樞軸牽引架式之分；按照壓扁方式進(jìn)行分類，有橡膠輥、鋼輥和捶片式之分。各種不同的割草壓扁機(jī)有不同的作業(yè)使用條件。往復(fù)式切割器牧草機(jī)具的研究發(fā)展概況往復(fù)式切割器牧草機(jī)具歷史悠久，適于收割天然牧草和種植牧草，具有割茬低而整齊，牧草損失少，所需拖拉機(jī)配套動(dòng)力相對(duì)較小，機(jī)械造價(jià)相對(duì)較低，投資較小，運(yùn)行成本比圓盤式高，便于調(diào)整使用等優(yōu)點(diǎn)。其發(fā)展趨勢(shì)是提高生產(chǎn)效率：一是提高前進(jìn)速度，二是增加割幅。加大割幅將增加金屬消耗量，因此以提高前進(jìn)速度更為有利。但為保證切割質(zhì)量，必須同時(shí)提高切割器切割速度。但隨著切割速度的提高，割刀往復(fù)慣性力增加，從而加劇了機(jī)器振動(dòng)和機(jī)件損壞，導(dǎo)致切割高產(chǎn)或濕潤牧草時(shí)堵刀。這種割草壓扁機(jī)雖有這些缺點(diǎn)，但目前仍作為一種標(biāo)準(zhǔn)機(jī)型被國內(nèi)外廣泛使用和大量生產(chǎn)，并且在不斷完善和改進(jìn)。 我國畜牧機(jī)械工業(yè)是農(nóng)業(yè)工業(yè)中起步較晚、發(fā)展緩慢的行業(yè)之一。牧草收獲機(jī)械是我國生產(chǎn)及使用最早的畜牧機(jī)械之一，其發(fā)展分兩個(gè)階段:第一階段為50～70年代中期，只生產(chǎn)一些仿蘇40～50年代畜力及機(jī)引的往復(fù)割草機(jī)、橫向樓草機(jī)和畜力捆草機(jī)，這些機(jī)具機(jī)型陳舊、指標(biāo)落后、質(zhì)量低、成本高。第二階段為70年代后期至90年代末，開始仿制一些國外先進(jìn)的具有70～80年代水平的牧草收獲機(jī)械，填補(bǔ)了許多空白，使我國改變了過去只沿用唯一的割、摟、集、垛、運(yùn)的收獲工藝，初步形成了散草、方捆、圓捆等多種收獲工藝系統(tǒng)。盡管如此，我國直到1979年白城牧機(jī)廠才試制成9GS-4.0型自走式割草壓扁機(jī)，同年呼和浩特畜牧研究所和佳木斯聯(lián)合收割機(jī)廠研制成9GSQ-4.0型牽引式割草壓扁機(jī)，1982年由呼和浩特牧機(jī)所和大同農(nóng)牧機(jī)械廠共同研制了電擺環(huán)驅(qū)動(dòng)的9GY-3.0型牽引式切割壓扁機(jī)，填補(bǔ)了牧草收獲機(jī)械的一項(xiàng)空白。雖然近年來牧草收獲機(jī)械發(fā)展迅速，但機(jī)械化水平還是很低。尤其是在小型的農(nóng)場(chǎng)，主要還是手工收獲為主，刀具磨損非常厲害，農(nóng)民勞動(dòng)強(qiáng)度非常大。根據(jù)農(nóng)村種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和當(dāng)前經(jīng)濟(jì)體制的情況，畜牧機(jī)械的研制，在機(jī)型上應(yīng)以中小型為主；在研究?jī)?nèi)容上，要重點(diǎn)解決勞動(dòng)強(qiáng)度大、用工多的牧業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)；在研究方向上，應(yīng)本著先易后難的原則進(jìn)行。當(dāng)前應(yīng)首先研制一些機(jī)型小、質(zhì)量好、價(jià)格低的牧草收獲機(jī)械；以適應(yīng)專業(yè)戶發(fā)展的需要。我國的草場(chǎng)面積與美國大體相同，但是牧草機(jī)械的保有量卻很少。如割、摟草機(jī)保有量?jī)H為美國的1%；20世紀(jì)80年代，日本方捆機(jī)的保有量為2.3萬臺(tái)，而我國20世紀(jì)90年代初的保有量?jī)H為美國的0.07%、日本的0.2%.20世紀(jì)70年代中期，美國圓捆機(jī)保有量為10萬臺(tái)，而我國目前的保有量?jī)H為美國的0.1%.我國牧草機(jī)械化水平與國外發(fā)達(dá)國家相比還有相當(dāng)大的差距。 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Base on this,a research program was established which a medium haybine which can not only cut grass in high- speed,withwidespread kit motive but also flatten in time and adapt the demand for medium small scale clover produce. It’s main characteristics are:the haybine was placed right on the medium tractor;the eccentric reelstir the clover to the stand and push to the compression roller in time; Reciprocating cutter was adopted which has many strong points,such as configuration compact,motivate transmission simple;it adopted the cheveron compression rollerwhich can flatten clover and have the function of the grab which can raisethe compression result. This paper is the application of mechanical design and mechanical principle of the mowing machine squash research design, use Auto CAD design software for mapping, completed the preliminary design of machine and come up with drawings. Key words: Medicago；Haybine；Toothed chain-cutter；Eccentric winder；Cheveron compression roller 摘要 I ABSTRACT.II 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 III 1 緒論 - 1 - 1.1 本課題研究的背景、目的和意義 .- 1 - 1.1.1 研究背景 .- 1 - 1.1.2 研究目的 .- 1 - 1.1.3 研究意義 .- 2 - 1.2 牧草機(jī)械的研究現(xiàn)狀和 發(fā)展趨勢(shì) .- 3 - 1.1.2 國外牧草機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀 .- 4 - 1.1.3 我國牧草機(jī)械發(fā)展趨勢(shì) .- 4 - 2 割草壓扁機(jī)整體方案的確定 - 6 - 2.1 收獲對(duì)象的特點(diǎn)及其對(duì)收獲機(jī)械性能的要求 .- 6 - 2.1.1 收獲對(duì)象的特點(diǎn) .- 6 - 2.1.2 收獲對(duì)象對(duì)收獲機(jī)械性能的要求 .- 6 - 2.2 方案的確定 .- 7 - 3 割草壓扁機(jī)撥禾輪裝置的設(shè)計(jì)研究 - 8 - 3.1 撥禾輪的結(jié)構(gòu) .- 8 - 3.2 撥禾輪的工作原理和參數(shù)確定 .- 8 - 3.2.1 撥禾板的運(yùn)動(dòng)分析 .- 8 - 3.2.2 撥禾輪對(duì)牧草的作用 .- 9 - 3.2.3 撥禾輪直徑的確定 - 11 - 4 割草壓扁機(jī)切割系統(tǒng)的分析研究 .- 12 - 4.1 切割器的選擇 - 12 - 4.2 往復(fù)式切割器參數(shù)的分析 - 14 - 4.2.1 I 型切割器的切割速度圖 - 14 - 4.2.2 切割平均速度 - 14 - 4.3 往復(fù)式切割器普通 I 型的結(jié)構(gòu)尺寸和行程的關(guān)系 - 15 - 4.4 往復(fù)式切割器的構(gòu)造及其動(dòng)刀片的結(jié)構(gòu)參數(shù) - 16 - 4.4.1.往復(fù)式切割器的構(gòu)造 .- 16 - 4.4.2 切割器動(dòng)刀片結(jié)構(gòu)參數(shù) - 17 - 5 割草壓扁機(jī)壓扁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究 .- 18 - 5.1 壓扁機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) - 18 - 5.1.1 壓扁機(jī)構(gòu)參數(shù)的確定 - 18 - 5.1.2 壓扁輥技術(shù)性能分析 - 18 - 5.2 束草裝置的設(shè)計(jì) - 19 - 6 傳動(dòng)系統(tǒng)的分析研究割草壓扁機(jī) .