全 文 ：中国农机化!!#$%&% ’()#!*+,*)’+ -%!’$#.’,#/$ 0112年
单且过滤效率高3因此可以考虑在农用车上应用
! 结束语
因有着良好的动力性#经济性和可靠性3柴油机
已经成为目前农用车的主要配套动力 但是柴油车
较高的 $/4 和微粒排放对农村的大气环境的污染是
很严重的 随着国内农用车的排放法规日趋严格3如
何有效地控制农用柴油机的污染排放就成为一个摆
在人们面前的很现实的问题 通过对柴油机排放控
制技术与发展趋势的分析 3结合我国国情 3未来农用
车柴油机排放控制的研究应朝如下方向发展5通过技
术引进和技术攻坚等多种办法突出解决好电控技
术# 排放处理技术 6微粒捕集技术#$/4 还原催化技
术#废气再循环技术73整机开发等关键技术3逐步进行
油泵油嘴# 增压中冷技术等关键零部件技术的开发
研究3 以及柴油机制造技术研究和关键材料的开发
同时大力发展适合我国国情的改进技术3逐步在降低
成本#提高排放控制水平的基础上3实现柴油车整体
设备和零部件的国产化此外3石化工业也要努力提
高燃油标准 3尽快改善燃油质量3生产优质低硫车用
柴油3以满足环保要求
参考文献
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DDDDDDDDDDDDDDDD
来稿日期50112 年 9 月 90 日
刁玉辉 硕士研究生 华南理工大学交通学院 =91B21 广州
韦安和 副教授 华南理工大学交通学院
摘要! 芨芨草收获机具主要利用旋转刀片的切割及冲击作用
对芨芨草进行切割$同时%利用高速旋转的刀盘对割下的芨芨
草进行抛送 以其他牧草收获机具有事实依据% 通过理论探
讨%对芨芨草收获机的基本原理#主要部件及参数进行分析%
设计出与中型拖拉机配套的芨芨草收获机
关键词!芨芨草收获机$刀片$刀片转速$设计
中图分类号!&00=
文献标识码!’
文章编号!911B!#$%& ’( )*+$,-’ .-/0#1/22!’/ ?EF3G* GEHI GLHI34#1/-,1(OEPJ QKPPEHI NHR EMSNQPEHI NQPELH LT ULPNPEHI TVNEV3 ?EWE
QNL QKP XY JNUZF[PFU E[ QLHZFYFR XY JEIJ <[SFFR ULPNPEHI TVNEV
SVNPF; \N[FR LH PJFLUEF[ NHR LPJFU JNUZF[PFU[3 PJE[ SNSFU NHNVY]FR
PJF XN[EQ SUEHQESVF3 MNEH SNUP[ NHR UFVNPFR SNUNMFPFU[3 NHR PJK[
WEWEQNL JNUZF[PFU MNPQJFR ^EPJ MFREKMRF[EIHFR NHR MNHKTNQPKUFR;
567’/8#(WEWEQNL JNUZF[PFU_ TVNEV_ ULPNPEHI [SFFR LT TVNEV_ RF[EIH
# 引言
芨芨草是多年生草本植物%经多年的潜心研究和
实践% 证实了芨芨草适宜在盐碱和沙土地带生长%具
有治碱固沙的优势同时芨芨草茎杆是一种优质的造
纸原料%其叶是比较理想的牲畜粗饲料因此%新疆石
河子垦区以 BB!C‘JM0芨芨草种植为核心% 以对芨芨
草综合利用延伸为石河子市的生态产业链由于芨芨
草种植属于劳动密集型产业%实施大规模的种植基地
芨芨草收获机具的设计与研究
曹 杰 于影辉 赵永满
图 $ 结构模块
动
力
输
出
部
分
变
速
箱
总
成
切
割
器
总
成
输
送
部
分
!
