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　　視界-詳細(xì)介紹還田機(jī)刀具的研究？

香蕉在同一塊地連作多年，會(huì)引致土壤肥力減退，某些元素貧乏，病蟲(chóng)害嚴(yán)重，果實(shí)產(chǎn)量、質(zhì)量下降。為了恢復(fù)舊蕉園的地力，改善土壤養(yǎng)分，減少病蟲(chóng)危害，很有必要進(jìn)行輪作。而為了保證作物種植時(shí)機(jī)，在收蕉后采用機(jī)械還田，可節(jié)省大量的人力和物力，具有較高的生產(chǎn)率，可為香蕉種植戶(hù)帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益，并且有效地保護(hù)環(huán)境。

還田機(jī)是功能齊備的還田的專(zhuān)用農(nóng)業(yè)機(jī)械，它不但能夠處理香蕉桿本身，對(duì)香蕉樹(shù)的根茬也可同時(shí)進(jìn)行處理，并且可在一臺(tái)機(jī)械上（拖拉機(jī)）實(shí)現(xiàn)還田物直接翻耕入土成肥，而后平整土地，工作效率可達(dá)0.3~0.5hm2/h。經(jīng)還田機(jī)作業(yè)后的土地?zé)o須再進(jìn)行整理即可實(shí)現(xiàn)新一輪的種植，因而真正實(shí)現(xiàn)復(fù)式作業(yè)，具有較好的經(jīng)濟(jì)性。

采用秸稈還田機(jī)將秸稈粉碎直接還田是一項(xiàng)高效低耗省時(shí)省工的有力措施，同時(shí)可以保持水土，增加土壤肥料，有利于土地的保護(hù)性耕作。還田機(jī)刀具是秸稈還田機(jī)的主要工作部件，刀片的形狀和參數(shù)以及刀具的布置和刀輥的型、式對(duì)還田機(jī)的工作質(zhì)量及功率消耗有很大的影響。

還田機(jī)刀具布置的討論

秸稈粉碎還田機(jī)刀輥（包括刀軸、刀具及附件）的振動(dòng)危害性非常大，不但影響粉碎性能，而且對(duì)整機(jī)也有極大的破壞性。例如：懸掛架、機(jī)罩開(kāi)焊開(kāi)裂、膠帶（或鏈條）拉斷或磨損失效等等。影響機(jī)具振動(dòng)的因素很多，如刀輥、傳動(dòng)系、工況等。其中刀具布置的合理性是影響機(jī)具振動(dòng)的重要因素。因此，本文對(duì)刀具布置加以研究，以使刀輥的振動(dòng)減至最小。

按秸稈切碎部件軸的位置分，秸稈切碎還田機(jī)可分為臥式切碎還田機(jī)和立式切碎還田機(jī)2種。臥式秸稈切碎還田機(jī)切碎部件在垂直面內(nèi)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，打擊秸稈，大多屬于無(wú)支承式打擊切碎，多用于柔韌性差、脆性好的硬秸稈作物。而立式秸稈切碎還田機(jī)切碎部件的軸垂直安置，切碎部件在水平面內(nèi)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，切碎秸稈，一般都有動(dòng)刀和定刀，屬于有支承切割，多用于秸稈柔韌性較好、脆性較差的軟秸稈作物。

從結(jié)構(gòu)上看，臥式秸稈切碎機(jī)甩刀軸是簡(jiǎn)支架結(jié)構(gòu)，剛性好，轉(zhuǎn)速可較高一些，軸較長(zhǎng)。刀片大都采用改進(jìn)型，數(shù)量較多。立式秸稈切碎機(jī)軸較短，但屬于懸臂架，剛度較差，轉(zhuǎn)速不能很高，對(duì)刀平衡要求較高。刀片采用直刀片，數(shù)量少，與軸連接簡(jiǎn)單。從傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)看，臥式機(jī)一般由動(dòng)力輸出軸輸出動(dòng)力，經(jīng)一對(duì)錐齒輪再經(jīng)皮帶傳動(dòng)或鏈傳動(dòng)傳給甩刀軸。而立式機(jī)一般由動(dòng)力輸出軸輸出動(dòng)力，經(jīng)安全離合器和一對(duì)錐齒輪后直接傳給甩刀軸。從生產(chǎn)成本來(lái)看，臥式機(jī)型傳動(dòng)機(jī)構(gòu)較復(fù)雜，刀片數(shù)量較多，而立式機(jī)型要有安全離合器，故二者成本差不多或臥式機(jī)型稍高一些。當(dāng)立式機(jī)采用雙軸時(shí)要增加一到兩級(jí)動(dòng)力傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，也相對(duì)較為復(fù)雜，成本高于臥式機(jī)型。從使用場(chǎng)合來(lái)看，立式機(jī)多用于稻麥或草叢等較矮的作物，而臥式機(jī)可用于各種作物，以用于高稈、硬稈物見(jiàn)長(zhǎng)。因此，采用臥式布置型式對(duì)于香蕉莖桿/根茬的粉碎還田是合理有效的。

