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        推廣 熱搜: 全程機械化  新型農業經營體系  深松  2016  農業適度規模經營  玉米收割機 

        小型麥谷類雜糧割捆機部件的設計

           日期:2021-10-01     來源:《農業技術與裝備》雜志 閆小銘    
        核心提示:雜糧營養價值高,保健功能強,市場需求逐年攀升。由于這些小雜糧種在田角地邊和丘陵山區的貧瘠土地里,收獲機械化程度很低[1],收獲機械少之又少[2]。丘陵山區地塊小,不適

        雜糧營養價值高,保健功能強,市場需求逐年攀升。由于這些小雜糧種在田角地邊和丘陵山區的貧瘠土地里,收獲機械化程度很低[1],收獲機械少之又少[2]。丘陵山區地塊小,不適宜大型聯合收割機作業,現有的麥谷類雜糧聯合收割機因技術不成熟造成收獲損失率較大[3-5]。分段收獲的特點是用多種機械分別完成割、捆、運、堆垛、脫離和清選等作業方法,這種方法使用的機械構造簡單,設備投資較少[6]。為減輕勞動強度,提高勞動生產率,針對麥谷類雜糧的分段收獲研發的小型雜糧割捆機,可一次性完成收割、打捆、成捆鋪放等作業。本文主要對雜糧割捆機的扶禾裝置、橫向輸送裝置及打捆機構進行了分析研究。

        1 扶禾裝置的設計

        扶禾裝置包括分禾器和扶禾器,扶禾器安裝在割臺前面,由左右 2個帶撥指的鏈條、扶禾鏈輪和鏈盒組成,安裝時與機器的前進方向呈一定傾斜角度。

        1.1 扶禾器作用及結構

        扶禾器是扶禾裝置的主要部件,對作物在秋季遇風雨不能直立收獲有較強扶禾效果,扶禾器有傾斜面型和垂直面型扶禾器兩種,本設計選用傾斜面型,傾斜面型扶禾器由分禾器、撥指、扶禾鏈輪、扶禾鏈條、鏈盒及導軌等組成[7]。

         

         

        1.2 扶禾工作過程

        扶禾鏈條位于割刀前方,在鏈盒中轉動,撥指鉸接在扶禾鏈條上,在鏈盒內可以伸出或縮回。扶禾器利用鏈條上的撥指插入雜糧作物根部,把倒伏作物扶起,在工作過程中從上到下有較強的梳理秸稈功能。在扶禾裝置配合下,扶住莖稈進行切割,扶持過程基本保持莖稈直立,禾層均勻不亂,然后交接給輸送裝置[8]。

        1.3 撥指速度及運動軌跡

        每個撥指的工作過程有伸齒摟禾、扶持、縮回 3個行程。撥指尖的運動軌跡是繞鏈輪回轉和同整機向前行駛2個運動的合成。圖2所示虛線為傾斜面型分禾器指尖的運動軌跡。

        以下鏈輪中心在地面的投影 O 為坐標原點,X 軸方向是割捆機前進方向,Y軸方向垂直向上,指尖在 a處起始,ab段是摟禾段,bc段是扶禾段。圖 2中 a1b1c1;a2b2c2分別是 2圖中abc的投影。a1b1曲線段和b1c1直線段分別是撥指尖摟禾、扶禾時在XOY平面上的軌跡。a2b2圓弧段和b2c2 直線段分別是撥指尖摟禾、扶持時在鏈盒平面上的軌跡。

         

        1.3.1 撥指速度分析

        撥指在工作過程中,遇到倒伏時在撞擊雜糧的穗頭或梳理秸稈時會有掉落顆粒的損失,撥指的速度和損失大小有直接關系[9]。

        1)bc直線部分速度

        下鏈輪帶動撥指的線速度

        v直 = 2πrn/60 = πrn/30.              (1)

        撥指在XOY平面水平合成速度為

        v平 = vq - v直 cos α.                 (2)

        撥指在XOY平面垂直方向分速度

        v垂 = v直 sin α.                      (3)

        2)回轉部分指尖速度

        下鏈輪帶動撥指回轉線速度

        v轉 = 2π(r + m)n/60 = πr(r +m).       (4)

        撥指尖在XOY平面水平合成速度為

        v轉平 = vq - v轉 cos α sin ωt.         (5)

        撥指尖在XOY平面垂直方向分速度

        v轉垂 = v轉 sin α sin ωt.               (6)

        撥指尖對作物側向分速度

        v轉側 = v轉 cos ωt.                      (7)