- 20 - 6.1 傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)及主軸轉(zhuǎn)速確定 - 20 - 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 IV 6.1.1 傳動(dòng)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì) - 20 - 6.1.2 切割主軸轉(zhuǎn)速確定 - 21 - 6.2 傳動(dòng)比及參數(shù)確定 - 21 - 6.2.1 切割系統(tǒng)傳動(dòng)比分析和參數(shù)確定 - 21 - 6.2.2 壓扁系統(tǒng)傳動(dòng)比分析和參數(shù)確定 - 21 - 6.2.3 撥禾輪系統(tǒng)傳動(dòng)比分析和參數(shù)確定 - 22 - 6.3 功率需求和傳動(dòng)效率 - 22 - 6.3.1 切割系統(tǒng)功耗和傳動(dòng)效率 - 22 - 6.3.2 壓扁系統(tǒng)功耗及傳動(dòng)效率 - 23 - 6.3.3 撥禾輪系統(tǒng)功耗及傳動(dòng)效率 - 23 - 6.3.4 割草壓扁機(jī)所需的總功率 - 24 - 4、結(jié)論 - 25 - 參考文獻(xiàn)： .- 26 - 致謝 .- 27 - 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 - 1 - 1 緒論 1.1 本課題研究的背景、目的和意義 1.1.1 研究背景 隨著西部大開發(fā)政策的實(shí)施，草原建設(shè)，草原改良，退耕還草，生態(tài)恢復(fù)建設(shè) 已大規(guī)模展開。我國農(nóng)業(yè)發(fā)展已進(jìn)入“高產(chǎn)，高效，優(yōu)質(zhì)，安全”新階段，畜牧 業(yè)在農(nóng)業(yè)中所占比例和所處地位不斷上升，從而引發(fā)了對(duì)畜牧機(jī)械的強(qiáng)烈要求。 黑龍江省的牧區(qū)面積也有所增加，但是牧草生產(chǎn)發(fā)展相對(duì)落后，大多是進(jìn)口機(jī)器， 偷人成本十分昂貴，維修費(fèi)用也十分昂貴，因此牧草收獲機(jī)具的缺少，已成為我 省草產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“瓶頸” 。 目前，國外現(xiàn)有的割草壓扁機(jī)，按切割器形式分主要分為往復(fù)切割器式割草壓 扁機(jī)和旋轉(zhuǎn)切割器式割草壓扁機(jī)兩種。工作幅寬 2～6 米，配套動(dòng)力 30～150KW。這些機(jī)具主要為大型牧場(chǎng)所使用，配套條件要求較高，與我國國情 不符。我國的牧草收獲機(jī)械化事業(yè)還處于發(fā)展階段，市場(chǎng)上現(xiàn)有的割草機(jī)都不帶 壓扁設(shè)備，對(duì)于像紫花苜蓿、紅三葉等豆科作物收獲一般都是使用國外進(jìn)口機(jī)械。 近年來，僅有機(jī)械研究院和呼和浩特畜牧機(jī)械研究所開始研制割草壓扁機(jī)。但與中型拖 拉機(jī)配套的割草壓扁機(jī)具仍是我國牧草機(jī)械發(fā)展的一項(xiàng)空白。 為此，我們確立牧草收獲機(jī)械研究項(xiàng)目，考慮非產(chǎn)業(yè)化牧草生產(chǎn)的需求，擬設(shè) 計(jì)一種與中型拖拉機(jī)配套的割草壓扁機(jī)。 1.1.2 研究目的 苜蓿是豆科牧草，含有較多的膠體物質(zhì)和較少的碳水化合物而不易青貯，刈割 的苜蓿必須及時(shí)干燥，否則就會(huì)發(fā)霉變質(zhì)甚至腐爛，致使動(dòng)物無法食用。青干草 是草產(chǎn)品流通的主要形式，同時(shí)也是發(fā)展綠色畜牧業(yè)的重要的蛋白質(zhì)資源。目前， 已開發(fā)的牧草產(chǎn)品有草粉、草顆粒、草塊、草餅、草捆、葉塊、葉粒和濃縮葉蛋 白等。牧草產(chǎn)品在國際、國內(nèi)均具有非常廣闊的市場(chǎng)，亞洲已成為世界上最大的 苜蓿產(chǎn)品進(jìn)口市場(chǎng)，年總需求量 240-255 萬噸，其中，紫花苜蓿是生產(chǎn)量和銷售 量最大的牧草產(chǎn)品，在美國已成為僅次于小麥、玉米和水稻的第四大農(nóng)作物，成 為美國農(nóng)業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)。 由于苜蓿草產(chǎn)品品質(zhì)高低的決定因素之一是適宜收獲期——始花期，而這個(gè) 時(shí)期只有 15 天。據(jù)恩斯明格（1980）報(bào)道，無論禾本科、豆科或是混播牧草，在 始花期以后，每推遲一天，牧草的消化率和采食量均降低 0.5%以上，總營養(yǎng)價(jià)值 下降 1%以上。因此必須根據(jù)不同牧草及飼料作物的產(chǎn)量及營養(yǎng)物質(zhì)含量，適時(shí)刈 割。使之既不影響牧草的生長(zhǎng)發(fā)育，又能獲得高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的青干草。 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 - 2 - 苜蓿草產(chǎn)品品質(zhì)高低的決定因素之二是干草的調(diào)制。處于收割期的苜蓿不僅 有 80%的含水量，同時(shí)也含有占物質(zhì)質(zhì)量 20%～25%處于活性狀態(tài)的蛋白質(zhì)和維生 素，營養(yǎng)非常豐富。但苜蓿在被刈割后，當(dāng)干燥 72h 時(shí)，蛋白質(zhì)保存率只有 70% 左右。隨著干燥時(shí)間的加長(zhǎng)，蛋白質(zhì)的保存率逐漸降低，不能保證苜蓿產(chǎn)品的質(zhì) 量，尤其在陰雨天損失更大。此外，苜蓿葉片與莖的干燥速度不同，當(dāng)葉片已經(jīng) 脫水達(dá)到安全水分（14%～15%）時(shí)，莖的含水量還很高，在此后的進(jìn)一步脫水過 程中，葉與莖的連接力很小，只要輕微的抖動(dòng)或搬運(yùn)都可能造成嚴(yán)重的落葉損失， 使苜蓿的蛋白質(zhì)含量急劇減少，從而失去 應(yīng)有的商品價(jià)值和飼喂價(jià)值。 圖 1.1 所示為割草機(jī)割下未壓扁的和 經(jīng)過壓扁的牧草的干燥過程。從表中可以 看出，經(jīng)過壓扁的牧草的干燥時(shí)間明顯縮 短。為使苜蓿草能適時(shí)刈割，提高苜蓿在 田間的晾曬時(shí)的干燥速度，又要保證苜蓿 莖和葉的干燥速度達(dá)到基本同步，必須研 制割草壓扁機(jī)。 1.1.3 研究意義 割草壓扁機(jī)是專門用于收獲優(yōu)質(zhì)飼草的一種機(jī)具。目前，牧草收獲機(jī)械特 別是苜蓿收獲機(jī)械主要是由外國進(jìn)口，國產(chǎn)機(jī)械處于起步階段。它的最大優(yōu)點(diǎn)是 促進(jìn)飼草快進(jìn)干燥，有效保存飼草養(yǎng)分。近年來由于國家西部大開發(fā)，開展大規(guī) 模生態(tài)建設(shè)和“三化”草原生態(tài)治理，人工種植草場(chǎng)面積不斷擴(kuò)大，尤其是近年 來城市郊區(qū)興起的大面積種植苜蓿熱，對(duì)切割壓扁機(jī)的需求呼聲高叫。該機(jī)主要 用于苜蓿類飼草的收獲作業(yè)，可一次性完成收割、調(diào)質(zhì)壓扁和鋪條作業(yè)。中央要 求到 2010 年完成 8300 萬 hm2 人工草地和“三化” 草地的治理。若其中五分之一 采用機(jī)具收獲，按 33 hm2 草場(chǎng)配置一臺(tái)割草壓扁機(jī)計(jì)算，則需要五萬臺(tái)以上，因 此，割草壓扁機(jī)前景廣闊。 目前國內(nèi)已有企業(yè)生產(chǎn)割草壓扁機(jī)，由于結(jié)構(gòu)和材料方面的原因，易將枝條 壓折、枝條壓掉。國外較具有代表性的機(jī)型是美國約翰迪爾的往復(fù)式割草壓扁機(jī)， 其獨(dú)特的設(shè)計(jì)不僅能夠成分保持牧草的營養(yǎng)成分，減少對(duì)土壤的壓實(shí)，加快下一 茬作物的生長(zhǎng)，而且具有效率高，可靠性好，割茬高度、切割角度調(diào)整方便等一 系列特點(diǎn)，值得我們?nèi)⒖冀梃b。 21 世紀(jì)要實(shí)現(xiàn)農(nóng)牧業(yè)經(jīng)濟(jì)的騰飛，根本出路在于農(nóng)林牧綜合發(fā)展，而突破口 在于種草，種草是發(fā)展畜牧業(yè)的物質(zhì)基礎(chǔ)。牧草生產(chǎn)的特點(diǎn)是規(guī)模大，勞動(dòng)強(qiáng)度 大，生產(chǎn)條件變化多。