油菜收割机侧割刀的分析 - 文章

油菜收割机侧割刀的分析

作者：上海市农业机械研究所张春华

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摘要：本文阐述了侧割刀对油菜收割机的重要性,分析对比了国内外的侧割刀（电动与非电动），对刀片大小、形式，对侧割刀割幅、频率及功率进行了分析比较。
关键词：油菜收割机侧割刀分析

0 引言

我国是世界油菜种植大国，目前我国的油菜种植面积约800万公顷，其中长江流域占全国油菜种植面积的70％以上，油菜收割机的发展前景广阔。而油菜收割机与普通稻麦收割机的明显区别标志，就是割台单侧或双侧装备了为分开蔓枝牵连的油菜植株而必需的侧割刀（竖割刀）。本文是对侧割刀的应用和设计进行分析。

1 概况

侧割刀从某种意义上也可称作油菜割刀。对油菜收割机侧割刀的作用及性能好坏的认识，随着国内油菜收割机的不断研制开发而逐渐加深。

较早设想研制油菜收割机的上海奉贤农机所，当时的样机是背负式稻麦收割机的改进机型。它在上海－Ⅲ型稻麦机割台上加装了较长的分禾板，想增强其收割油菜的分行能力，而未设置侧割刀，试验结果收获质量不佳，分行不理想,割台损失率大。

2000年初，上海从德国引进的黑格（HEGE）160油菜联合收割机，该机割台配有双侧割刀，一侧由主割刀杆带动，另一侧则由直流电机直接传动。侧割刀由15对光刃动刀片组成。割台的分行能力非常强，(无论植株粗壮的、高的、矮的或是倒伏的)，而油菜分行损失率却很小。

南通联合收割机总厂在上海市农机研究所的帮助下，2001年研制的油菜专用割台配有单侧侧割刀。侧割刀形式参考了“黑格160”由15对光刃动刀片组成。割台的分行能力较强。

2002年起我国华东地区不少厂家相继研制生产了配有单侧侧割刀的油菜收割机，除了江苏南通、上海向明还有浙江湖州、浙江台州等。基本上解决了油菜分行的问题。但是在侧割刀的结构及刀片的设计选用上，有些认识有待统一。

2 分析比较

2.1 传动方式

侧割刀的传动方式，有间接传动和直接传动两种。

2.1.1 间接传动是直接利用原有割台主割刀的动力。主割刀一端靠摆杆传入动力，另一端通过换向件和铰接件向侧割刀传递动力，见图一。该方法结构简单，对割台机架要求不高，实施容易，但是主割刀目前只能传递一侧动力。国内现有侧割刀的传动普遍采用此方法。

图一

2.1.2 直接传动有电传动，液压传动和机械传动三种。前两种方式需要主机单独提供与侧割刀功率匹配的电源或液压源，后一种是通过割台传动主轴的带轮输出动力给摆轮。直接机械传动方式只有当主割刀无多余功率间接传递时而为之，实际应用得很少。

图二

图二是德国引进的电动侧割刀的结构图，其原理较简单：直流电机通过带轮减速后，驱动曲轴转动，而曲轴通过曲轴连杆推拉侧割刀做剪切运动。将电机部分换成液压马达就成了液压传动。液压和电传动的特点：1.作业时可实现单独控制。2.可以满足割台配置双侧割刀的要求,以解决收割蔓枝植物的开行问题。但是该方法尚未被国内应用的原因，除了要提供独立电源或液压源外，对割台机架的设计也提出了较高的要求，不可能在原割台基础上稍做改动而实现，必须统筹考虑，因此会增加较多成本。但是，随着国内农机装备水平的提高，农村生产观念的转变，必然会出现对双侧割刀油菜收割机的需求。其中电传动比液压传动容易实施。

2.2 刀片选用

由于侧割刀的刀片选用还没有统一国家标准，生产厂家多各自采用原收割机使用的现成刀片。有用大刀片（GB1211-86光刃动刀片）的，有用小刀片（久保田）的，也有设计自制或定制的。选用大刀片还是小刀片好，从理论分析到实际使用效果来看，有必要达成一个统一认识，便于今后的标准化制定。