刀具布置的研究

1.刀輥振動(dòng)分析

空載情況下刀輥高速旋轉(zhuǎn)，受力比較復(fù)雜，可從靜態(tài)分量和動(dòng)態(tài)分量?jī)煞矫鎭?lái)考慮。其中，靜態(tài)分量包括刀輥?zhàn)灾?、軸承支力傳動(dòng)扭矩等；動(dòng)態(tài)分量則指刀軸、刀具及其附件由于旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的離心力?，F(xiàn)有機(jī)型一般具有以下特點(diǎn)：刀軸近似為勻質(zhì)回轉(zhuǎn)件，刀具軸向間距相等，刀具同向間隔角度相等。這些特點(diǎn)可保證刀輥?zhàn)灾丶捌渥饔命c(diǎn)在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中均不改變。軸承支力在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中是變動(dòng)的，實(shí)質(zhì)上，刀輥正是通過(guò)軸承支力使整機(jī)產(chǎn)生振動(dòng)。假如能夠保證動(dòng)態(tài)分量平衡，軸承支力可視為不變量。這樣，刀輥?zhàn)灾亍⑤S承支力、傳動(dòng)扭矩3個(gè)靜態(tài)分量在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中就達(dá)到了平衡。刀軸一般可認(rèn)為是勻質(zhì)回轉(zhuǎn)件，它的離心力可近視為零。因此，減振的關(guān)鍵在于使刀具及其附件的離心力保持平衡。

2.靜平衡與動(dòng)平衡討論

秸稈還田機(jī)的轉(zhuǎn)速一般都較高，由于刀輥不平衡，在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的狀況下會(huì)產(chǎn)生較大的振動(dòng)。在刀軸上合理排列刀片是減振的重要措施。目前掌握的國(guó)內(nèi)外有關(guān)這方面的資料甚少，我們?cè)诜治鼋斩掃€田機(jī)刀片排列以及與之類(lèi)似的還田機(jī)彎刀排列、錘片式粉碎機(jī)錘片排列基礎(chǔ)上，歸納出一些秸稈還田機(jī)刀片排列必須遵循的原則以及一些對(duì)秸稈還田機(jī)工作防振等有利的原則：

（1）空載旋轉(zhuǎn)時(shí)刀軸受力均勻，刀片產(chǎn)生的離心力的合力為零，即徑向受力必須平衡；

（2）軸向相鄰刀片間距以不產(chǎn)生實(shí)際漏切割帶為原則；

（3）軸向相鄰兩刀片徑向夾角要盡量大；

（4）相鄰打擊秸稈的刀片的軸向距離越大越好，以免干擾和堵塞；

（5）所有刀片沿刀軸周向盡量呈等角分布，以使工作平衡，刀軸負(fù)荷均勻；

（6）盡量每次一組刀片打擊秸稈；

（7）制造及裝配要方便；

（8）功率消耗盡量小。

根據(jù)這些原則，進(jìn)一步提出假設(shè)：某一種刀片排列方式能滿(mǎn)足刀片在刀輥軸向上等間分布，而在刀軸周向上等角度分布，并且滿(mǎn)足刀輥空載時(shí)受力均勻、徑向平衡的基礎(chǔ)條件，那么它就是能達(dá)到減振要求的優(yōu)化排列。

3.刀輥振動(dòng)影響因素分析

由于刀軸一般被認(rèn)為是勻質(zhì)回轉(zhuǎn)件，其離心合力可近似為零。工作時(shí)，離心力引起的振動(dòng)是通過(guò)軸承支點(diǎn)傳給整機(jī)的。因此減振的關(guān)鍵，在于使刀具及其附件產(chǎn)生的離心力對(duì)刀軸支點(diǎn)的矩為零。下面對(duì)此進(jìn)行分析：以刀軸右端軸承支點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，以刀軸左起第一把刀的離心力方向?yàn)閄軸正方向，刀軸軸線(xiàn)為Z軸，過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)且垂直于XOZ平面的軸線(xiàn)為Y軸，建立空間直角坐標(biāo)系。如果刀具及其附件的質(zhì)量相等，那么它們產(chǎn)生的離心力也相等。所以，刀輥平衡。因此，還田機(jī)的刀片采用6組刀片對(duì)稱(chēng)分布是刀片分布的較佳布置。

關(guān)于還田機(jī)刀片的探討

為適應(yīng)對(duì)粉碎各類(lèi)作物秸稈的要求，我們研究了多種型式的刀片。在總結(jié)多種刀片結(jié)構(gòu)性能特點(diǎn)的基礎(chǔ)上選擇MII型刀具2種：一種是左彎，一種是右彎，

還田機(jī)切碎刀片是秸稈粉碎還田機(jī)的易損部件，目前國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)工藝多為采用45鋼或65Mn鋼淬火熱處理。作業(yè)時(shí)因工況條件惡劣磨損嚴(yán)重，使用壽命短，我們采用在刃口部高頻感應(yīng)堆焊方法，使粉碎刀片的使用壽命提高2~3倍，提高工作效率12%，耗油率降低12%，自磨刃效果好。

綜上，通過(guò)還田機(jī)的刀具布置、振動(dòng)分析和結(jié)構(gòu)闡述，確認(rèn)了還田機(jī)設(shè)計(jì)在刀具的選擇和安裝分配上的合理性，進(jìn)一步為其他部件的設(shè)計(jì)以及整機(jī)的安裝調(diào)試打下了理論基礎(chǔ)，并且為今后的結(jié)構(gòu)改良提供了理論依據(jù)。

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