我國平均每 5500hm2 才有一套割摟草機(jī)，配套機(jī)具嚴(yán)重缺 少，而在美國每 60hm2 就有一套較完備的配套機(jī)械收獲設(shè)備。由于機(jī)具缺少，不 圖 1.1 不同方式下牧草的干燥過程 1.是用割草機(jī)割下未壓扁的 2.是經(jīng)過壓扁的牧 草的干燥過程 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 - 3 - 配套，每年收割的干草僅占可割草量的 9.8％，因此，必須發(fā)展與之相適應(yīng)的機(jī)械 的支撐。 1.2 牧草機(jī)械的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 國內(nèi)外牧草收獲機(jī)械按其切割部件的結(jié)構(gòu)分為往復(fù)式和圓盤式；按其行走動(dòng) 力分為牽引式、半懸掛式、懸掛式、自走式割草機(jī)；按照割草幅寬可為窄幅和寬 幅式割草機(jī)。割草壓扁機(jī)作為牧草機(jī)具的一種，其主要功能是對(duì)牧草進(jìn)行切割與 壓扁，并在地面上形成一定形狀和厚度的草鋪。按照切割部件的結(jié)構(gòu)分類，可分 為往復(fù)式割草壓扁機(jī)和圓盤式割草壓扁機(jī)；按照行走動(dòng)力驅(qū)動(dòng)方式分類，可分為 自走式與牽引式，而對(duì)于牽引式又有側(cè)牽引架式與中樞軸牽引架式之分；按照壓 扁方式進(jìn)行分類，有橡膠輥、鋼輥和捶片式之分。各種不同的割草壓扁機(jī)有不同 的作業(yè)使用條件。 (1)往復(fù)式切割器牧草機(jī)具的研究發(fā)展概況 往復(fù)式切割器牧草機(jī)具歷史悠久，適于收割天然牧草和種植牧草，具有割茬 低而整齊，牧草損失少，所需拖拉機(jī)配套動(dòng)力相對(duì)較小，機(jī)械造價(jià)相對(duì)較低，投 資較小，運(yùn)行成本比圓盤式高，便于調(diào)整使用等優(yōu)點(diǎn)。其發(fā)展過程是從畜力到機(jī) 引；從牽引到懸掛。其發(fā)展趨勢(shì)是提高生產(chǎn)效率：一是提高前進(jìn)速度，二是增加 割幅。加大割幅將增加金屬消耗量，因此以提高前進(jìn)速度更為有利。但為保證切 割質(zhì)量，必須同時(shí)提高切割器切割速度。但隨著切割速度的提高，割刀往復(fù)慣性 力增加，從而加劇了機(jī)器振動(dòng)和機(jī)件損壞，導(dǎo)致切割高產(chǎn)或濕潤牧草時(shí)堵刀。這 種割草壓扁機(jī)雖有這些缺點(diǎn)，但目前仍作為一種標(biāo)準(zhǔn)機(jī)型被國內(nèi)外廣泛使用和大 量生產(chǎn)，并且在不斷完善和改進(jìn)。 (2)旋轉(zhuǎn)式切割器牧草機(jī)具的研究發(fā)展概況 近年來，西歐由于種植牧草面積大量增加，并使用大量含氮肥料使牧草高大 茂密而趨于倒伏。由于圓盤式割草機(jī)比往復(fù)式割草機(jī)更適合于切割較高而較粗的 作物，因此，旋轉(zhuǎn)式割草機(jī)得到迅速發(fā)展，它屬無支承切割。切割器刀片安裝在 刀盤上，并隨刀盤一起旋轉(zhuǎn)進(jìn)行割草，其前進(jìn)速度高（可達(dá) 14~15km/h） ，有較 高的生產(chǎn)率，不產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象，更換刀片簡(jiǎn)易，工作平穩(wěn)性好，保養(yǎng)方便。但旋 轉(zhuǎn)式割草機(jī)功率消耗較大，工作幅重割區(qū)大，割茬不齊，碎草多，機(jī)械造價(jià)相對(duì) 較高，投資較高，且對(duì)地面的平坦程度要求較高。在牧草剛度小時(shí)易使割茬高度 增加，因此較適于高產(chǎn)硬桿牧草，在西歐比較盛行。 1.1.2 國外牧草機(jī)械的發(fā)展現(xiàn)狀 國外牧草機(jī)械已有 100 多年的發(fā)展歷史，經(jīng)歷了從使用畜力到拖拉機(jī)動(dòng)力配 套、從單項(xiàng)作業(yè)機(jī)具到聯(lián)合作業(yè)機(jī)具等發(fā)展過程。20 世紀(jì) 60 年代是歐美各國牧 草機(jī)械發(fā)展的高峰時(shí)期，這一期間完成了由畜力機(jī)械、割、摟草機(jī)具、各種聯(lián)合 作業(yè)機(jī)具及成型機(jī)具相繼研制成功并迅速推廣。機(jī)具的保有量迅速上升的美國， 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 - 4 - 牧草撿拾壓捆機(jī)保有量達(dá) 70 萬臺(tái)。20 世紀(jì) 70 年代以來，部分服役機(jī)具趨于飽和， 產(chǎn)量和保有量保持穩(wěn)定或略有下降，各公司致力于開發(fā)新產(chǎn)品，改進(jìn)原有產(chǎn)品的 性能，以保持競(jìng)爭(zhēng)能力。美國、德國、法國、意大利、日本等發(fā)達(dá)國家在該領(lǐng)域 處于領(lǐng)先地位。如德國斯通公司的割曬設(shè)備，法國庫恩公司的旋轉(zhuǎn)割草壓扁機(jī)以 及美國的凱斯和紐荷蘭割草壓扁機(jī)等。20 世紀(jì) 90 年代，這些國家的割、摟、捆 裝、運(yùn)等牧草收獲機(jī)械陸續(xù)地進(jìn)入我國牧草種植基地，國外先進(jìn)的牧草收獲機(jī)械 技術(shù)比較完善，機(jī)具品種多，性能可靠，但價(jià)格昂貴。 目前，歐美各國幾乎所有的農(nóng)機(jī)公司都生產(chǎn)牧草機(jī)械，產(chǎn)品品種齊全，系列 完整，能滿足各種收獲；主要結(jié)構(gòu)、技術(shù)性能指標(biāo)至今沒有大的變化；只是在操 作舒適和電子計(jì)算機(jī)應(yīng)用方面有所改進(jìn)。 1.1.3 我國牧草機(jī)械發(fā)展趨勢(shì) 我國畜牧機(jī)械工業(yè)是農(nóng)業(yè)工業(yè)中起步較晚、發(fā)展緩慢的行業(yè)之一。牧草收獲 機(jī)械是我國生產(chǎn)及使用最早的畜牧機(jī)械之一，其發(fā)展分兩個(gè)階段:第一階段為 50～70 年代中期，只生產(chǎn)一些仿蘇 40～50 年代畜力及機(jī)引的往復(fù)割草機(jī)、橫向 樓草機(jī)和畜力捆草機(jī)，這些機(jī)具機(jī)型陳舊、指標(biāo)落后、質(zhì)量低、成本高。第二階 段為 70 年代后期至 90 年代末，開始仿制一些國外先進(jìn)的具有 70～80 年代水平的 牧草收獲機(jī)械，填補(bǔ)了許多空白，使我國改變了過去只沿用唯一的割、摟、集、 垛、運(yùn)的收獲工藝，初步形成了散草、方捆、圓捆等多種收獲工藝系統(tǒng)。盡管如 此，我國直到 1979 年白城牧機(jī)廠才試制成 9GS-4.0 型自走式割草壓扁機(jī)，同年呼 和浩特畜牧研究所和佳木斯聯(lián)合收割機(jī)廠研制成 9GSQ-4.0 型牽引式割草壓扁機(jī)， 1982 年由呼和浩特牧機(jī)所和大同農(nóng)牧機(jī)械廠共同研制了電擺環(huán)驅(qū)動(dòng)的 9GY-3.0 型 牽引式切割壓扁機(jī)，才達(dá)到了國際 70 年代末的水平，填補(bǔ)了牧草收獲機(jī)械的一項(xiàng) 空白。雖然近年來牧草收獲機(jī)械發(fā)展迅速，但機(jī)械化水平還是很低。尤其是在小 型的農(nóng)場(chǎng)，主要還是手工收獲為主，刀具磨損非常厲害，農(nóng)民勞動(dòng)強(qiáng)度非常大。 根據(jù)農(nóng)村種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和當(dāng)前經(jīng)濟(jì)體制的情況，畜牧機(jī)械的研制，在機(jī)型上應(yīng) 以中小型為主；在研究?jī)?nèi)容上，要重點(diǎn)解決勞動(dòng)強(qiáng)度大、用工多的牧業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)； 在研究方向上，應(yīng)本著先易后難的原則進(jìn)行。當(dāng)前應(yīng)首先研制一些機(jī)型小、質(zhì)量 好、價(jià)格低的牧草收獲機(jī)械；以適應(yīng)專業(yè)戶發(fā)展的需要。 我國的草場(chǎng)面積與美國大體相同，但是牧草機(jī)械的保有量卻很少。如割、摟 草機(jī)保有量?jī)H為美國的 1%；20 世紀(jì) 80 年代，日本方捆機(jī)的保有量為 2.3 萬臺(tái)， 而我國 20 世紀(jì) 90 年代初的保有量?jī)H為美國的 0.07%、日本的 0.2%.20 世紀(jì) 70 年 代中期，美國圓捆機(jī)保有量為 10 萬臺(tái)，而我國目前的保有量?jī)H為美國的 0.1%.我 國牧草機(jī)械化水平與國外發(fā)達(dá)國家相比還有相當(dāng)大的差距。