农业机械学 第七章_收割机.ppt

第七章 收割机第一节 概述第二节 收割机类型和一般构造第三节 切割器及理论分析第四节 扶禾装置及理论计算第一节 概 述二、谷物的收获方法 三、谷物的机械收获系统 一、 谷物收获机械发展概论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 获方法一、 谷物收获机械发展概论1．收割机1800年英国博伊斯(joseph Boyce)获得收割机专利，至 1860年出现了马拉的圆盘割刀收割机，1826年由贝尔(Patric BeU)制造出往复式切割器和拨禾轮的转臂式收割机雏型，用 多匹马牵引并由地轮驱动19世纪30年代美国赫西(Obed Hussey)和麦考密克(Cyrus Hall Me Cormick)发明了带有护 刃器和往复式割刀的收割机1853年出现了摇臂收割机，它 能将收割的作物搂集成堆，并从割台上搂拨到工作幅以外的 已割茬地上1920年以后同拖拉机配套的收割机逐渐取代了 畜力收割机。

中国于20世纪50年代初曾生产摇臂式和转臂式 马拉收割机60年代发展成作物呈条状侧放铺于地面的机力 收割机70年代研制成机后放铺的立式割台收割机2.脱粒机 英国人米克尔(Andrew Meikle)于1784年设计了木制 回转 滚筒式脱粒装置，并于1788年获得了脱粒机专利，1785年温劳 (William Winlaw)设计了锥形滚筒轴流脱粒机1796年在英国 已出现用脱粒机和扬场机的配合使用在俄国，19世纪初期生 产了由人力操作的钉齿滚筒钉齿凹板的木制脱粒机从19世纪 末到20世纪初，美国凯斯脱粒公司(J．I. Case Thresher CO． )先在脱粒机设计中应用逐稿器，从秸草中分离谷粒后在脱粒 机上加装复清器，以改善湿脱时的作业质量从而发展成具有 脱粒、分离、清选、自动喂人等功能的大型脱粒机 中国在20世纪50年代初期发展简易打稻机，1957年定型生 产大型复式脱粒机，60年代生产半复式脱粒机和半喂人脱粒机 3.联合收割机 美国发明家海拉姆·穆尔在1838年建造了第一台联合收割机 19世纪80年代后期，联合收割机在美国日益普及，很快澳大利亚也 生产也了类似的机器1885年联合收割机开始由畜力驱动发展到用 动力机驱动。

1890年前后，由拖拉机牵引的联合收割机的性能已较 完善，1904年美国霍尔公司的牵引式联合收割机开始采用汽油机作 动力，1912年又改进为全钢结构并正式进行成批生产，供应市场 1938年，第一台自走式联合收割机问世，40年代该机在美国等少数 国家逐步推广应用，50年代在美、欧各国获得空前发展到60年代 ，自走式联合收割机已占联合收割机总数的90％以上中国于1947年 引进联合收割机，在国营机械化农场使用，1955年开始生产牵引式 联合收割机，1965年开始生产自走式联合收割机70年代有多种牵 引式和自走式中小型机投人生产80年代引进国外先进机型生产， 使联合收割机的性能水平接近国际水平，2000年保有量为26．52万 台 二、谷物的收获方法1、谷物的生物学特性2、谷物收获农业要求3、谷物的收获方法1、谷物的生物学特性•谷物成熟期：乳熟、腊熟、完熟等几个阶段 • 不同成熟期籽粒的饱满程度、湿度、与穗 轴的连结强度不相同 •同地块的作物，成熟度并不完全相同，同一 谷穗上的籽粒成熟也不相同小麦穗头的中 部籽粒最重；水稻是由上向下依次成熟 •割断后的植株，茎叶中的养分继续向籽粒输 送（称为“后熟”作用）。

