CN105960954A - 一种打捆机捡拾切割刀 - Google Patents

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Abstract

一种打捆机捡拾切割刀属农业机械技术领域，本发明中刀片Ⅰ和刀片Ⅱ上部经轴销固接于套管两端，刀片Ⅰ和刀片Ⅱ为对称结构，其中刀片Ⅰ的轮廓由拾抛面曲线MN、导风面横截面曲线RQ、直线MS、曲线SET和直线TQ构成，且直线TQ的T点与曲线SET的T点重合，直线TQ的Q点与导风面横截面曲线RQ的Q点重合，直线MS的S点与曲线SET的S点重合，拾抛面曲线MN的M点与直线MS的M点重合；采用本发明能在切割同时完成秸秆抛送，有效提高秸秆的捡净度，还能解决切割刀片的磨损问题、减少机具的动力损失，且作业噪音小。

Description

一种打捆机捡拾切割刀
技术领域
本发明属于农业机械技术领域，具体涉及一种打捆机捡拾切割刀。
背景技术
目前市场上针对于玉米等硬质秸秆的打捆机刀片多是采用秸秆粉碎还田机的刀片，这些刀片大致分为锤爪型、直刀型和甩刀型及其改进等。
锤爪型在定刀的配合下进行粉碎作业，它依靠高速旋转实现秸秆的抓取。锤爪型刀片在转动过程中的转动惯量较大，加剧了机具的震动，导致机具平稳性下降，相比其它刀片风阻要大很多，动力消耗大，锤爪磨损比较严重。
直刀型在工作时，采用一组三片刀片对秸秆进行切削，增加了刀片的数量和整机的磨损，从而增加了粉碎成本，同时增加了刀片的数量也增加了刀片与秸秆的接触面积，从而增加了功耗。
甩刀型及其改进型在作业时线速度比锤爪型稍低，在没有定刀配合的情况下能够进行粉碎作业。缺点是受制造材料和工艺的限制，现有的刀片磨损较严重，刀片先接触地的一角易磨损成圆弧形，削弱刀片作业时对秸秆的切削能力，从而降低粉碎效果，这样刀片的使用寿命非常有限。
这几种刀型在设计时，主要考虑刀片粉碎秸秆功能，秸秆越细碎越好，存在重复切割现象，粉碎后秸秆直接抛向地面，对其抛送轨迹考虑不多，而秸秆捡拾打捆机在切碎秸秆的同时还要将秸秆捡拾干净，并抛向成捆腔室进行打捆作业，因此，秸秆还田机刀片并不能直接适用，需要对其优化改进。
发明内容
为了克服其他秸秆粉碎还田刀在工作过程中，捡拾效果不好，抛扔秸秆回落，重复切割，动力消耗大，刀片磨损严重等缺点，本发明的目的在于提供一种捡拾净度高、切碎效果好、抛送能力强、动力消耗小的一种打捆机捡拾切割刀。
本发明由轴销1、套管2、刀片Ⅰ3和刀片Ⅱ4组成，其中刀片Ⅰ3和刀片Ⅱ4上部通孔经轴销1固接于套管2两端；套管2为空心圆柱体，圆柱体长L为：2.5cm≤L≤3.5cm、外径D为：3.5cm≤D≤4.5cm、内径d为：3cm≤d≤4cm；轴销1为标准件，其直径d为：2.5cm≤d≤2.9cm，长度l为：13cm≤l≤15cm；刀片Ⅰ3和刀片Ⅱ4为对称结构，刀片Ⅰ3和刀片Ⅱ4的整刀厚度均为6mm；刀片Ⅰ3的轮廓由拾抛面曲线MN、导风面横截面曲线RQ、直线MS、曲线SET和直线TQ构成，且直线TQ的T点与曲线SET的T点重合，直线TQ的Q点与导风面横截面曲线RQ的Q点重合，直线MS的S点与曲线SET的S点重合，拾抛面曲线MN的M点与直线MS的M点重合；刀片Ⅱ4由抛拾面曲线mn、导风面横截面曲线rq、直线ms、曲线set和直线tq构成，且直线tq的t点与曲线set的t点重合，直线tq的q点与导风面横截面曲线rq的q点重合，直线ms的s点与曲线set的s点重合，拾抛面曲线mn的m点与直线ms的m点重合；且直线MS和直线ms长均为160mm，直线TQ和直线tq长均为480mm。