除了我國整體國民經(jīng) 濟(jì)落后于發(fā)達(dá)國家外，還有以下原因: (1)由于在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)期內(nèi)，我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要任務(wù)是解決溫飽問題， 重點(diǎn)放在糧食作物的種植與生產(chǎn)上，忽視了畜牧業(yè)生產(chǎn)，在一定程度上影響了牧 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 - 5 - 草機(jī)械的發(fā)展，機(jī)械的科技含量低，創(chuàng)新力度不夠。 (2)20 世紀(jì) 80 年代中期以來，國家對(duì)草地畜牧業(yè)投入不足，相對(duì)支持力度減 緩甚至下降，使得許多牧草機(jī)械制造企業(yè)紛紛轉(zhuǎn)產(chǎn)，有的甚至破產(chǎn)關(guān)閉，牧草收 獲機(jī)械生產(chǎn)遇到前所未有的長(zhǎng)期休眠期。使得我國與國外同類產(chǎn)品的制造能力和 水平進(jìn)一步拉大距離。 (3)現(xiàn)有牧草機(jī)械生產(chǎn)制造企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量低，使用故障多，可靠性差。往復(fù) 式割草機(jī)工作半天即需磨刃，使用可靠性不到 80%；國外摟草彈齒工作 6000 畝， 斷齒率為 4%～5%；我國的產(chǎn)品同樣作業(yè)量斷齒率為 20%～30%。在相同作業(yè)條件下， 我國的牧草撿拾壓垛機(jī)完成的工作量與國外同類機(jī)型相差一半。 (4)牧草機(jī)械產(chǎn)品品種不全，成套性差，美國的約翰迪爾公司牧草機(jī)械有 13 個(gè) 品種 44 個(gè)機(jī)型；紐荷蘭公司有 12 個(gè)品種 25 個(gè)機(jī)型；牧草揀拾裝載車多達(dá) 21 個(gè) 機(jī)型，可供各種經(jīng)營規(guī)模的用戶選擇。我國牧草收獲機(jī)械初步形成了散草、方捆、 圓捆、壓垛作業(yè)工藝系統(tǒng)，但每種作業(yè)機(jī)械多為單一機(jī)型。各種作業(yè)工序間機(jī)具 與動(dòng)力配套性差，用戶不能根據(jù)自己的經(jīng)營規(guī)模選擇合適的機(jī)具，因此機(jī)具的使 用效率不高。 (5)牧草機(jī)械產(chǎn)品技術(shù)水平低。牧草機(jī)械產(chǎn)品水平的高低是衡量該行業(yè)整體科 學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志之一。我國已定型的牧草機(jī)械大部分屬國外 20 世紀(jì) 80 年 代以前的技術(shù)水平，30 多年來基本沒什么改進(jìn)。其原因是多方面的，但生產(chǎn)制造 工藝水平低是關(guān)鍵因素?，F(xiàn)在牧草機(jī)械企業(yè)工藝技術(shù)裝備落后、老化，生產(chǎn)設(shè)備 大多是 20 世紀(jì) 80 年代以前的設(shè)備；科研投入不足，開發(fā)能力差，使得產(chǎn)品更新 換代緩慢，也是造成牧草機(jī)械技術(shù)水平低的重要因素。20 世紀(jì) 90 年代，我國牧 草機(jī)械市場(chǎng)出現(xiàn)轉(zhuǎn)機(jī)，1999 年銷售 2.56 萬臺(tái)，比上年增長(zhǎng) 17.3%。牧草機(jī)械產(chǎn)品 出現(xiàn)暢銷勢(shì)頭的主要原因:一是國內(nèi)草原生態(tài)建設(shè)和退耕還草發(fā)展加快；二是國家 和地方大力發(fā)展草業(yè)畜牧業(yè)和節(jié)糧型畜牧業(yè)投資加大。 2 割草壓扁機(jī)整體方案的確定 2.1 收獲對(duì)象的特點(diǎn)及其對(duì)收獲機(jī)械性能的要求 2.1.1 收獲對(duì)象的特點(diǎn) 收獲對(duì)象為豆科牧草、禾本科牧草，以豆科牧草（紫花苜蓿）為主。苜蓿是 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 - 6 - 世界上栽培最早、面積最廣、最重要的飼草原料之一，不僅產(chǎn)草量高，草質(zhì)優(yōu)良， 而且富含蛋白質(zhì)、多種維生素和礦物質(zhì)，其干物質(zhì)中粗蛋白質(zhì)含量為 15%～25%, 相當(dāng)于豆餅的一半，比玉米高 1～1.5 倍，有“牧草之王”的美稱。紫花苜蓿是多 年生豆科牧草，每年可多次收割且適口性好、收獲量大、具有很好飼用價(jià)值，可 做精飼料代用品。但是其品質(zhì)隨生長(zhǎng)量的增加而下降，收割的越晚，造成的損失 越大。紫花苜蓿最佳收割時(shí)間為孕蕾期——初花期，過了這個(gè)時(shí)間，蛋白質(zhì)含量 會(huì)降低，影響產(chǎn)品質(zhì)量。而這個(gè)時(shí)間一般只有 10～15 天，僅靠人工難以完成整個(gè) 收獲工作。傳統(tǒng)的苜蓿收獲是采用不帶壓扁裝置的圓盤式或往復(fù)式割草機(jī)，雖然 能夠完成收獲作業(yè)，但在收獲時(shí)期牧草含水量在 70%～85%之間，而安全貯存標(biāo)準(zhǔn) 需將其水分降到 14%以下，其自然脫水干燥時(shí)間過長(zhǎng)，蛋白質(zhì)的損失很大，因此， 苜蓿的收獲應(yīng)該采用割草壓扁機(jī)完成。 2.1.2 收獲對(duì)象對(duì)收獲機(jī)械性能的要求 為滿足紫花苜蓿的收獲要求，所設(shè)計(jì)的割草壓扁機(jī)應(yīng)滿足以下技術(shù)要求： (1)適時(shí)收獲。由于紫花苜蓿的最佳收割時(shí)間為孕蕾期，這個(gè)時(shí)間只有 10～15 天，收獲過早會(huì)降低牧草的產(chǎn)量，收獲過遲，苜蓿中的蛋白質(zhì)和胡蘿卜素大量流 失而降低苜蓿的營養(yǎng)成分，降低適口性，降低產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)還會(huì)影響苜蓿的次 年生長(zhǎng)。 (2)為提高牧草收獲量，割茬高度適當(dāng)。在不影響下茬或次年生長(zhǎng)的情況下， 要求盡量降低割茬高度，因此，切割器應(yīng)接近地面，并能很好適應(yīng)地形。 (3)由于牧草稠密多汁需要低割，因此，切割速度比收割谷物要快。往復(fù)式割 草機(jī)的割刀平均速度為 1.6～2.0m/s，牧草最低切割速度應(yīng)大于 2.15m/s?；剞D(zhuǎn)式 割草機(jī)的切割速度為 60～90m/s。 (4)壓輥壓力適中。對(duì)苜蓿來說，最佳情況是 90％的莖桿被輕微壓扁，而葉片 不破損。壓輥壓力過大，除增大功率消耗和加快零件的磨損外還會(huì)導(dǎo)致葉子干燥 過快，當(dāng)莖桿晾干時(shí)葉子會(huì)從桿上脫落，從而造成苜蓿營養(yǎng)損失。(5)牧草收獲機(jī) 械工作條件惡劣，刃口應(yīng)具有自磨性能（采用齒紋刃） ，刀具應(yīng)具有保護(hù)裝置（護(hù) 刃器） 。同時(shí)，還應(yīng)具有靈活的起落機(jī)構(gòu)，以便遇到障礙物時(shí)，能在 1～2 秒內(nèi)將 切割器升起。 (6)割下來的牧草能均勻鋪放于地面，且厚度應(yīng)適當(dāng)，易于干燥。盡可能減少 機(jī)器對(duì)牧草的打擊和揉搓，盡量減少泥土和臟物混入牧草內(nèi)，以降低牧草的收獲 損失和質(zhì)量。 (7)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用維修方便，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)先進(jìn)。 2.2 方案的確定 根據(jù)上述牧草的生長(zhǎng)特點(diǎn)及其對(duì)牧草收獲機(jī)械的性能的要求，吸收國內(nèi)外對(duì) 牧草收獲機(jī)械的研究成果，我所設(shè)計(jì)的牽引式的收割機(jī)的工作原理是：當(dāng)割草壓 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 - 7 - 扁機(jī)結(jié)合動(dòng)力時(shí)，通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)撥禾輪、切割器以及壓扁輥轉(zhuǎn)動(dòng)。隨著拖 拉機(jī)的前進(jìn)，分禾器先將收割與不割的牧草分開，然后撥禾輪將要割的牧草撥入 割臺(tái)，同時(shí)將切割器割下的牧草通過導(dǎo)草板推入壓輥，被壓扁的牧草在束草裝置 的束縛下形成一定形狀的草條鋪放于已割完牧草的割茬上，完成收獲的全過程。 