•作物湿度是影响机械作业性能的重要因素 对湿度大的作物，不论切割、脱粒或清选都 较困难 •作物的倒伏，会给机械收割造成困难2、谷物收获农业要求•适时收获收获过早,青米多，出米率 低；收获过迟,易落粒，碎米多 •收获损失小，总损失率控制3%以内 •谷粒破碎和损伤小，一般要求籽粒破 碎率小于1% •清洁度高，一般要求籽粒清洁度在98% 以上3、谷物的收获方法根据不同的自然条件、栽培 制度、经济技术水平，目前全世 界关于谷物的收获方法大致有三 种方法：（1）分别（段）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 分别收获法常用机械的收获过程收割过程扬场清粮过程全喂入脱粒机半喂入脱粒机利用联合收获机 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 （2）联合收获法：（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 割捆机割晒机捡拾器三、谷物的机械收获系统谷物的机械收获系统联合收获法 两段收获法 分别收获法脱粒机运输车收割机扬场机联收机割晒机联收机思考题1、常用的谷物机械收获方法有哪些？各有何特点？2、谷物的收获系统是如何组成的？第二节 收割机械的类型 和一般结构 一、收割机的一般类型二、收割机的基本构成一、收割机的一般类型1、按照茎秆的放铺方向分：收割机、 割晒机、割捆机收割机——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 割捆机——将谷物茎杆割断后进行自动打 捆，然后放与田间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、收割机的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 分禾器扶禾轮切割器输送带谷物茎秆结构组成：分禾器、扶禾星轮、切割器 、立式输送带、传动装置等 工作原理：收割机工作时，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 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， Vm=2~4km /h （1~2m/s），Vd=2m/s ，Q=Vm B /667 （亩/时），一般为 4~9亩/时 2、卧式收割机 Vmω拨禾轮分禾器切割器输送带基本构成：分禾器、拨禾轮、切割器、输送装置、传动装置等 工作原理：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： 单带双带 本章中主要讲授的内容是：切割器和扶禾器 思考题1、收割机械的一般类型？一般组成？2、收割机和割晒机的概念？第三节 切割器 一、谷物茎秆的切割理论二、切割器的类型与构造 三、往复式切割器的传动机构四、切割器的工作原理及运动分析 五、切割器的功率消耗 六、割刀惯性力的平衡 理论一、谷物茎秆的切割理论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 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如图所示： PV 茎杆割刀刃口观察几种典型的切割方式PPP横切斜切削切实验结果表明：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% 结论：横切、斜切、削切三种切割方式均应属正切 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：Vn——割刀运动的法向速度； Vt——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 PVnVtVα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？⑴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）6001.55002.0400520040试验结果：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————高略契金常数定理⑵割刀运动几何分析：对比分析割 刀刃口上某质点进入材料时正切刃 口角和滑切刃口角的大小，刃口角 越小越省力。

技术路线：将割刀刃口 局部放大，设割刀在A 点切入材料，切割方式 分别为正切和滑切，正 切刃口角为γ，滑切刃 口角为γ/γAγγ/D滑切EγCB正切α当进行滑切时，几 何分析结果如下： ∵tgγ=BC / AC tgγ/=DE / AE 又∵AE = AC / cosα DE = BC ∴tgγ/= tgγcosα ∵cosα≤1， （cosα= tgγ/ / tgγ≤1） ∴tgγ/＜tgγ，γ/ ＜γ 分析结果表明，滑切与正切相比， 滑切进入材料时的实际刃口角γ/比正切 时的刃口角γ变小了，这也是滑切比正 切省力的原因之一 从力学试验结果和割刀运动几何分 析结果两方面说明了滑切比正切省力 在对物体进行切割时，尽可能地采用滑 切方式，以利于降低切割阻力和功率消 耗 2、茎秆的物理机械性质对切割性能 的影响茎秆的物理机械性质主要是指茎秆 本身所固有的一些特性，他包括切割阻 力、弯曲阻力、弹性摸量、抗弯强度等 而这些因素随茎秆的品种、成熟度和 湿度等的变化而变化只要割刀克服了 横切面内的切割阻力，茎秆就会被切断 但是，在切割象小麦、水稻这样的 刚度较小的作物时，只要受到较小的外 力就会发生弯斜，给顺利切割造成一定 的困难。

因此，要实现对茎秆的完全切 割，一般可采取二种措施： 低速有支承切割高速无支承切割⑴有支承切割——在动刀片运动 的反向施加一支承力的切割称为 有支承切割 单支承切割—— 用动刀片配合定刀 片的切割 定刀片动刀片P双支承切割——用动 刀片配合带有。