双圆盘式旋转切割器设计与分析

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1、双圆盘式旋转切割器设计与研究摘要：针对我国苜蓿收割设备研发不足、收获的苜蓿质量不高的现状，结合作物农学特点及生理特性，设计了一种新型双圆盘式旋转切割器并对之进行系统的理论研究。该装置可通过外置支架悬挂在拖拉机前方或作为自走式割草机的割台使用，也可以内置压扁辊等调质装置完成割草、调质、集草3道工序。集成了异形割刀、装配导草装置的锥形转筒、圆形刀盘、滑掌、传动系统、四连杆提升装置以及固定支架。往返行程重合刈割的方式保证割茬平整，苜蓿植株在锥形转筒的作用下被提升一定高度，其值与锥形转筒的母线与水平面的夹角成三角函数关系。关键词：双圆盘式旋转切割器，设计，苜蓿0引言近年来，我国畜牧行

2、业发展迅速，苜蓿种植面积已超过200万公顷，并逐年增加。小地块种植是我国苜蓿种植的典型模式，如宁夏南部山区和甘肃东部等约1000多万亩丘陵种植旱作苜蓿和山东东营、河北黄骅等一家一户种植的约100万亩雨养苜蓿。大型的苜蓿机械化收获作业机械目前无法在我国得到普遍应用，因此研发小型苜蓿收获作业机械符合我国基本国情。双圆盘式旋转切割器是盘式旋转切割器的最基本的形式，也是我国自主研发的小型割草机的常见组成部分。本文目的是以设计开发的一种双圆盘式旋转切割器为例，对其主要性能参数、关键工作部件的设计参数进行研究分析，并以此作为理论依据，提供给设计者进行参考，进而转化成高性能的苜蓿收获作业机

3、，完成高质、高产以及可靠的苜蓿收获作业，增加农民收入。1总体设计方案1.1方案确定依据针对我国小地块苜蓿种植特点，所设计双圆盘式旋转切割器在结构方面具有结构简单，维护简便的特点，在使用性能上具有功能可靠，工作效率高的特点。根据苜蓿农学特点和生理特性需求，贴地刈割有利于下一茬苜蓿植株生长，增加产量；根据苜蓿农艺特点，采用往返行程重合的刈割方式，保证割茬平整，促进下一茬苜蓿植株生长均匀。1.2总体结构与工作原理1.固定支架2.提升装置支撑3.导草装置4.锥形转筒5.刀盘6.滑掌7.传动装置图1双圆盘式旋转切割器结构图双圆盘式旋转切割器结构如图1所示，由固定支架、提升装置支撑、导草

4、装置、锥形转筒、刀盘、滑掌以及传动装置组成。其中，固定支架采用框式结构，保证切割器整体稳定性与可靠性；提升装置支撑分布在切割器两侧且相对重心面成对称布置，保证四连杆两侧受力均衡，防止切割器工作时倾斜，造成割茬不齐；异形割刀刈割苜蓿植株后将其向上抛送，能够减少植株与机械的基础次数，有效地保障了苜蓿植株的完整性，降低落叶、破碎损失，提高苜蓿产品质量；通过调整切割器的前倾角，实现对苜蓿植株的砍切到斜切的剪切方式的改变，降低剪切峰值阻力，同时能够将割茬降低到0-2cm，对下一茬苜蓿生长提供有利条件；斜置的圆形刀盘能够形成一个圆滑的输送面，避免因机械作用造成苜蓿损失；装配导草装置的锥形

5、转筒会将刈割后的苜蓿植株抬举适当高度，以便有序地进入下一个工序中，避免堵料或重割；切割器作业过程中产生极强的气流场，能够将部分倒伏的苜蓿植株扶起后刈割，实现刈割倒伏的苜蓿，增加了装备的适用性。2主要参数的确定双圆盘式旋转切割器主要参数是关键部件设计的基本规则，是针对设计目标分析的具体实现形式，并考虑到作物农学特性以及生理特点的需要；在参考、研究相关材料后进行的总结与整理。双圆盘式旋转切割器主要参数包括割幅、转速、功率消耗以及割茬高度等，其中割幅与刀盘转速，机器前进速度以及刀盘直径以及两刀盘中心距有关；功率消耗与作业效率、苜蓿生长状况以及单根苜蓿剪切能耗有关；留茬高度与平整度由

6、苜蓿农学特性决定，与切割器倾角以及刀盘直径有关。2.1割幅、切割速度分析双圆盘式旋转切割器一般作为自走式或前悬挂式割草机的割台部分，割幅宽度要求大于行走部分轮胎最外侧间距，一般取1m-1.5m之间，割刀距离两侧苜蓿植株距离不远，以便增加割幅利用率。图2割幅宽度示意图如图2所示，割幅利用率可用下式表示，η=bB=1-2ΔLb+2ΔL其中，η为割幅利用率；B为割幅，m；b为割幅以下实际苜蓿植株最大宽度，m；ΔL为割刀顶部与割幅下最外侧苜蓿植株的距离，一般设计中取值0.025，m。苜蓿条播行距一般为20cm，割幅多选取1.05m，1.25m以及1.45m，设计双圆盘式旋转切割器的割

7、幅为1.25m。切割速度过低会产生撕裂作用，造成割茬不齐、增加切割阻力；切割速度过高易产生振动，导致机器安全性和可靠性下降。研究资料表明，割刀刃部最低线速度至少为30m/s时，无支撑切割才能够顺利的进行，一般切割器刀片线速度取值范围为50～90m/s，常用65～80m/s。双圆盘式旋转切割器的切割速度为70m/s，刀盘转速为2170r/min。2.2功率消耗分析相关试验资料表明，在切割速度一定的情况下，切割所需功率和机器前进速度呈线性关系。切割速度在45m/s以上，机器前进速度为12km/h时，切割功率