目前,国内外谷物联合收割机切割器的动刀片在工作时都是做着往复直线运动进行切割。由于这种切割器的动力传递结构比较复杂,并且传动部件在工作中处于往复交变的运动状态,不但运动惯性大而且同时伴有周期性突变,所以对传动部件的加工精度和材质要求很高,致使加工难度大、制造成本高,维修拆装麻烦费力。由于传动部件在工作中受到的冲击和机械振动大,造成部件磨损加重,使用寿命缩短,故障率和维修成本增加。割台故障率平均达到机组总故障率的 30% ( 甚至以上) ,严重影响了收割机械作业效率的正常发挥。
为了有效地解决目前谷物联合收割机的切割机构普遍存在的上述问题,克服在收割作业时出现的割茬横向和纵向高低不齐以及存在漏割、重割的弊端,凭多年的工作实践和感悟,针对谷物联合收割机切割机构的技术改造作出如下设想。
一、切割器工作过程存在的弊端
1. 往复直线运动的动刀片的运动频率呈变量函数规律变化,这种变化规律是造成动刀片及其它切割传动部件产生谐振的根本原因。
2. 在收割作业时,割刀在相对机架作往复直线运动的同时伴随机组前行,其相对地面的运动是横向往复和纵向前行的合成,这种运动规律严重影响着切割质量。
处在相邻定刀片间的谷物,由于动刀片所处的位置不同会形成三种不同的切割状况: 第一种是位于动刀片向定刀片运动方向之间的谷物,将被动刀片推到定刀片刃口处割掉,此时谷物茎秆根部会发生横向倾斜,这种状况致使切割后割茬横向高低不齐; 第二种是位于动刀片离开定刀片运动方向之间的谷物,此时没有被切割,只有等到动刀片往返切割时才会被切割掉,被切割时茎秆根部会发生纵向倾斜,这种状况致使切割后割茬较高而且纵向高低不齐; 第三种是位于两定刀片中分线附近的谷物,在被动刀片向一侧运动时切割后,其割茬的前部分还将被动刀片在往返运动时再切割一遍,存在着无用的重割现象。
显而易见,当收割机的前进速度大于动刀片的切割速度时,重割区减小,漏割区增大; 当收割机的前进速度小于动刀片的切割速度时,重割区增大,漏割区减小。
经多年的生产实践分析验证,只有在动刀片的平均速度和收割机前进速度之比在 0. 8 ~1. 2 时,才会有比较理想的切割效果,但是重割和漏割的现象仍然无法避免。
二、有关切割机构技术改造的设计方案
圆周运动是目前所有机械动力传动中最普遍、最简单、最有效的传递方式。因此,切割机构技术改造的设计方案是: 把各动刀片按固定的间距( 与定刀间距相等) 依次固定在横截面为梯形的橡胶角带上,制做成环状的动刀链。当进行切割作业时,动刀链按一个方向做圆周转动,在对应全部定刀片的长度范围内呈直线单向运动状态。设计、制造的结构必须达到保证动刀链在工作中的状态是匀速直线运动。这种切割机构将会实现自身机械振动小、机构结构简单、故障率低的愿望。
三、切割机构技术改造设计方案的原理分析
当切割机构进行收割作业时,在对应全部定刀片的长度范围内,动刀链( 动刀片) 在相对机架做单向直线运动的同时还跟随机组前行,其相对地面的运动是横向直线和纵向前行的合成,这种运动规律和结构扶禾效果好,有利于保证和提高切割质量。但对收割机前行速度和动刀链的横向运动速度有着合理比例的要求。当收割机前行速度大于动刀片横向运动速度时,就会出现漏割和导致拖堆的现象; 当收割机前行速度小于动刀片横向运动速度时,就会出现重割,增加油耗,做无用功而磨损机件。
经理论分析、研究得出结论: 在收割作业的时候,只有当动刀链的横向运动速度和收割机的前行速度之比在 0. 8 ~1. 2 时,且动刀片的刃角为 45°时,切割过程中动刀片的垂直投影才可以覆盖行进区域内的所有面积,就是说可以切割行进区域内的所有谷物,同时使重割和漏割面积为最小,割茬高低均匀一致。