研究目標(biāo)為割茬低，能將牧草 90%壓扁，鋪放質(zhì)量好，消耗功率低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單，體積小，工作平穩(wěn)，操作簡(jiǎn)便，靈活、作業(yè)速度快，易于調(diào)整維修；能適用 于中小型牧草場(chǎng)，能即時(shí)收獲，經(jīng)濟(jì)、實(shí)用，整機(jī)生產(chǎn)效率高。 3 割草壓扁機(jī)撥禾輪裝置的設(shè)計(jì)研究 衡量牧草收獲質(zhì)量好壞的一個(gè)最主要指標(biāo)是損失率。由于收獲流程的前后順 序所致，割臺(tái)損失率首當(dāng)其沖。撥禾輪位于割草壓扁機(jī)最前端，收獲牧草時(shí)，它 扶待或扶起(倒伏)牧草，撥向切割器；在切割器切割作物時(shí)，由前方扶持禾桿以 防向前傾倒；最后把切斷的牧草及時(shí)推向壓扁輥；同時(shí)清理切割器，以利于割刀 繼續(xù)切割。 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 - 8 - 3.1 撥禾輪的結(jié)構(gòu) 撥禾輪的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠，多用于大中型收割機(jī)上和聯(lián)合收獲機(jī)上。按結(jié)構(gòu) 的不同，有普通式和偏心式。試驗(yàn)證明：采用偏心撥禾輪收獲作物較普通撥禾輪 可提高生產(chǎn)率 20~30%，減少損失 40~50%。割草壓扁機(jī)采用偏心式撥禾輪。偏心撥 禾輪結(jié)構(gòu)如上圖所示，由撥禾輪軸、輻盤、撥齒軸（4 根） 、撥板（4 根） 、撥齒等 組成。 3.2 撥禾輪的工作原理和參數(shù)確定 3.2.1 撥禾板的運(yùn)動(dòng)分析 圖 3.1 偏心撥禾輪撥齒運(yùn)動(dòng)軌跡 圖 3.2 撥齒的運(yùn)動(dòng)分析 撥禾板是撥禾輪的主要工作部件，撥禾輪工作時(shí)，撥板隨機(jī)器前進(jìn)直線運(yùn)動(dòng)， 同時(shí)又繞撥禾軸作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因此撥禾輪撥板相對(duì)地面生長(zhǎng)的作物是這兩種運(yùn)動(dòng) 的合成。為了使撥板進(jìn)入禾叢后對(duì)谷物有向后撥送作用，運(yùn)動(dòng)絕對(duì)速度應(yīng)向后， 即撥禾輪撥齒的圓周線速度大于機(jī)器的前進(jìn)速度，其運(yùn)動(dòng)軌跡為余擺線。撥禾輪 回轉(zhuǎn)的圓周速度與機(jī)器前進(jìn)速度之比為撥禾速比，用 λ 表示。其線環(huán)寬度因 λ 值大小而改變：λ 值越大，撥板引導(dǎo)和扶持作物的功能越強(qiáng)，割臺(tái)切割作物量越 大，其線環(huán)越寬，但 λ 值太大，則撥齒和撥板撥禾時(shí)打擊作物力量過大；反之， 入值越小則線環(huán)越小，撥禾能力越弱，增加了收割臺(tái)的損失。若 λ=1 時(shí)，則線環(huán) 寬度為零，這時(shí)撥禾板不能起撥禾作用。撥禾板軌跡可用方程表示（圖 3.3） ，設(shè) 以撥禾輪軸心 O1 對(duì)地面的投影點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn) O，以地面線沿前進(jìn)方向?yàn)?X 軸，以 過原點(diǎn)向上垂線為 Y 軸建立直角坐標(biāo)系。并令撥板由水平位置開始逆時(shí)針方向旋 轉(zhuǎn)，則壓板端點(diǎn)的坐標(biāo)方程為 tvRXm???cos { （1） thHYin? 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 - 9 - 式中 R—— 撥禾輪半徑，400mm； ——機(jī)器的前進(jìn)速度，0.7—1.5m/smv —— 撥禾輪的角速度，3.75rad/s? t ——撥板由水平轉(zhuǎn)過的時(shí)間 H ——撥禾輪安裝高度，827mm h——割茬高度，100mm 故，帶入（1）式得壓板端點(diǎn)隨的運(yùn)動(dòng)方程如下： 0.4cos3.750.Xt?? { 1.6.inYt? 3.2.2 撥禾輪對(duì)牧草的作用 （1）撥齒的入禾角和撥禾輪高度分析 為了減少撥齒對(duì)牧草的碰擊，以減 少擊落損失，要求撥禾輪撥齒開始接觸 作物時(shí)，其絕對(duì)速度垂直向下，也就是 說撥齒進(jìn)入禾叢時(shí)其水平分速度應(yīng)為零 （ ） ，即 0mv? 1sin0xmvRt??? 圖 3.3 禾輪高度分析 移項(xiàng)得 1sinmvtR??? 滿足此條件的撥禾輪安裝高度可由下式導(dǎo)出 11sinYHht???? 而 為牧草的自然高度 L，則上式可寫成 1 Rh? 式中 R—撥禾輪半徑，400mm L—作物高度（500-740mm） 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 - 10 - h —— 割茬高度，100mm 則撥禾輪的安裝高度為 727—827mm，可通過改變調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)位置來進(jìn)行調(diào)節(jié)。 撥禾輪高度除滿足上述條件（撥齒入禾叢時(shí)水平分速度為零）外，還應(yīng)使撥板 轉(zhuǎn)豎直狀態(tài)時(shí)撥齒作用在被割取禾桿的重心稍上方，以利于撥齒推禾和防止挑起 禾桿。但在實(shí)際工作中，由于作物條件多變，往往上述兩項(xiàng)要求難以同時(shí)都得到 滿足，則需要根據(jù)當(dāng)時(shí)作物狀況確定主、次要求進(jìn)行調(diào)整。 （2）撥齒作用范圍和撥禾輪水平位置分析 撥齒的工作過程如圖 3.4。撥齒由 vx=0 之點(diǎn)進(jìn)入禾叢，隨后將禾桿撥入切割器， 當(dāng)撥齒轉(zhuǎn)至豎直狀態(tài)，切割器將禾桿割斷后，撥齒沿圓弧軌跡（因禾桿已上臺(tái)， 撥齒對(duì)禾桿的運(yùn)動(dòng)為圓弧軌跡）將禾桿推向割臺(tái)。由此分析可知，撥齒的作用范 圍 X 是線環(huán)寬度的一半，即 ? =b/2 (b 為線環(huán)寬度) 撥禾輪前后位置對(duì)收獲倒伏作物和向割臺(tái)推送已切 割作物有較大影響，若將撥禾輪軸心前移，則可增 加撥齒的作用范圍，但對(duì)倒伏作物的扶起作用較大， 但對(duì)已切割作物的推送作用較小，反之則扶起作用 較小而推送作用較大。因此調(diào)整時(shí)要根據(jù)情況靈活 掌握。一般來說.收獲直立作物時(shí)，撥禾輪軸應(yīng)位 于割刀正上方附近，收獲順向倒伏作物時(shí)，應(yīng)將撥 禾輪前移并適當(dāng)降低高度，收獲逆向倒伏作物時(shí)， 應(yīng)將撥禾輪稍許后移，防止撥禾板將倒物推壓到割 臺(tái) 圖 3.4 撥禾輪高度分析 下面。撥禾輪的前后位置調(diào)整，可通過移動(dòng) 撥禾 輪在支架上的安裝位置來實(shí)現(xiàn)。 3.2.3 撥禾輪直徑的確定 撥禾輪直徑，是根據(jù)撥板進(jìn)入禾叢時(shí)其水平分速度為零及支持切割時(shí)撥板作 用在禾桿重心稍上方的兩個(gè)條件而確定。從圖 3.5 以看出下列關(guān)系式21sin()3ROBLh???? 式中 R—撥禾輪半徑 L—作物高度（500—740mm） h—割茬高度（100mm） 因此 2()31hD??? 式中 D——撥禾輪直徑 —— 速度比 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 - 11 - 1.5/0.7=2.14 圖 3.5 禾輪直徑的確定bmv?? 將 L 的最大值 740mm 帶入上式得撥禾輪的最大直徑 D=850mm 因偏心撥禾輪的撥齒較長(zhǎng)(一般為 200mm)，起到了加大撥禾輪直徑的作用。 因此在直徑選擇上，一般較計(jì)算值為小，故取撥禾輪直徑為 800mm。 4 割草壓扁機(jī)切割系統(tǒng)的分析研究 4.1 切割器的選擇 切割器是收獲機(jī)械的重要部件之一，它的功用是將田間的作物切斷。目前， 已廣泛使用和報(bào)道的切割器有：往復(fù)式、回轉(zhuǎn)式、甩刀式、帶式等。這方面的研 究國內(nèi)外均有報(bào)道?；厩闆r是： (1)回轉(zhuǎn)式切割器?；剞D(zhuǎn)式切割器主要用于收獲牧草、青飼料等粗莖稈作物， 少數(shù)谷物收獲機(jī)上也使用這種切割器?；剞D(zhuǎn)式切割器切割速度高，一般為 25～50m/s,可適應(yīng) 10～25km/h 的高速作業(yè)，慣性力易平衡，震動(dòng)較小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 但回轉(zhuǎn)半徑小，不宜寬幅切割，割刀的壽命較短，維修費(fèi)用高。在牧草收割機(jī)上 多采用雙盤或多組雙盤式，每個(gè)刀盤由刀盤架、刀片、錐形送草盤和撥草鼓等組 成。在甘蔗收割機(jī)上多采用具有梯形或矩形固定刀片的單盤和雙盤式。