玉米秸秆还田机械的设计.pdf

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1、第12期总第210期农业科技与装备NO．12TotalNo．2102011年12月AgriculturalScience&TechnologyandEquipmentDec．2011玉米秸秆还田机械的设计章慧全(辽宁省农业机械化研究所，沈阳110161)摘要：为进一步提高玉米秸秆还田机械的整机性能，对其结构及性能参数如刀轴转速，刀轴动平衡校核，切碎刀倾角、排列密度、排列方式，功率消耗进行分析计算，为设计安全高效的玉米秸秆还田机械提供理论参考。关键词：秸秆还田；机械；设计；切碎刀；功率中图分类号：$224．4文献标识码：A文章编号：1674—1161(2011)12-001

2、7—03玉米是我国目前第一大粮食作物，其秸秆大部分辊的线速度的垂直分量合量，计算公式为：被焚烧丢弃，造成了较为严重的环境污染。随着科技=、／(前tg8)2+I，后(2)的发展．秸秆开始被重新利用，而秸秆直接还田就是式中：为前摘穗辊线速度，m／s；为后摘穗辊其中的主要途径之一。秸秆还田最直接、最有效的方线速度，m／s；为前摘穗辊螺旋升角。法是通过机械完成对秸秆的切碎和还田。为此，针对按照农艺要求，切段长度低于100mm的秸秆量我国玉米收获机械中秸秆还田这个重要环节，研究安应不少于85％．考虑到秸秆被切割时秸秆和摘穗辊全高效的玉米秸秆还田机械具有重要的现实意义。之间有相对滑动

3、，一般设定一个滑移系数(20％)，则1秸秆还田机的设计设计切段长度为：L=IO0(1-20％)。根据玉米秸秆还田的农艺要求，玉米秸秆的长度1．1．2切割线速度的验算割刀的结构不同，其回转半不得大于100mm，留茬平均高度不大于80mm。秸秆径也不同。若锤刀式的曲柄半径为铰接点回转半还田装置大多是在一根刀轴上安装多组切碎部件。分径为r2，则锤刀回转半径r=r+r2。切刀线速度为：=别对各行玉米秸秆进行切碎。由于其传动简单，属于nr／30。无底刀的切割方式，可以随时切断玉米收获机拉茎辊秸秆是在惯性支撑条件下被切割的。为保证良好排出的不同高度的秸秆，效果较理想，故被广泛使用。的

4、切碎质量，切刀必须要有一定的切割速度。有关资1．1还田刀轴转速的确定与验算料显示，在无底刀切割条件下。切刀刀端的线速度1_1_1刀轴转速的确定玉米秸秆还田机切碎秸秆的方切≥30m／s，才能达到良好的切碎效果。式属无(或单)支撑切割．动刀刀端的线速度要求较高。理论研究和试验表明，对玉米秸秆进行切碎时，动刀刀端的线速度要大于30in／s。刀轴的转速是由秸秆切段长度和秸秆在无支撑时被切割所需的最低切割线速度来确定的，目前大多设计为l8002000r／mino按切段长度计算转速，则秸秆还田刀轴转速可由下式求得：!(1)n：Lxm图1割刀回转示意图Figure1Rotationof

5、cuttingknife式中：为秸秆排出的线速度，m／s江为秸秆切段长度，em：m为切碎刀的排数。1．2切碎刀片倾角oc的确定秸秆的排出速度是前摘穗辊的线速度和后摘穗切碎刀片的倾角直接影响切割的工作阻力、切碎质量和运转稳定性。以AB表示切碎刀片的刃口，收稿日期：2011-04—06表示其运动方向，Ⅳ表示秸秆所受压力，将Ⅳ分解为作者简介：章慧全(1965一)，男，高级工程师，从事农业机械方沿运动方向的力Js和平行于刃口方向的力(见图面的设计与研究工作。2)。S力使秸秆沿运动方向前进、压缩和被切割．力18农业科技与装备2011年12月使秸秆沿刃El滑动。试验表明，滑动的存在可

6、以节约1．4切碎刀排列密度切割力。为使秸秆沿刃口滑切，滑切力必须大于秸在作业幅度、刀轴转速、前进速度相同的条件下，秆与刀片的摩擦力F，即T>F。由于T=Ntg~'(r为滑切切碎刀的数目有一个最佳值。数目过少，达不到切碎角)；F=NtgO(O为摩擦角)，所以只有当r>O时，才能要求；数目过多，消耗的功率增大，制造成本增高，且产生滑切。一般秸秆与钢材的摩擦角为25～4O。。妨碍切碎的秸秆排出，造成堵塞并影响切碎质量。切切割阻力和切割单位面积所消耗的功与滑切角碎刀数量最佳值一般由切碎刀密度来确定，公式为：成反函数关系．但当滑切角增大到一定程度时，由于C=N／L。式中：Ⅳ为甩刀数

7、量；为机具的作业幅宽，摩擦功增加，功反而会升高。实际工作中，滑切角一般am0取36～55。，因此刀片倾角a=90。一丁。直刀式甩刀刀片的排列密度一般为0．60～0．73片／cm：Y型甩刀刀片的排列密度一般为0．23—0．40片／cm：锤爪式切碎刀刀片的排列密度一般为0．20～0．40片／cm。N1．5切碎刀排列方式切碎刀的合理排列．不仅能够提高切碎质量，还T能够保证机具的运行乎稳。刀的排列不仅要达到动平衡计算的要求，还要进行动平衡试验，用平衡块进行调整。切碎刀的排列方式有单(双)螺旋线排列和对称排列2种。国内秸秆还田机一般采用