        式中:n——下鏈輪轉速,rpm;ω——下鏈輪角速度,rad/s;α——扶禾傾角,°;t——下鏈輪轉動的時間,s;r——下鏈輪半徑,m;m——撥指長度,m;vq——割捆機前進速度,m/s。

        1.3.2 撥指尖軌跡

        如圖2所示。

        當ωt≤π/2時,摟禾軌跡方程

         

        當ωt>π/2時,扶持軌跡方程

         

        式中:h——指尖離地高度,m。

        從式(8)(9)得,當鏈輪半徑r,撥指長度l確定時,撥指尖

        的軌跡與扶禾傾角α,鏈輪角速度ω,割捆機前進速度vq有關系。由圖 2知,在 XOY 平面 b1c1段與鉛錘方向夾角越小扶持莖稈效果越好。

        1.4 扶禾作用與參數確定

        撥指的扶禾軌跡bc是一條直線,方向是撥指線速度v直與機具前進速度 vq的比值 k及扶禾傾角 α的合成。如圖 3所示,設v與鉛錘方向夾角γ向前方向為負,向后為正,可得

         

        式中:  v——扶禾時撥指的絕對速度,m/s;γ——v與鉛錘方向的夾角,°。

        因為收獲時有順倒和逆倒兩種情況,扶禾過程就是使莖稈向撥指運動的方向角γ靠攏。當莖稈根部在扶禾軌跡前面而穗部在扶禾軌跡后面,莖稈會受向前側的撥指推動,相反,穗部在扶禾軌跡后面而根部在后面扶禾時則會受到向后撥指的拉動。順向收割時,根部在撥指前面莖稈被拉動,割捆機向前運動,下一個撥指可能不會梳理同一根雜糧桿,即只是一個撥指一次把雜糧桿扶起,逆向收割時,雜糧莖稈受推扶之力,根部同樣在撥指前面,但穗部位于后面先接觸撥指,會出現一個雜糧莖稈受到幾個撥指的扶持,對莖稈而言就是由上部分到下部分被推扶,最后撥指把雜糧莖稈扶起。

        撥指在最低處和地面有摩擦和沖擊,選材為工程塑料,提高撥指耐磨性。確定撥指長度 l 為 105 mm,下鏈輪半徑 r 為50 mm,扶禾傾角α為70°,下鏈輪轉速n為200 rpm,機具前進速度vq為0.78 m/s。試驗結果撥指運動達到作業性能要求。

        2 橫向輸送裝置

        輸送裝置由輸送鏈輪、輸送鏈條、輸送鏈齒等組成。輸送裝置的功能是把已割作物側向輸送到打捆機構。作物被切割后在分禾器和扶禾器的作用下到達輸送裝置,輸送鏈齒在鏈輪的驅動下,把站立的瞬間的作物直立輸送到一側,設計要求秸稈輸送均勻連續,秸稈處于直立狀態。本設計采用小三層鏈條裝置以期有較好的輸送效果。

        3 打捆機構

        打捆機構是小型麥谷類雜糧割捆機的最重要裝置,直接決定整機的收獲質量和使用性能,其作用是把橫向輸送裝置送過來的作物秸稈呈束打捆然后推送到田間。打捆機構包括捆繩、打捆針、壓緊桿、離合器控制桿、打結嘴、打結器、壓緊繩板及推出桿等。

        雜糧莖稈被送到打捆機構,集中在壓緊桿和離合器控制桿之間,隨著莖稈的增多,密度增大,莖稈對離合器控制桿的壓緊力逐漸增大,當壓力達到預定設置值,離合器桿開始移動,離合器爪脫開,打捆針開始工作。打捆針尖帶著捆繩繞莖稈束做回轉運動,經打結嘴移動到打結器處,和壓緊繩板處的繩頭相連進行打結,打結器轉一周,捆繩被割斷,打結完

        成,推出桿把秸稈捆推出,打捆回合結束。

        4 結論

        第一,該機體積小,質量輕,機動靈活,操作簡單方便,割茬低。適用于谷子、蕎麥、燕麥、莜麥、黍子、大麥等雜糧的分段收獲。

        第二,經試驗撥指長度l為105 mm,扶禾傾角α為70°,下鏈輪轉速n為200 rpm,下鏈輪半徑r為50 mm,機具前進速度

        vq為 0.76~1 m/s 時,摟禾、扶持秸稈效果好,保持雜糧秸稈基本直立,禾層不亂,工作性能穩定。

        第三,有輸送裝置和打捆裝置結合配套,使整個機體的工作過程合理、有序、便捷、高效,較好的完成割捆工序。

         
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