DOI:10.13733/j.jcam.issn.2095-5553.2004.03.011
第 ! 期
建设!需要机械化来实现特别是每年的收割作业!需
要大量的人力目前!国内外尚未有专门的芨芨草收
获机具的相关资料!为满足基地建设的需要!对芨芨
草收获机具进行设计研究就显得尤为迫切
! 基本结构!原理及主要技术参数
!!! 结构
半悬挂式芨芨草收获机具结构模块如图 所示!
它主要由机架总成#动力输出轴#变速箱总成#传动轴
系总成#芨芨草切割器总成等组成
!! 工作原理
半悬挂式芨芨草收获机采用无支承刀片回转式
切割器!刀片圆周速度较大机具工作时!将拖拉机动
力输出轴输出的动力! 通过传动系统传递给刀片转
子!使刀片高速旋转刀片的运动由机组的前进运动
和刀片绕转子轴的旋转运动复合而成!刀片尖端的运
动轨迹为余摆线机组前进时!芨芨草被喂入到收割
工作区!高速旋转的刀片将芨芨草切下!切下后的芨
芨草借助于刀片及刀盘高速旋转所产生的惯性作用
被抛送到输送装置!由传递链将芨芨草按一定的顺序
排放到茬地!完成芨芨草的收获作业
!!# 主要技术数据
旋转式割草机技术特征见表
机型 机力 # $%&’(!) $%&’*!+, $%&-*!# $%&’#!. $/&-!0.
割幅$11% *#.. *).. *+,. *#.. #... !... *+,. #2.. #2.. *+,.
刀盘数 # 2 # # 2 , 2 + + #
每个刀盘的
刀片数
2 # ! # # 2 ! ! # !
刀盘转速
$34156%
... 7+2. 7... $..
7...!
7)..
),. !... !... !... )7.
割茬高度
$11%
2.!,. !,!,. !.!2. ,. !,!,, 7.!+. !,!+.
刀片长度
$11%
!. 2. .. ..
传动型式 上传动 下传动 上传动 上传动 上传动 上传动 下传动 下传动 下传动 上传动
机器前进速
度$8149%
!!:* 最高 *+ *7 : : +!7,
生产率
$91749%
+.!), 77,!!), 77,!!.. 7$) 2!7
机重$8;% !*, !+. 7), !.. !+* !,.
配套动力
工农型
手扶拖
拉机
东方红#
铁牛<,,
型拖拉机
长白山-*7
型手扶拖
拉机
东方红-
7: 型&丰
收-7: 型
拖拉机
东方红-
7. 型&东
方红 -7:
型拖拉机
7+8= 拖
拉机
!!8= 拖
拉机
!!8= 拖拉机 7.8= 拖拉机
荷兰维康公司
>?<*+, >?<72.
丹麦塔鲁普
公司
7.+
荷兰施维格
斯公司
>?<*+,
表 ! 旋转式割草机技术特征
主要工作部件及设计依据
!! 收获机切割部件
芨芨草收获机切割部件是整个机具的核心!主要
由机壳#刀片转子总成#分禾器#输送总成组成!刀片
转子总成由销子和刀片组成!刀片通过销轴与刀座铰
接!刀座与刀盘联结!刀片转子总成是收获机的最重
要工作部件!是主要设计对象
! 收获部件的设计依据
收获部件的设计依据主要从以下几方面考虑’机
组行进速度&工作效率&工作部件的选型与结构布局
设计
# 工作幅宽
旋转式割草机的工作幅宽决定于配套拖拉机的
功率!一般每米割幅所需的拖拉机功率为 **!*,8@
现有旋转式割草机中! 下传动式割草机割幅为 *!,!
7!21
#$! 刀盘直径!刀盘数和刀片数
刀盘直径的大小将影响旋转式割草机的功率消
耗刀盘直径小时!功率消耗和收获量损失都将减小&
但刀盘过小! 同一工作幅宽所需的刀盘数将增加!从
技术研究(芨芨草收获机具的设计与研究 !