在小型水 稻收割機(jī)上，常采用單盤和多盤集束式。針對(duì)缺口或大波紋式雙圓盤切割器工作 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 - 12 - 時(shí)沖擊性大,在收獲含水率低的莖稈時(shí),割茬不齊，易撕皮,生產(chǎn)率低等問題,范國昌、 馬大敏等借鑒德國門格勒公司的 Mengle—30 型青飼機(jī),設(shè)計(jì)了適宜我國北方地區(qū) 青飼料收獲機(jī)使用的鋸齒式雙圓盤切割器。這種切割器,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,鉗住莖稈能力強(qiáng),割 質(zhì)量好、效率高，減少了沖擊力及因扭矩交替變化而導(dǎo)致機(jī)架振動(dòng)，無重切、漏 割及撕皮現(xiàn)象,既可實(shí)現(xiàn)含水率高的玉米帶穗青貯作業(yè),也可以實(shí)現(xiàn)摘穗后玉米秸稈 含水率低、秸稈疲軟情況下的青黃貯作業(yè)。孫永海、常振臣等以試驗(yàn)設(shè)計(jì)、計(jì)算 機(jī)模擬和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化技術(shù)為手段,對(duì)圓盤式切割器進(jìn)行了試驗(yàn)研究,探討了切割速 度、切削角和刀齒高度 3 個(gè)因素對(duì)切割損失和切割阻力的影響,得到了切割速度、 切削角和刀齒高度的最佳參數(shù)組合。楊家軍、劉鋒等應(yīng)用結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)原理和隨 機(jī)激勵(lì)下的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)方法，研究了切割器在隨即激勵(lì)下的響應(yīng),得到了切割器結(jié)構(gòu) 的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的結(jié)果：隨著設(shè)計(jì)參數(shù)的改進(jìn),隨機(jī)響應(yīng)幅值的均方值相應(yīng)減小、結(jié)構(gòu) 可靠性相對(duì)增大；在保證使用性能的前提下,應(yīng)盡量減小刀桿長(zhǎng)度參數(shù),可增大結(jié)構(gòu) 的抗振動(dòng)能力；刀桿軸與切割刀盤的聯(lián)接剛度對(duì)刀盤單元的固有特性最為敏感,應(yīng) 增大其結(jié)合部的剛度。 (2)甩刀式切割器。甩刀式切割器多用于玉米青貯飼料收割機(jī)上，目前國內(nèi)外收 割機(jī)上多采用甩刀式切割器。它由水平橫軸、刀盤體、刀片和護(hù)罩等組成。刀片 鉸接在水平橫軸的刀盤上，在垂直平面（與前進(jìn)方向平行）內(nèi)回轉(zhuǎn)。這種切割器 轉(zhuǎn)速高，圓周速度達(dá) 50—70m/s，但割幅較窄，一般為 0.8—2m。在割幅較大的機(jī)器上，多采用多組并 聯(lián)結(jié)構(gòu)，目前國內(nèi)外最大的割幅為 6m。孟海波、于文星等設(shè)計(jì)了玉米莖稈甩刀式 切拋器，該甩刀式切拋器由殼體、甩刀、刀軸及定刀等部分組成。甩刀的結(jié)構(gòu)及 工作原理與常規(guī)的甩刀形式不同,采用了“直角直刃”組合式鏟形甩刀。甩刀刀片 雙向有刃口,用防松螺栓垂直緊固于拋送葉片上,刀片磨損后只更換刃部即可,甩刀 即是切碎器,又可拋送葉片。由于刀片在回轉(zhuǎn)軸向有一定的長(zhǎng)度,所以刀片與定刀的 間隙對(duì)秸稈有一定的揉搓和撕裂作用,實(shí)現(xiàn)了對(duì)玉米秸稈的切斷、撕裂和揉碎的工 作原理。用這種新的切碎玉米秸稈的方式,切出的飼料既能滿足各種喂養(yǎng)的飼料長(zhǎng) 度,又能將莖稈撕裂,揉碎成細(xì)纖維狀,尤其將玉米莖節(jié)破碎成適合于牲畜食用的柔 軟飼料,極大的提高了玉米秸稈的飼養(yǎng)利用率。可見這種甩刀式切拋器具有完成對(duì) 秸稈的切斷、揉碎和輸送的三種功能。 (3)回轉(zhuǎn)帶式切割器。這種切割器將薄鋼帶加工成角鋼狀,一邊為帶體, 連接兩 端構(gòu)成傳動(dòng)帶,一邊為刀體,刀體間有一定距離,刀體端開有刀齒,刀齒為梯形。工作 時(shí),在驅(qū)動(dòng)帶輪的帶動(dòng)下,帶體在水平面內(nèi)繞兩帶輪作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),刀齒切割作物。在 田間試驗(yàn)條件下,可實(shí)現(xiàn)高速作業(yè)、高速切割及無支承切割,切割速度可高于 17m/s，作業(yè)速度可高于 15km/h，無往復(fù)慣性力,割刀工作平穩(wěn) ,割臺(tái)振動(dòng)小,工作平 穩(wěn),割茬整齊,無撕裂、漏割和堵刀現(xiàn)象，適于收割小麥、水稻等細(xì)莖稈作物和牧草。 刀齒參數(shù)對(duì)作業(yè)效率和作業(yè)質(zhì)量影響較大。刀齒高不宜超過 5mm；以刀齒高度(單 齒進(jìn)給量) 、切割速度、作業(yè)速度確定的刀齒間距,應(yīng)適當(dāng)減小,以防堵刀,一般不超 過 17mm 為宜；切割角取值以無支承切割為原則,高速時(shí)取正值,以 28°為宜；中 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 - 13 - 低速時(shí)取負(fù)值,以-25°為宜。根據(jù)收割機(jī)所配套拖拉機(jī)適宜的作業(yè)速度，選擇回轉(zhuǎn) 帶式切割器結(jié)構(gòu)參數(shù)和性能參數(shù)的最優(yōu)組合,達(dá)到了高效、優(yōu)質(zhì)、低耗。但這種切 割器對(duì)鋼帶的材質(zhì)要求較高，加工難度較大，其壽命和可靠性還有待進(jìn)一步研究。 (4)往復(fù)式切割器。往復(fù)式切割是目前在谷物收獲機(jī)、牧草收獲機(jī)、谷物聯(lián)合 收獲機(jī)和玉米收獲機(jī)上采用較多。也是國內(nèi)收割機(jī)上應(yīng)用最廣的一種切割器，現(xiàn) 基本標(biāo)準(zhǔn)化。它能適應(yīng)一般或較高作業(yè)速度（6—10km/h）的要求。它由往復(fù)運(yùn)動(dòng) 的割刀和固定不動(dòng)的支承部分組成。割刀由刀桿、動(dòng)刀片和刀桿頭等鉚合而成。 刀桿頭與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相連接，用以傳遞割刀的動(dòng)力。工作時(shí)，割刀作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)， 其護(hù)刃器前尖將谷物分成小束引向割刀，割刀在運(yùn)動(dòng)中將禾桿推向定刀進(jìn)行切割。 這種切割器平均切割速度較低，切割性能好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，廣泛用于谷 物收割機(jī)上。它的缺點(diǎn)是往復(fù)慣性力大，割臺(tái)振動(dòng)和噪聲大，存在重割和漏割， 割茬不整齊。 為解決往復(fù)式切割器往復(fù)慣性力較大的問題，日本久保田稻麥?zhǔn)崭顧C(jī)將刀桿 分成兩段，采用兩個(gè)曲柄連桿機(jī)構(gòu)雙邊驅(qū)動(dòng)，兩段刀桿的運(yùn)動(dòng)方向相反，可抵消 部分慣性力。為防止泥土卡刀，久保田收割機(jī)將刀桿加寬，在其底部挖了排土孔， 割刀在運(yùn)動(dòng)時(shí)可將進(jìn)入切割間隙的泥土及時(shí)排出。此外，這種機(jī)型還加裝了割刀 自動(dòng)潤滑系統(tǒng)，可將潤滑油自動(dòng)滴到刀桿上，隨動(dòng)刀的運(yùn)動(dòng)而進(jìn)入摩擦間隙，以 免手工加油發(fā)生危險(xiǎn)。另外，張曉輝李其才等應(yīng)用理論力學(xué)平面力系及重心理論, 分析并指出現(xiàn)有割刀慣性力平衡計(jì)算公式所存在的問題,推導(dǎo)出往復(fù)式切割器割刀 慣性力平衡的實(shí)用計(jì)算公式。 4.2 往復(fù)式切割器參數(shù)的分析 試驗(yàn)指出：在割刀鋒利、割刀間隙正常（動(dòng)、定刀片間的間隙 0—0.5mm）的 條件下，切割速度在 0.6—0.8m/s 以上時(shí)能順利地切割莖桿；若低于此限，則割茬 不整齊并有堵刀現(xiàn)象。 為了討論切割器在切割莖桿過程中的速度大小，需繪制切割器的切割速度圖。 現(xiàn)以 I 型切割器為例，繪制其切割速度圖并進(jìn)行分析： 4.2.1 I 型切割器的切割速度圖 1）先繪出動(dòng)刀片在左止點(diǎn)位置圖，并注出刃線符號(hào) ab. 2）繪出在右止點(diǎn)位置的定刀片圖形。 3）以刀刃的下端點(diǎn) a 為基標(biāo)，畫出割刀速度圖。 