图三是油菜收割机侧割刀照片和刀片分析图。剪切开口的面积即三角形或梯形面积，计算比较简单，公式省略。而剪切时刀片对枝杆产生的向外推力面积最大，全开口面积分别是大刀片的1.67倍，小刀片（节距50）的2.35倍；半开口面积更是分别达到2.79倍和3.94倍。小刀片（节距50）的开口、开口面积均最小。

Ft=tg(1/2α)×Fj。计算结果列于表一

侧割刀剪切开口面积、推力比较表表一

从前面的剪切推力计算公式知道，剪切推力与剪切角成正比，剪切角小，剪切推力也小，有利于剪切。而在剪切力相同的情况下，小刀片的剪切推力只是大刀片的63%。查阅资料得知，所有收割机主切割器的动刀片与定刀片之间的剪切角（包括有齿刀片），都不大于40度。

实际油菜收割效果：选用小刀片（节距76.2）的侧割刀，由于剪切开口和开口面积大，无论是直播还是移栽的，蔓枝的剪切非常顺利，尤其对粗壮枝杆的切割分禾无任何拖泥带水现象；用大刀片的，对直播的和较细的油菜蔓枝的剪切还比较顺利。但是对移栽的油菜，特别在剪切粗壮的枝杆时，由于剪切开口面积较小，剪切角和剪切推力又大，出现枝杆不是完全被剪断，而是拖带拉断的现象，这就加大了割台的损失率；用小刀片（节距50）的侧割刀，只能适合枝杆较细的直播油菜的分禾剪切，对移栽的分禾效果也很不理想。

上面分析的都基于使用的光刃刀片。也有观点认为，既然光刃大刀片的剪切推力大，改用有齿动刀片（GB1211-86）就可以了。实际改用有齿动刀片后，非但没有减小侧割刀剪切的推力，反倒引起了刀片齿之间的互咬至使刀杆弯曲，无法剪切。原因是侧割刀的两排刀是一样的动刀，不象主切割器有动刀和定刀之分，有齿的动刀片和光刃定刀片之间不容易产生互咬。

2.2 割幅（长度）、切割频率及功率

目前国内油菜收割机侧割刀割幅基本是1.067m（标称割刀长度1.2m），也就是由15对节距为76.2mm的刀片组成的长度，与引进的“黑格160”的割幅一样。如果节距为50mm，则需要22对刀片。此割幅基本已能满足各品种直播油菜和植株不高于1.8m的移栽油菜的分禾要求，在湖北还收割过植株高于2m的移栽油菜，只是收割时割台的提升需比平时的高，留下的割茬也就相对较高些。

前面已提及，国内现生产的油菜收割机侧割刀普遍采用间接传动，动力直接来自主切割器，主切割器的切割频率也就确定了侧割刀的切割频率。国内普通收割机的切割频率大多在325～470 l/min范围之内，而油菜收割机的切割频率在315～427 l/min范围，比普通收割机的低。如“南通”：338 l/min；“向明”：427 l/min；“黑格160”的：315 l/min。在对原较高切割频率的普通割台改换成油菜割台时，首要考虑的是降低原来的切割频率，即降低割台输入转速。因为油菜割台配有侧割刀，过高的切割频率除了成倍增加机具的负荷外，如果割台刀架刚度不是很高还会产生强烈震动，影响使用安全。在实际生产中观察发现，427 l/min的切割频率显得还有些偏高，有可能最好降低到380 l/min左右。

国内油菜收割机侧割刀消耗功率约200W左右，最高不超过300W。从引进的“黑格160”测得，电割刀需要提供的电源功率为300W，切割频率550～600 l/min，换算后割刀的平均线速度为0.73～0.8m/s。由于计算公式：功率=力×速度，假设割刀受力情况相似，那么速度低功率就小。而间接传动的普通侧割刀的平均线速度为0.42～0.57m/s，是电割刀的2/3左右，所以功率是电割刀的2/3即200W左右。

3 结论

(1) 较好的油菜收割机的侧割刀的刀片应选用50mm宽的光刃小刀片，标准的节距76.2；侧割刀割幅为1.067m，即用15对小刀片；切割频率在310－340 l/min范围。

(2) 理想的油菜收割机应配有双侧割刀，即间接传动的侧割刀加上直接传动的电动侧割刀。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (3/24/2005)


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