中国农机化!!#$%&% ’()#!*+,*)’+ -%!’$#.’,#/$ 0112年
而增加了传动机构的复杂性设计下传动旋转式割草
机刀盘直径为 211!31144#刀盘数为 2!5 个#每个刀
盘上的刀片数为 0!6 个#为了避免漏割#相邻两刀盘
上的刀片一般重复 61!5144
!# 切割速度和切割器转速
旋转式切割器工作时刀片的运动由旋转运动和
前进运动所合成 刀片某一点对地面的轨迹为余摆
线#刀片刃线对地面所扫过的面积为余摆带$图 0%#其
带宽与刃部高度相近似刀刃 78点的运动方程式为&
!79:;<=!#>?
$79%@A>&
! D =ED
!89’:;$89%@A>’! ( =0D
式中&&’’刀片内端点半径$44%(
’’’刀片外端点半径=44D(
!’’刀片回转角速度=F7GH(’’刀片转过的时间=’’刀片内)外端点对盘心连线的夹角$F7G%
%)’’机器的前进速度=4H7点的速度最低#在任意瞬间 *点绝对速度 %7为&
%79 0!0>0!%+:;<=!#,D>%+0 =6D
当 !#,9=0->ED#=-91IEI0**CD时#则&
%79%74BC9&!J%+ =2D
根据研究资料#无支撑切割时#刀刃根部 7点的
最低极限速度为 614H<由于旋转式割草机的刀片都
销连在刀盘上#为了使刀片工作稳定#切割速度 %K应
大于最低极限速度#一般为 31!L14H<#多数为 53!
M14H<由 %K代替式 2中 %74BC#得出切割器转速 .的计
算式为&
.9 61=%/>%+D!& =FH4BCD =3D
!! 刀片伸出高度 0
设旋转式割草机相邻两刀片间的间隔角为 #它
们扫过的面积如图 0为了不产生漏割和尽量减少重
割#最好是 N-91#即 $19$2为此#刀片每转 角#机
器前进的距离#应等于刀片伸出高度 OI即&
09%+(
式中&A’’刀片转动 角的时间
而 0!3 #3为切割器刀片数#则 (9
0!
3! I从而
得出&
09 51%+3. 9
0!’%+
3%/
P5D
旋转式割草机机器前进速度 %+与切割速度 %/的比
值一般为 EHE2!EHEQ由式 5可知#当刀盘直径 R90)加
大时#必须相应地加大刀片伸出高度#或增加刀片数
!$ 机器前进速度 %%
当割草机参数一定时#可利用公式 5求得允许的
最大机器前进速度&
%+47S9
0.3
51 =4H!&’ 功率消耗
旋转式割草机功率消耗随切割速度)机器前进速
度以及作物条件等因素而变化切割速度过低会产生
撕裂作用而增加切割阻力(切割速度过高#则因加大
了空气阻力和输送草的阻力而增加切割阻力根据有
关试验资料表明#切割功率消耗约为总功率消耗的
1!51!1!53#切割最茂密芨芨草所需功率为切割一般情
况牧草的 6倍左右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直线关系当切割速度在
234H<以上#机器前进速度为 E0T4HO时的切割功率
消耗为每米割幅 3!E!M!ETU$图 6%为了适应各种条
件#旋转式割草机可按每米割幅 EE!E3TU选配动力
$ 结论
E%芨芨草收获机与中型拖拉机配套#该机结构简
单)紧凑
0%根据有关的资料#无支撑切割时#刀刃根部一
点的最低极限速度为 614H<#从而确定切割速度
6%采用刀片对称排列#刀片材料用优质碳素结构
图 !
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第 ! 期
摘要阐述了我国植保机械的发展过程!生产及使用现状#结合
我国国情并参照国外先进水平#提出了我国植保机械今后的研
究重点和发展方向
关键词植保机械$现状$趋势
中图分类号%&!