4）刃線 a 點(diǎn)向右移動(dòng)到與定刀片相遇的 點(diǎn)（開始切割）時(shí)的切割速度1aav 5）與定刀片相遇的 （切割完了）時(shí)的速度 。圓弧 —— 是割刀在切割1bbvabv 莖桿過程中的切割速度范圍（一般不大于 1.2m/s） .從圖（4-1）中看出：普通 I 型 切割器的割刀速度利用較好，因而切割性能較好 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 - 14 - 圖 4-1 普通 I 型切割器切割速度圖 4.2.2 切割平均速度 割刀的速度為一變量，為了便于表示割刀速度的大小，常以平均值即 平均速度 ：pv30ns? 表示 n ——割刀曲軸速度 S——割刀行程 由上述的可知在割刀鋒利、割刀間隙正常（動(dòng)、定刀片間的間隙 0—0.5mm） 的條件下，切割速度在 0.6—0.8m/s 以上時(shí)能順利地切割莖桿；若低于此限，則割 茬不整齊并有堵刀現(xiàn)象。目前在各種收割機(jī)械上普遍采用的切割器有往復(fù)式和旋 轉(zhuǎn)式兩種，以往復(fù)式應(yīng)用最為廣泛，且已標(biāo)準(zhǔn)化。往復(fù)式切割器雖具有通用性廣、 適應(yīng)性強(qiáng)、工作可靠之優(yōu)點(diǎn)，但震動(dòng)較大導(dǎo)致割臺(tái)振動(dòng)及噪音大，影響割臺(tái)壽命。 切割速度（一般平均切割速度為 1.67s～2.76） ，寬幅收割；有利于大面積收獲。圓 盤式割刀作等速圓周運(yùn)動(dòng)，雖工作平穩(wěn)，切割速度高（一般為 10m/s～20m/s ） ，切 割能力強(qiáng)，但不適于在寬幅、多行的收割機(jī)械上采用。若采用多刀盤結(jié)構(gòu)，傳動(dòng) 機(jī)構(gòu)復(fù)雜化，造價(jià)提高。往復(fù)式切割器的切割速度完全適應(yīng)于紫花苜蓿等牧草的 收割，中型拖拉機(jī)作為動(dòng)力其切割速比 = / =2.0—2.31.02，故采用往復(fù)式?PVm 切割器普通 I 型作為所要設(shè)計(jì)的牧草收割機(jī)的收割器是非常好的。 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 - 15 - 4.3 往復(fù)式切割器普通 I 型的結(jié)構(gòu)尺寸和行程的關(guān)系 圖 4-2 普通 I 型切割器 尺寸關(guān)系為 S = t = = 76.2mmo 式中 S——割刀行程 t——?jiǎng)拥镀g距 ——護(hù)刃齒間距o 普通 I 型切割器的特點(diǎn)是：割刀的切割速度較高，切割性能較強(qiáng)，對(duì)粗、細(xì)莖 桿的適應(yīng)性能較大，但切割時(shí)莖桿傾斜度較大、割茬較高。這種切割器在國際應(yīng) 用較為廣泛，多用于麥類作物和牧草收獲機(jī)械上。 在水稻收割機(jī)上有采用較標(biāo)準(zhǔn)尺寸為小的切割器，其尺寸關(guān)系為 S = t = =50、60、或 70mmo 其特點(diǎn)是;動(dòng)刀片較窄長(zhǎng)，護(hù)刃器為鋼板制成，無護(hù)舌，對(duì)立式割臺(tái)的橫向輸 送較為有利。其切割能力較強(qiáng)，個(gè)茬低。 4.4 往復(fù)式切割器的構(gòu)造及其動(dòng)刀片的結(jié)構(gòu)參數(shù) 4.4.1.往復(fù)式切割器的構(gòu)造 往復(fù)式切割器由往復(fù)運(yùn)動(dòng)的割刀和固定不動(dòng)的支承部分組成（圖 4-3）割刀由刀 桿、動(dòng)刀片和刀桿頭等鉚合而成。刀桿頭與傳動(dòng)部分包括護(hù)刃器梁、護(hù)刃器、鉚 合在護(hù)刃器上的定刀片、壓刃器和磨合片等。工作時(shí)割刀作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其護(hù)刃器 前尖將谷物分成小束并引向割刀，割刀在運(yùn)動(dòng)中將禾桿推向定刀片進(jìn)行剪切。 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 - 16 - 圖 4-3 往復(fù)式切割器 表 1 往復(fù)式割刀的基本參數(shù) 序 號(hào) 零 件 名 稱 標(biāo) 準(zhǔn) 1 護(hù) 刃 器 I 型 GB1210—75 2 定 刀 片 I 型 GB1211—75 3 動(dòng) 刀 片 I 型 GB1211—75 4 定刀片鉚釘 5XL GB865—67 5 壓 刃 器 I 型 GB1212—75 6 動(dòng)刀片鉚釘 5XL GB865—67 7 刀 桿 I 型 GB1211—75 8 摩 擦 片 I 型 GB1213—75 9 螺 栓 M12XL GB10—66 10 螺 母 M12XL GB10—66 11 護(hù) 刃 器 梁 4.4.2 切割器動(dòng)刀片結(jié)構(gòu)參數(shù) 動(dòng)刀片：它主要切割件，為對(duì)稱六邊形（圖 4-4） ，兩側(cè)為刀刃。到人的形狀 有光刃和齒紋刃兩種。光刃切割較省力，割茬較整齊，但使用壽命較短，工作中 需要經(jīng)常磨刀。齒紋刃刀片則不需要磨刀，但使用較方便。在谷物收獲機(jī)和聯(lián)合 收獲機(jī)上多采用它。而牧草收獲機(jī)由于牧草密、濕、切割阻力較大，多采用光刃 刀片。 動(dòng)刀片結(jié)構(gòu)參數(shù)如下: 1. 刃角 i = 9o 2. 頂寬 b=14-16mm 3. 低寬 t =76.2mm 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 - 17 - ▲ 圖 4-4 動(dòng)刀片參數(shù)示意圖 5 割草壓扁機(jī)壓扁系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究 5.1 壓扁機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 苜蓿葉子小、勁桿粗，葉子與勁桿的水分蒸發(fā)不一致時(shí)，會(huì)出現(xiàn)葉子風(fēng)干現(xiàn) 象，使葉子從勁桿上脫落，造成草質(zhì)量損失。為了解決這一問題，我們?cè)O(shè)計(jì)了壓 扁系統(tǒng)，把割下的苜蓿的莖桿及時(shí)壓扁或壓裂，使充滿汁液的植物細(xì)胞暴露出， 加速了水分的蒸發(fā)過程，從而加速了苜蓿的干燥，大大減少相應(yīng)的作業(yè)費(fèi)用、能 量消耗以及縮短青貯飼料所需的時(shí)間。 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 - 18 - 5.1.1 壓扁機(jī)構(gòu)參數(shù)的確定 壓扁輸送機(jī)構(gòu)裝在收割臺(tái)的中下方，壓輥的結(jié)構(gòu)如圖 5.1 所示。其工作部件 是由兩個(gè)水平的、彼此作相對(duì)方向轉(zhuǎn)動(dòng)的人字型橡膠擠壓輥及支承軸承組成。壓 扁輥兩端分別用軸承支承并固定，上壓輥直徑為 260mm，下壓輥直徑為 280mm。 上壓輥采用可調(diào)滑塊機(jī)構(gòu)，使滑塊在導(dǎo)軌內(nèi)上、下滑動(dòng)，根據(jù)進(jìn)草量自動(dòng)調(diào)節(jié)壓 扁輸送輥的間隙。上、下壓草輥之間的間隙為 1—1.5mm，當(dāng)牧草通過此處時(shí)，草 桿被碾壓而向后順利輸送。 圖 5-1 壓輥結(jié)構(gòu) 5.1.2 壓扁輥技術(shù)性能分析 紫花苜蓿莖稈長(zhǎng)（500mm～740mm） ，又易倒伏，有些倒伏的苜蓿，從地面還沒 有被割斷，草稈就被送入壓扁輸送輥，葉子將會(huì)被捋掉或纏繞。針對(duì)這種狀況， 分析了切割器與壓扁輸送輥的斜線距離，確定了要割的牧草前端伸過壓扁輸送輥 的長(zhǎng)度不大于輥周長(zhǎng)的 1/2，故切割器與壓扁輸送輥的斜線距離不小于 400mm，而 牧草纏繞壓草輥與壓扁輸送輥的摩擦系數(shù)、線速度有關(guān)。所以，牧草長(zhǎng)度小于壓 扁輸送輥周長(zhǎng)不易發(fā)生纏繞。 5.2 束草裝置的設(shè)計(jì) 經(jīng)過壓扁輸送輥壓扁的牧草即將鋪放于機(jī)具的后面，鋪放寬度如不規(guī)范，拖 拉機(jī)的輪胎將會(huì)碾壓在草上，造成部分牧草粘土，由此會(huì)影響牧草質(zhì)量，也不便 于牧草收集和打捆。因此，在壓輥的后方設(shè)計(jì)束草裝置如圖 5.2 所示。束草裝置 由束草架和束草板兩部分構(gòu)成，并安裝于割草壓扁機(jī)機(jī)架上。為達(dá)到束草效果， 束草板傾斜一定角度焊接在束草架上，使得兩側(cè)的束草裝置形成倒喇叭口狀。經(jīng) 由壓扁輸送輥輸出的牧草被拋送至倒喇叭口狀束草裝置，向機(jī)具后方流出，形成 條帶狀的草條，均勻鋪放于已割完的牧草割茬上,草條寬度(1000mm)，以便利牧草 的收集。 