割刀参数优化

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1、割刀参数优化1切割器的类型根据动刀片直线运动行程S、相邻动刀片和相邻定刀片之间的安装间距t和t0三者的组合关系，往复式切割器可分为三种基本类型。1.1标准型切割图3结构尺寸关系为：S=t=t0=76.2mm；工作特点是：割刀的切割速度较高，切割性能好，对粗细茎秆有较强的适应性，广泛用于稻麦作物的收割机械上。1.2双刀距型切割器图4结构尺寸关系为S=2t=2t0=152.4mm；工作特点：割刀往复运动频率低，惯性力小、适合于抗振性较差的小型收割机。2.1.3低割型切割器结构尺寸关系为：S=t=2t0=76.2mm；在标准型切割器的基础上，在两定刀片之间又增加了一个定刀片，使得定刀片之间的

2、间距缩小1倍，切割谷物时，茎秆的横向歪斜量小，割茬较低，对收割低夹大豆和牧草较为有利。但有堵刀现象。2刀片的几何形状无论使用什么样的切割器，都必须满足滑切的要求，而能否保证割刀直线运动下的滑切，割刀的几何形状非常关键。目前，比较理想的几何形状是梯形和三角形，而梯形更具合理性，因为三角形一旦出现磨损，将影响割刀刃口的长度，近而最终影响割刀的切割质量。我们就以梯形的结构参数作为分析，了解切割器的工作原理。图9梯形刀片的结构参数a-底部宽b-前桥宽h-刃部高α-滑切角一般情况下，α越大，滑切的能力越强，切割也就越省力，当α由150增至450时，切割阻力将减少一半。滑切角α与切割阻力P之间的关

3、系曲线如下：3数学模型的建立h-动刀片高度，mm；a-动刀片底宽，mm；e-动刀片顶宽，mm；b-定刀片宽度，mm；ω-偏心轮轮角速度，rad/min；r-偏心距，mm；H-割刀间距，mm；v-船体前进速度，m/s；SII-漏割区面积，mm2，SIII-重割区面积，mm2。2参数优化2.1目标函数漏割区和重割区都对切割性能有不良的影响，应力争减少该两区的面积。式中：w1-切割阻力加权因子；w2-功率消耗加权因子。加权因子由实验和经验决定,如大功率收割机，其功率储备大，要求切割效率高，此时切割阻力的大小不是主要因素，切割阻力加权因子w1取小值；反之，对于小功率收割机，w1则取大值。对于牧

4、草及低茎秆经济作物，要求切割质量好，割茬低，此时w1可取大值。2.2约束函数2.2.1茎秆加持约束割刀切割时的运动简图α的变化范围一定要首先满足茎秆被动定刀片钳住的条件：切割瞬时，两刃口作用于茎秆的合力R1、R2必须在同一直线上。有以下计算公式：在三角形OAB中：在四边形OACB中：将以上两式联立，可得钳住茎秆的条件为：得出以下结论：当α=290，β=6015时，割刀的切割效果最好。茎秆正常切割,要求两刀刃在剪切前的瞬间能将茎秆夹住,夹持约束为:2.2.2临界切割速度比约束建立动刀片的运动方程：由以上几式得：可以看出，割刀速度与割刀位移之间的关系为一椭圆方程式，长半轴为rω，短半轴为r

5、，他反映了割刀在其运动过程中，任意一点的速度是不相同的，有时，为了研究的方便，将图中的长半轴rω缩小ω倍，这样割刀速度与位移之间的关系图就可用一标准圆来表达。由于割刀的横向直线运动速度是变化的，应用起来很不方便，因此我们引进割刀的平均速度Vp的概念。设：t-割刀运动一个行程S=2r内所用时间；n-曲柄转速（r/min）。往复式切割器割刀的运动是水平横向运动和直线前进运动的合成，割刀横向运动的平均速度Vp与机器前进运动的速度Vm的配合关系，决定了割刀绝对运动轨迹，这一配合关系我们习惯上用割刀进距（切割进距）H来表示。割刀进距——割刀完成一个行程S的时间t内机组所前进的距离。设：λ—割刀速

6、度Vp与机组前进速度Vm的比值，则有：试验结果表明，λ的大小对割刀的切割质量影响很大，我们必须进行必要的量化处理，即给出λ值的大小，确定Vp与Vm的配合关系。λ值的大小或H值的正确选取对割刀的切割质量影响很大，通过绘制切割图，就可以确定最佳的速度比λ值，一般为λ=0.8～1.2。图切割速度比过小,割茬不整齐,切割质量不稳定,严重时会发生茎秆折断、拉断。资料表明,临界切割速度最小值是1.6。2.2.3最低切割速度约束割刀在切割时,切割速度是周期变化的,为了保证顺利切割,切割瞬时速度必须大于最低切割速度。资料[1,2]表明切断禾杆的最小刀速是0.6m/s。[1]陈翠英.谷物联合收获机油菜收

7、获割台的设计[J].农业机械学报,2003(5):54-56,60.[2]北京农业工程大学.农业机械学[M].北京:中国农业出版社,1999.3.matlab部分1切割器及工作参数的选定1.1切割器选标I型切割器。切割器尺寸为：割齿高81mm，割刀底宽76.2mm，割刀顶宽16mm；割刀间距为24mm。1.2工作参数割刀曲柄转速n=449r/min，机器工作速度V=4km/h，割刀间距H≈74.3mm。2切割图区域面积的计算2.1利用MATLA