文献标识码’
文章编号())*+,&)-.&))/011+11!,+1&
!#$%&’#( %)* +,-,&./0,)# 12,)* %3.$# 45$’/0,)# 6.2
72./ 82.#,#’.) ’) 79’)% 22 34’5 6789+:;# <’=> ?789+@7A
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N8S ;L789 NFQ;NU7Q: NVR;Q JW;7MXJ8Q YRO FORM MORQJFQ7R8 78 R;O
FR;8QO:Z [RXV78789 QGJ L7Q;NQ7R8 RY R;O FR;8QO: N8S OJYJOO789 QR
SJTJURMJS FR;8QO: UJTJUA VO789L YRO\NOS LQ;S:789 LQOJLL N8S
SJTJURMXJ8Q QOJ8S RY FORM MORQJFQ7R8 JW;7MXJ8Q YRO QGJ Y;Q;OJZ
;,(<.2*: FORM MORQJFQ7R8 JW;7MXJ8Q$ NFQ;NU7Q:$ QOJ8S
! 我国植保机械的发展过程
植保机械是用来施用化学药剂的机械的统称主
要用途是喷洒化学药剂A用来防治危害农作物!果树!
草场及森林的各种病!虫!草害A保证稳产高产植保
机械应用广泛!使用量大A是现代化农业生产中不可
缺少的重要农业机械 我国植保机械发展主要经历
了以下几个阶段
!! 手动植保机械
我国于 ]^-1 年引进生产单筒式喷雾机和手摇
式喷粉机A其特点是结构简单A价格便宜A较适合当时
我国农村购买力
!# 电动植保机械
随着我国工业的发展A相继生产出电动式的担架
式喷雾机和背负式喷雾机等 这类植保机械省工省
力A使用方便背负式喷雾机应用广泛A通过更换喷头A
还可得到多种喷雾A实现多种用途
!$ 拖拉机配套植保机械
随着拖拉机在农业上的广泛使用A拖拉机配套机
械也得到发展A我国大田作业的大型植保机械A药箱
容积已加大至 ! 111EA喷幅也逐步增宽A达到 (_!!/XA
作业速度 _!(1‘X2G 与拖拉机配套的植保机械可充
分利用动力A节省劳力A但配套动力较大较笨重A喷药
装置挂接烦琐费时A机器转弯半径大A操作复杂A限制
了这类植保机械的发展
!% 航空植保机械
随着航空工业的发展A航空植保机械也得到了快
速的发展(^,/ 年A我国开始利用农运 - 型农用运输
机进行航空超低容量喷雾 航空植保机械可及时有
效地控制大面积的病!虫!草害A特别是小型直升机的
应用 A更加灵活便利 现在全世界已有农用飞机
&1 111多架A我国有 &11多架
# 我国植保机械的生产及使用现状
我国植保机械产品品种有 &1 多种 A_1 多个型号A
但总体上可归纳为以下类型
#! 手动式植保机械
据统计我国目前手动植保机械约 !- 个品种A保
有量约 - ^11 万架A 占整个植保机械市场的 _1a手
动喷雾器以背负式手动喷雾器为主A产销量约占总产
销量的 _1a以上A 主要型号有 !型!!我国植保机械的使用现状及发展趋势
赵明宇 王英姿 邱立春 何凤宇
钢 *-68制造#刃口经淬火处理#对芨芨草的切割能
力和抛送能力强
/$有较好的适应性配套动力既可与中小型拖拉
机配套作业#也可与履带式拖拉机配套使用
参考文献%
&]’北京农业工程大学Z农业机械学(下$(第 & 版$&6’Z北京%机
工出版社#]^^!Z
&&’吴子岳#高焕文#张晋国Z玉米秸秆切断速度和切断功耗的
试验研究&c’Z农业机械学报#&11]#!&(&$%!_+/]Z
&!’北京农业工程大学主编Z农业机械学(下册$&6’Z北京%中国
农业出版社#]^^^Z
&/’王铁林Z我国农作物秸秆设备处理现状&c’#农业机械#]^^-#
(^$%_+^Z
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来稿日期%&11/ 年 & 月 ], 日
曹 杰 副教授 石河子大学 _!&111 新疆石河子
于影辉 硕士研究生 石河子大学
赵永满 硕士研究生 石河子大学
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