所述的拾抛刃线MN的方程为：
z＝-0.0072x4+0.2514x3-1.4529x2-9.6921x+16.06 (1)
z＝-1E-08y4-1E-05y3-0.003y2-0.2336y (2)
(1)式中：x的取值范围为0≤x≤16,z的取值范围为-56≤z≤47；
(2)式中：y的取值范围为-162≤y≤-300,z的取值范围为-1≤z≤14；
所述的导风面横截面曲线RQ的方程为：
y＝1.2546x2-0.8263x+5
式中：x的取值范围为0≤x≤9，y的取值范围为5≤y≤99；
所述的曲线SET为圆弧，圆弧角φ为167°，半径R为35mm；
所述的直线MS与圆弧SET相切于S点；所述的直线QT与圆弧SET相切于T点。
所述的拾抛刃线mn的方程为：
z＝-0.0072x4-0.2514x3-1.4529x2+9.6921x+16.06 (3)
z＝-1E-08y4-1E-05y3-0.003y2-0.2336y (4)
(3)式中：x的取值范围为-16≤x≤0,z的取值范围为-56≤z≤47；
(4)式中：y的取值范围为-162≤y≤-300,z的取值范围为-1≤z≤14；
所述导风面横截面曲线rq的方程为：
y＝1.2546x2+0.8263x+5
式中：x的取值范围为-9≤x≤0，y的取值范围为5≤y≤99；
所述的曲线set为圆弧，圆弧角φ为167°，半径r为35mm；
所述的直线ms与圆弧set相切于s点；所述的直线qt与圆弧set相切于t点。
具有拾抛刃线MN(mn)的刀片，其优点是：刃线两端与端面平滑过渡，消减刀片内部的残余应力，刃线增加了刀片作用部位的宽度，有效延长刀片的使用寿命，有利于地面秸秆的捡拾，提高捡拾净度，粉碎的秸秆沿着刃线曲线的切速度方向，被精确甩抛到打捆腔室内。
具有导风面横截面曲线RQ(rq)的刀片其优点是：趋近螺旋桨叶片曲线的RQ和rq曲线，在捡拾秸秆时施加风送作用，增加风力输送，可提高抛送秸秆能力，避免秸秆回落二次切割，减少动力消耗。
所述的刀片Ⅰ3由厚度为6mm的平刀沿TQ弯折形成，弯折角度θ为5°～6°,折弯时从刀柄到导风面横截面RQ为平滑过渡；刀片Ⅱ4由厚度为6mm的平刀沿tq弯折形成，弯折角度θ为5°～6°,折弯时从刀柄到导风面横截面rq为平滑过渡。
所述的刀片Ⅰ3和刀片Ⅱ4均对称开刃，其刃角δ为80°～85°，mr为刀片Ⅰ3两条开口刃线中的一条，MR为刀片Ⅱ4两条开口刃线中的一条。
所述的刀片Ⅰ(3)和刀片Ⅱ(4)的材料为65Mn钢；套管(2)的材料为聚四氟乙烯。
采用聚四氟乙烯(PTFE)材料的套管(2)有以下优点：四氟乙烯耐高温，耐摩擦，有效减少刀片与套管之间的磨损，增加刀片寿命，可减少噪音污染，同时刀片Ⅰ3和刀片Ⅱ4间的稳定间距，起到了良好的秸秆切碎效果；高速旋转时刀片间产生向上的风送力，可保持稳定的风送风场，对刀片Ⅰ3和刀片Ⅱ4旋转动平衡，保证作业间隙及实现作业功能起到至关重要的作用。
