齿刀安装方式对棉秆收获性能影响与试验研究

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1、2015年1月农机化研究第1期齿刀安装方式对棉秆收获性能影响与试验研究王振伟，耿端阳，孟鹏祥，蒋春燕，颜丙新(山东理工大学农业工程与食品科学学院，山东淄博255049)摘要:横辊式不对行拔棉秆机影响拔净率的关键部件是拔茎辊。为进一步提高拔茎辊的棉秆拔净率，对V型齿刀在刀轴上的不同安装方式拔棉秆做了力学对比分析和田间试验对比分析。结果表明，V型齿刀在刀轴上采用切向安装的方式拔棉秆拔净率高于采用径向安装的方式。关键词:V型齿刀;安装方式;不对行;棉秆收获机中图分类号:S225．91文献标识码:A文章编号:1003－188X(2015)01－0022－05DOI:10.13427

2、/j.cnki.njyi.2015.01.0050引言随着化石能源的日益紧张，棉秆作为棉花生产的副产品，其综合利用效益越来越高，从而使得棉秆的收获技术越来越受到人们的关注。目前，主要有铲切［1］式、滚切式和提拔式等措施来实现棉秆的收获，在一定程度上解决了棉秆的机械化收获问题;但在作业过程还存在对行收获、漏拔、拔断棉秆等问题，导致棉秆收获机的收获效率普遍偏低，制约了棉秆收获机性1．拨禾轮2．拔茎辊3．清理辊4．螺旋输送器5．传动系统6．机架能的提高。为此，山东理工大学和滨州农机具科学研图1收获台结构示意图究所联合开发了基于V型齿刀拔棉秆的不对行棉秆打捆收获机。为提高棉秆收获机

3、的拔净率，着重对棉2棉秆收获力学模型研究［2］秆收获机的拔茎辊进行了研究，并对比不同齿刀安对比V型齿刀不同安装方式对棉秆收获机性能装方式对棉秆收获机性能影响做了研究与试验。的影响，首先需要对棉秆拔取过程建立力学模型。棉1不对行棉秆收获装置研究秆拔取过程可以简化为以下两个过程:V型齿刀夹持棉秆过程和V型齿刀向上提拔棉秆的收获过程。针对当前棉秆收获技术存在的对行收获适应性差2．1V型齿刀夹持棉秆力学模型的问题，山东理工大学和滨州农机具科学研究所开发作业时，高速旋转的V型齿刀首先与棉秆发生弹的不对行棉秆机的收获台主要由拨禾轮、横向拔茎性碰撞，棉秆发生弹性形变，随后形变恢复。在对该

4、辊、清理辊、螺旋输送器、机架及传动系统等组成，如问题进行研究时，做以下假定:①在碰撞过程中省略图1所示。作业时，拨禾轮先将棉秆顶端向后拨送，拔常规力(重力、弹力)等作用，仅考虑碰撞力的作用，且茎辊上的V型齿刀夹住棉秆根部;当棉秆被V型齿刀只考虑碰撞力在碰撞延续时间内的积累效果。②碰夹住后，随着拉茎辊的转动，克服棉秆与田地的抓地撞过程，各物体的位移忽略不计。由于碰撞力是一个［2］力，棉秆被拔下，并随V型齿刀一起向后运动;拔取很大的力，仍需考虑该力所做功，其值应由物体的动的棉秆被清理辊清出并向后甩至螺旋输送器，从而完能改变而得到。按此假定，根据碰撞的冲量定理有成棉秆的拨动、入齿

5、、拔取、清理和输送工作。tm1v1－m1v0=S=∫Fdt(1)0收稿日期:2014－01－11式中m—棉秆的质量;1基金项目:“十二五”国家科技支撑计划项目(2013BAD20B00)作者简介:王振伟(1986－)，男，山东潍坊人，硕士研究生，(E－mail)v0—棉秆的初始速度，其值为0;wangzhenwei0802@126．com。v—碰撞后棉秆质心的运动速度;1通讯作者:耿端阳(1969－)，男，陕西澄城人，教授，硕士生导师，(E－mail)dygxt@163．com。F—碰撞过程V型齿刀对棉秆的碰撞力。·22·2015年1月农机化研究第1期根据冲量定理可知，碰撞

6、前后两个物体动能的改图4所示。变量即动能损失为2m1·m22ΔT=(1－k)(v1－v0)(2)2(m1+m2)式中ΔT—动能损失量;m2—拔茎辊质量;k—弹性体的恢复因数。对式(2)进行分析，因为恢复因数k等于碰撞前后质点相对刚性壁的法向速度的绝对值之比，其值0(a)(b)＜k＜1，所以ΔT值始终大于0。这表明在碰撞时，将图3齿刀面板对棉秆的挤压受力图部分动能转化成其它形式的能量，而在转化成的其他能量中，变形能占主导地位。碰撞的过程又分为两个阶段:变形阶段和恢复阶段。在变形阶段，棉秆主要将动能转化成变形能，在恢复阶段棉秆将变形能转化成动能。V型齿刀跟棉秆的碰撞是齿槽两侧与

7、棉秆的碰撞，在碰撞变形阶段棉秆变形，棉秆挤入齿槽之间。在恢复阶段，棉秆对齿槽两侧产生作用力Fh1、Fh2，该作用力使棉秆与齿槽两侧产加持棉秆的生摩擦力F1、F2如图2所示。图4棉秆受力图根据材料力学中简支梁的计算公式可得出Pab222Δy=(a－b+l)(3)6lEJ对式(3)进行变形，则V型齿刀对棉秆的作用力P为6ΔylEJ图2齿刀碰撞棉秆变形示意图P=222a＜b(4)ab(a－b+l)2．2棉秆提拔的力学模型式中Δy—挠度变形;在提拔棉秆时，棉秆在其轴线方向主要受到两个E—弹性模量;作用力来克服棉秆的抓地力，