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 - 19 - 圖 5-2 束草裝置 6 傳動(dòng)系統(tǒng)的分析研究割草壓扁機(jī) 6.1 傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)及主軸轉(zhuǎn)速確定 6.1.1 傳動(dòng)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì) 由于牧草壓扁收獲要完成撥禾、切割、壓扁、束草等復(fù)式作業(yè)，傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè) 計(jì)較復(fù)雜，要求設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)緊湊，功率消耗少，主機(jī)與機(jī)具平衡等。為此，根據(jù)割 草壓扁機(jī)撥禾系統(tǒng)、切割系統(tǒng)和壓扁系統(tǒng)的工作原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并運(yùn)用技術(shù)經(jīng) 濟(jì)學(xué)原理和功能分析理論選定如圖 1 所示傳動(dòng)系統(tǒng)。由圖 6.1 可知，動(dòng)力由拖拉 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 - 20 - 機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出，經(jīng)傳動(dòng)軸將其傳給軸 I，軸 I 上的皮帶輪 2 將動(dòng)力傳給往復(fù)式割 刀的皮帶輪 7 進(jìn)而帶動(dòng)往復(fù)式割刀運(yùn)動(dòng)、軸 I 上的齒輪 4 將動(dòng)力傳給上壓輥的齒 輪 5 帶動(dòng)上壓輥工作、同理齒輪 3 帶動(dòng)下壓輥的齒輪運(yùn)動(dòng)。軸 II 上的齒輪 12 帶 動(dòng)齒輪 14，再由軸 III 上的皮帶輪 13 將動(dòng)力傳給撥禾輪的皮帶輪，中間的傳動(dòng) 過程起到減速作用。以上動(dòng)作可以滿足收獲的全過程。 圖 6-1 割草壓邊機(jī)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 1.動(dòng)力輸入部分 I.傳動(dòng)軸 2.出入軸皮帶輪 3.輸入軸鏈輪 4.輸入軸鏈輪 5.輸出軸鏈輪 6.輸出軸鏈輪 7.輸出軸皮帶輪 8.割刀輸出軸 9.輸出軸的皮帶 輪 10.下壓輥 11.上壓輥 12.輸出軸鏈輪 13.輸出軸皮帶輪 II.中間軸 III.中 間軸 6.1.2 切割主軸轉(zhuǎn)速確定 牧草因稠密多汁，含膠體物質(zhì)多，輸送負(fù)荷大且需低割，其特點(diǎn)要求切割機(jī) 構(gòu)速度要高，割茬要低，采用往復(fù)式切割器，切割速度可達(dá) 1.67m/s～2.78m/s, 切割器主軸轉(zhuǎn)速為 n=816r/min。 6.2 傳動(dòng)比及參數(shù)確定 機(jī)具在作業(yè)狀態(tài)下，要一次性完成撥禾、切割、壓扁和輸送鋪放一整套工作 過程，為滿足割草壓扁機(jī)的技術(shù)指標(biāo)和適宜的撥禾速度、切割速度和壓扁速度， 首先要確定合理的傳動(dòng)比。 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 - 21 - 6.2.1 切割系統(tǒng)傳動(dòng)比分析和參數(shù)確定 40 馬力拖拉機(jī)柴油機(jī)輸出皮帶輪的轉(zhuǎn)速 =540r/min，功率是 p=29.4KW，帶0n 動(dòng)割草壓扁機(jī)上的傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)其傳動(dòng)比為： 01/54/1i?? 動(dòng)力經(jīng)傳動(dòng)軸傳遞給切割器主動(dòng)軸，達(dá)到設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速 n =816r/min,由此得總傳 動(dòng)比 i 為： 12/540/816.in?? 式中： ——由拖拉機(jī)輸入的轉(zhuǎn)速0n ——軸 I 的轉(zhuǎn)速1 ——割刀軸的轉(zhuǎn)速2 由輸入功率和傳動(dòng)比可以推算出輸出軸的皮帶輪的直徑為： 、2150d? ，故切割器主軸轉(zhuǎn)速 n=816r/min 達(dá)到設(shè)計(jì)要求。7d? 6.2.2 壓扁系統(tǒng)傳動(dòng)比分析和參數(shù)確定 為了解決牧草莖、葉干燥速度不一樣，設(shè)計(jì)壓扁輸送機(jī)構(gòu)。由于往復(fù)式切割 器切割速度較高，為避免切割的牧草堆積，壓輥速度應(yīng)較高一些。一般情況下， 壓扁輥主軸的轉(zhuǎn)速應(yīng)是機(jī)器前進(jìn)速度的三倍以上。 21345//6/23inZ?? 式中： ——輸入軸上的鏈輪齒數(shù)4Z ——上壓輥的鏈輪齒數(shù)5 ——上壓輥轉(zhuǎn)速3n 即取 = 46 = 23 鏈節(jié)距 p=15.875 45 由上式可求得上壓輥轉(zhuǎn)速 為 270r/min。由于上、下壓輥的圓周速度相同，3n 即 V 上壓輥=V 下壓輥=3.67m/s 由公式 得下壓輥鏈輪的轉(zhuǎn)速為： 。60nDv??4601256.4/minvnrD???? 下壓輥鏈輪的傳動(dòng)比： 31436//27/.inZ? 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 - 22 - 式中： ——下壓輥鏈輪齒數(shù)3Z ——下壓輥的轉(zhuǎn)速4n D——下壓輥的直徑 通過上式可得下壓輥鏈輪齒數(shù) =49.6Z 6.2.3 撥禾輪系統(tǒng)傳動(dòng)比分析和參數(shù)確定 撥禾輪系統(tǒng)的傳動(dòng)由鏈傳動(dòng)傳遞到軸 III 上，再由皮帶傳動(dòng)傳遞給與撥禾輪 相連的皮帶輪 9 上，這個(gè)過程起到了減速的作用。 由輸出速 =135r/min 和傳動(dòng)比 i=2 可以求出兩個(gè)鏈輪的齒數(shù)分別為：5n =21 =42 12Z14Z 鏈節(jié)距=15.875 由輸入轉(zhuǎn)速和皮帶輪的傳動(dòng)比可以確定撥禾輪主軸的轉(zhuǎn)速 =67.5r/min。6n 6.3 功率需求和傳動(dòng)效率 前置式齒型鏈割草機(jī)的功率包括齒型鏈?zhǔn)角懈钇鞯那懈罟β?P1、撥禾功率 P2 和壓扁系統(tǒng)的壓扁功率 P3。 6.3.1 切割系統(tǒng)功耗和傳動(dòng)效率 切割器功率，包括:切割功率 和空轉(zhuǎn)功率 兩部分。即：gNhghN?? 其中 75movBL? 式中： ——機(jī)器的前進(jìn)速度，米/ 秒mv B——機(jī)器割幅，米 ——切割每平方米面積的莖桿所需功率，經(jīng)測(cè)定：割牧草 =20-30oL oL 大小與切割器的安裝及時(shí)狀態(tài)有關(guān)，一般每米割幅所需空轉(zhuǎn)功率為 0.8—hN 1.5 馬力。 將數(shù)據(jù)帶入以上公式，可得到 N=3.4KW。 切割系統(tǒng)是由傳動(dòng)軸輸出動(dòng)力（ =0.95）再經(jīng)過皮帶輪（ =0.95） ，最后通過偏1?2? 心軸將動(dòng)力傳給往復(fù)式切割器（ =0.9）3 所以傳遞給割草機(jī)的總效率 為： =0.81123?? 故切割系統(tǒng)的功率 1/4.9oPKW? 6.3.2 壓扁系統(tǒng)功耗及傳動(dòng)效率 由于牧草莖、葉干燥速度不一樣，所以設(shè)計(jì)人字型壓扁輥將切割的牧草及時(shí) 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 - 23 - 均勻壓扁。壓輥的壓力根據(jù)經(jīng)驗(yàn)為 0.39N/mm。其功率計(jì)算如下： 0.3926.73.PfLvKW???? 式中： L——壓輥長(zhǎng)度（2600mm） f——壓輥的壓力（0.39N/mm） v—上下壓輥接觸點(diǎn)速度(3.67m/s) 壓扁系統(tǒng)是輸入軸由鏈輪傳給上下壓輥的，其總傳遞效取傳動(dòng)軸輸出動(dòng)力（ =0.95）1? 鏈輪的傳遞效率( ),故壓扁系統(tǒng)的傳遞總效率為：230.97?? =0.89123?? 則壓扁系統(tǒng)的功率為 2/4.5oPKW? 6.3.3 撥禾輪系統(tǒng)功耗及傳動(dòng)效率 撥禾系統(tǒng)所需的功率較小，其計(jì)算公式是： 3/10()bPBvKW? 式中：P——撥禾輪單位寬度的切向阻力，一般是 40N/m B——撥禾輪的寬度（2.8m） ——撥禾輪的圓周速度，1.5m/sbv 由