采用本发明能在切割同时完成秸秆抛送，有效提高秸秆的捡净度，还能解决切割刀片的磨损问题、减少机具的动力损失，且作业噪音小。
附图说明
图1为打捆机捡拾切割刀结构示意图
图2为打捆机捡拾切割刀仰视图
图3为打捆机捡拾切割刀正视图
图4为刀片Ⅱ侧视图
图5为刀片Ⅰ侧视图
图6为图5中A-A截面视图
图7为图5中B-B截面视图
图8为套管示意图
图9为刀片Ⅰ刃线MN在XZ坐标示意图
图10为刀片Ⅱ刃线mn在XZ坐标示意图
图11为刀片Ⅰ和刀片Ⅱ刃线MN和刃线mn在YZ坐标示意图
图12为刀片Ⅰ曲线RQ的散点拟合意图
图13为刀片Ⅱ曲线rq的散点拟合意图
其中：1.轴销 2.套管 3.刀片Ⅰ 4.刀片Ⅱ
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的结构和具体内容作进一步说明。
如图1所示，本发明由轴销1、套管2、刀片Ⅰ3和刀片Ⅱ4组成，其中刀片Ⅰ3和刀片Ⅱ4上部通孔经轴销1固接于套管2两端；套管2为空心圆柱体，圆柱体长L为：2.5cm≤L≤3.5cm、外径D为：3.5cm≤D≤4.5cm、内径d为：3cm≤d≤4cm；轴销1为标准件，其直径d为：2.5cm≤d≤2.9cm，长度l为：13cm≤l≤15cm；刀片Ⅰ3和刀片Ⅱ4为对称结构，刀片Ⅰ3和刀片Ⅱ4的整刀厚度均为6mm；刀片Ⅰ3的轮廓由拾抛面曲线MN、导风面横截面曲线RQ、直线MS、曲线SET和直线TQ构成，且直线TQ的T点与曲线SET的T点重合，直线TQ的Q点与导风面横截面曲线RQ的Q点重合，直线MS的S点与曲线SET的S点重合，拾抛面曲线MN的M点与直线MS的M点重合；刀片Ⅱ4由抛拾面曲线mn、导风面横截面曲线rq、直线ms、曲线set和直线tq构成，且直线tq的t点与曲线set的t点重合，直线tq的q点与导风面横截面曲线rq的q点重合，直线ms的s点与曲线set的s点重合，拾抛面曲线mn的m点与直线ms的m点重合；且直线MS和直线ms长均为160mm，直线TQ和直线tq长均为480mm。
图1为一种打捆机捡拾切割刀的结构示意图，图3通过仰视显示了刀片的断面结构，主要阐述一种具有导风作用的曲线RQ和rq，
所述的拾抛刃线MN的方程为：
z＝-0.0072x4+0.2514x3-1.4529x2-9.6921x+16.06 (1)
z＝-1E-08y4-1E-05y3-0.003y2-0.2336y (2)
(1)式中：x的取值范围为0≤x≤16,z的取值范围为-56≤z≤47；
(2)式中：y的取值范围为-162≤y≤-300,z的取值范围为-1≤z≤14；
所述的导风面横截面曲线RQ的方程为：
y＝1.2546x2-0.8263x+5
式中：x的取值范围为0≤x≤9，y的取值范围为5≤y≤99；
所述的曲线SET为圆弧，圆弧角φ为167°，半径R为35mm；
所述的直线MS与圆弧SET相切于S点；所述的直线QT与圆弧SET相切于T点。
所述的拾抛刃线mn的方程为：
z＝-0.0072x4-0.2514x3-1.4529x2+9.6921x+16.06 (3)
z＝-1E-08y4-1E-05y3-0.003y2-0.2336y (4)
(3)式中：x的取值范围为-16≤x≤0,z的取值范围为-56≤z≤47；
(4)式中：y的取值范围为-162≤y≤-300,z的取值范围为-1≤z≤14；
所述导风面横截面曲线rq的方程为：
y＝1.2546x2+0.8263x+5
式中：x的取值范围为-9≤x≤0，y的取值范围为5≤y≤99；
所述的曲线set为圆弧，圆弧角φ为167°，半径r为35mm；
所述的直线ms与圆弧set相切于s点；所述的直线qt与圆弧set相切于t点。
图2导风面曲线RQ(rq)与直升机螺旋桨叶片功能相似，在打捆机作业时，垂直刀片方向产生风送力，通过对称刀片配合使用，加强秸秆的抛送效果，同时减小刀片直接作业于秸秆上的拾抛力，减少刀片作业区域所受磨损，延长刀片使用寿命。
图4和图5为刀片Ⅱ和刀片Ⅰ的侧视图，其刃端宽柄部窄的刀片结构在旋转时增加动能，用较少的能耗就可达到相同的打碎捡拾效果，位于作业区域的刃线MN可以增加切碎力，提高秸秆捡拾抛送效果，刀片生产时，刀柄与刀身接触处为一体折弯，折弯处为平滑过渡，无较强应力变化，保证了刀片的强度要求。
图6和图7分别为对抛拾面在刃线MN之间进行全剖面A-A和B-B，从剖面可看出刀片拾抛面刃线M点到N点剖面曲线弯曲程度越高，最后形成导风面横截面曲线RQ(rq)。图1中刃线MN和mn的长度近似等于秸秆在刀片上的滑移长度，更加利于秸秆的抛扔。
本发明的打捆机捡拾切割刀采用65Mn钢锻压制成，分刀片Ⅰ3和刀片Ⅱ4，为一组安装于同一刀座上，可使机具动平衡，其导风面相对指向内侧,有利于形成稳定风场；24个刀座呈螺线形4组排布在工作幅宽为2000mm(3行)的机具刀辊上，每组6个刀座；刀辊为空心圆柱，其外径R为100mm，内径r为90mm，刀辊工作最低转速约为1700r/min；机具应由80马力以上拖拉机传动进行玉米秸秆捡拾作业，进行多次测定，测得各项指标的结果为：秸秆总损失率0.9％(≤2％)，打捆密度136.8kg/m3(≥115kg/m3)，吨秸秆耗油量0.65kg/t(≤0.9kg/t),刀片平均寿命(MTTF)126h(≥100h)，均超过国家标准的规定(括号内为国家行业标准要求的数值)。
与秸秆粉碎还田机的垂刀型刀片相比，本发明的打捆机捡拾切割刀刀片的风阻小，风场稳定，在高速旋转时风力较大，能够很好地起到风送作用，减少秸秆回落，节约机具动力消耗；刀具与秸秆接触面积小，可降低刀片的磨损，延长其使用寿命；相比于直刀型刀片，本发明的打捆机捡拾切割刀刀片可减少换刀成本，切割粉碎效果较好，具有风送作用，减少拾抛力；相比于甩刀型刀片，本发明的打捆机捡拾切割刀刀片增加切割抛拾作业幅宽约30％，减少刀片的磨损，延长其使用寿命，节约成本，刀片质量较小，刃线MN与刃线mn可使捡抛秸秆更流顺，同时增加捡拾净度和抛送精确度，能有效降低秸秆的捡拾损失率。

Claims (6)

1.一种打捆机捡拾切割刀，其特征在于:由轴销(1)、套管(2)、刀片Ⅰ(3)和刀片Ⅱ(4)组成，其中刀片Ⅰ(3)和刀片Ⅱ(4)上部通孔经轴销(1)固接于套管(2)两端；套管(2)为空心圆柱体，圆柱体长L为：2.5cm≤L≤3.5cm、外径D为：3.5cm≤D≤4.5cm、内径d为：3cm≤d≤4cm；轴销(1)为标准件，其直径d为：2.5cm≤d≤2.9cm，长度l为：13cm≤l≤15cm；刀片Ⅰ(3)和刀片Ⅱ(4)为对称结构，刀片Ⅰ(3)和刀片Ⅱ(4)的整刀厚度均为6mm；刀片Ⅰ(3)的轮廓由拾抛面曲线MN、导风面横截面曲线RQ、直线MS、曲线SET和直线TQ构成，且直线TQ的T点与曲线SET的T点重合，直线TQ的Q点与导风面横截面曲线RQ的Q点重合，直线MS的S点与曲线SET的S点重合，拾抛面曲线MN的M点与直线MS的M点重合；刀片Ⅱ(4)由抛拾面曲线mn、导风面横截面曲线rq、直线ms、曲线set和直线tq构成，且直线tq的t点与曲线set的t点重合，直线tq的q点与导风面横截面曲线rq的q点重合，直线ms的s点与曲线set的s点重合，拾抛面曲线mn的m点与直线ms的m点重合；且直线MS和直线ms长均为160mm，直线TQ和直线tq长均为480mm。
2.按权利要求1所述的打捆机捡拾切割刀，其特征在于:所述的拾抛刃线MN的方程为：
z＝-0.0072x4+0.2514x3-1.4529x2-9.6921x+16.06 (1)
z＝-1E-08y4-1E-05y3-0.003y2-0.2336y (2)
(1)式中：x的取值范围为0≤x≤16,z的取值范围为-56≤z≤47；
(2)式中：y的取值范围为-162≤y≤-300,z的取值范围为-1≤z≤14；
所述的导风面横截面曲线RQ的方程为：
y＝1.2546x2-0.8263x+5
式中：x的取值范围为0≤x≤9，y的取值范围为5≤y≤99；
所述的曲线SET为圆弧，圆弧角φ为167°，半径R为35mm；
所述的直线MS与圆弧SET相切于S点；所述的直线QT与圆弧SET相切于T点。
3.按权利要求1所述的打捆机捡拾切割刀，其特征在于:所述的拾抛刃线mn的方程为：
z＝-0.0072x4-0.2514x3-1.4529x2+9.6921x+16.06 (3)
z＝-1E-08y4-1E-05y3-0.003y2-0.2336y (4)
(3)式中：x的取值范围为-16≤x≤0,z的取值范围为-56≤z≤47；
(4)式中：y的取值范围为-162≤y≤-300,z的取值范围为-1≤z≤14；
所述导风面横截面曲线rq的方程为：
y＝1.2546x2+0.8263x+5
式中：x的取值范围为-9≤x≤0，y的取值范围为5≤y≤99；
所述的曲线set为圆弧，圆弧角φ为167°，半径r为35mm；
所述的直线ms与圆弧set相切于s点；所述的直线qt与圆弧set相切于t点。
4.按权利要求1所述的打捆机捡拾切割刀，其特征在于：所述的刀片Ⅰ(3)由厚度为6mm的平刀沿TQ弯折形成，弯折角度θ为5°～6°,折弯时从刀柄到导风面横截面RQ为平滑过渡；刀片Ⅱ(4)由厚度为6mm的平刀沿tq弯折形成，弯折角度θ为5°～6°,折弯时从刀柄到导风面横截面rq为平滑过渡。
5.按权利要求1所述的打捆机捡拾切割刀，其特征在于：所述的刀片Ⅰ(3)、刀片Ⅱ(4)均对称开刃，其刃角δ为80°～85°，mr为刀片Ⅰ(3)两条开口刃线中的一条，MR为刀片Ⅱ(4)两条开口刃线中的一条。
6.按权利要求1所述的打捆机捡拾切割刀，其特征在于：所述的刀片Ⅰ(3)和刀片Ⅱ(4)的材料为65Mn钢；套管(2)的材料为聚四氟乙烯。
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