视界-详细介绍还田机刀具的研究？

香蕉在同一块地连作多年，会引致土壤肥力减退，某些元素贫乏，病虫害严重，果实产量、质量下降。为了恢复旧蕉园的地力，改善土壤养分，减少病虫危害，很有必要进行轮作。而为了保证作物种植时机，在收蕉后采用机械还田，可节省大量的人力和物力，具有较高的生产率，可为香蕉种植户带来可观的经济效益，并且有效地保护环境。

还田机是功能齐备的还田的专用农业机械，它不但能够处理香蕉杆本身，对香蕉树的根茬也可同时进行处理，并且可在一台机械上（拖拉机）实现还田物直接翻耕入土成肥，而后平整土地，工作效率可达0.3~0.5hm2/h。经还田机作业后的土地无须再进行整理即可实现新一轮的种植，因而真正实现复式作业，具有较好的经济性。

采用秸秆还田机将秸秆粉碎直接还田是一项高效低耗省时省工的有力措施，同时可以保持水土，增加土壤肥料，有利于土地的保护性耕作。还田机刀具是秸秆还田机的主要工作部件，刀片的形状和参数以及刀具的布置和刀辊的型、式对还田机的工作质量及功率消耗有很大的影响。

还田机刀具布置的讨论

秸秆粉碎还田机刀辊（包括刀轴、刀具及附件）的振动危害性非常大，不但影响粉碎性能，而且对整机也有极大的破坏性。例如：悬挂架、机罩开焊开裂、胶带（或链条）拉断或磨损失效等等。影响机具振动的因素很多，如刀辊、传动系、工况等。其中刀具布置的合理性是影响机具振动的重要因素。因此，本文对刀具布置加以研究，以使刀辊的振动减至最小。

按秸秆切碎部件轴的位置分，秸秆切碎还田机可分为卧式切碎还田机和立式切碎还田机2种。卧式秸秆切碎还田机切碎部件在垂直面内做旋转运动，打击秸秆，大多属于无支承式打击切碎，多用于柔韧性差、脆性好的硬秸秆作物。而立式秸秆切碎还田机切碎部件的轴垂直安置，切碎部件在水平面内作旋转运动，切碎秸秆，一般都有动刀和定刀，属于有支承切割，多用于秸秆柔韧性较好、脆性较差的软秸秆作物。

从结构上看，卧式秸秆切碎机甩刀轴是简支架结构，刚性好，转速可较高一些，轴较长。刀片大都采用改进型，数量较多。立式秸秆切碎机轴较短，但属于悬臂架，刚度较差，转速不能很高，对刀平衡要求较高。刀片采用直刀片，数量少，与轴连接简单。从传动机构来看，卧式机一般由动力输出轴输出动力，经一对锥齿轮再经皮带传动或链传动传给甩刀轴。而立式机一般由动力输出轴输出动力，经安全离合器和一对锥齿轮后直接传给甩刀轴。从生产成本来看，卧式机型传动机构较复杂，刀片数量较多，而立式机型要有安全离合器，故二者成本差不多或卧式机型稍高一些。当立式机采用双轴时要增加一到两级动力传动结构，也相对较为复杂，成本高于卧式机型。从使用场合来看，立式机多用于稻麦或草丛等较矮的作物，而卧式机可用于各种作物，以用于高秆、硬秆物见长。因此，采用卧式布置型式对于香蕉茎杆/根茬的粉碎还田是合理有效的。

刀具布置的研究

1.刀辊振动分析

空载情况下刀辊高速旋转，受力比较复杂，可从静态分量和动态分量两方面来考虑。其中，静态分量包括刀辊自重、轴承支力传动扭矩等；动态分量则指刀轴、刀具及其附件由于旋转而产生的离心力。现有机型一般具有以下特点：刀轴近似为匀质回转件，刀具轴向间距相等，刀具同向间隔角度相等。这些特点可保证刀辊自重及其作用点在旋转过程中均不改变。轴承支力在旋转过程中是变动的，实质上，刀辊正是通过轴承支力使整机产生振动。假如能够保证动态分量平衡，轴承支力可视为不变量。这样，刀辊自重、轴承支力、传动扭矩3个静态分量在旋转过程中就达到了平衡。刀轴一般可认为是匀质回转件，它的离心力可近视为零。因此，减振的关键在于使刀具及其附件的离心力保持平衡。

2.静平衡与动平衡讨论

秸秆还田机的转速一般都较高，由于刀辊不平衡，在高速运转的状况下会产生较大的振动。在刀轴上合理排列刀片是减振的重要措施。目前掌握的国内外有关这方面的资料甚少，我们在分析秸秆还田机刀片排列以及与之类似的还田机弯刀排列、锤片式粉碎机锤片排列基础上，归纳出一些秸秆还田机刀片排列必须遵循的原则以及一些对秸秆还田机工作防振等有利的原则：

（1）空载旋转时刀轴受力均匀，刀片产生的离心力的合力为零，即径向受力必须平衡；

（2）轴向相邻刀片间距以不产生实际漏切割带为原则；

（3）轴向相邻两刀片径向夹角要尽量大；

（4）相邻打击秸秆的刀片的轴向距离越大越好，以免干扰和堵塞；

（5）所有刀片沿刀轴周向尽量呈等角分布，以使工作平衡，刀轴负荷均匀；

（6）尽量每次一组刀片打击秸秆；

（7）制造及装配要方便；

（8）功率消耗尽量小。

根据这些原则，进一步提出假设：某一种刀片排列方式能满足刀片在刀辊轴向上等间分布，而在刀轴周向上等角度分布，并且满足刀辊空载时受力均匀、径向平衡的基础条件，那么它就是能达到减振要求的优化排列。

3.刀辊振动影响因素分析

由于刀轴一般被认为是匀质回转件，其离心合力可近似为零。工作时，离心力引起的振动是通过轴承支点传给整机的。因此减振的关键，在于使刀具及其附件产生的离心力对刀轴支点的矩为零。下面对此进行分析：以刀轴右端轴承支点为坐标原点，以刀轴左起第一把刀的离心力方向为X轴正方向，刀轴轴线为Z轴，过坐标原点且垂直于XOZ平面的轴线为Y轴，建立空间直角坐标系。如果刀具及其附件的质量相等，那么它们产生的离心力也相等。所以，刀辊平衡。因此，还田机的刀片采用6组刀片对称分布是刀片分布的较佳布置。

关于还田机刀片的探讨

为适应对粉碎各类作物秸秆的要求，我们研究了多种型式的刀片。在总结多种刀片结构性能特点的基础上选择MII型刀具2种：一种是左弯，一种是右弯，

还田机切碎刀片是秸秆粉碎还田机的易损部件，目前国内的生产工艺多为采用45钢或65Mn钢淬火热处理。作业时因工况条件恶劣磨损严重，使用寿命短，我们采用在刃口部高频感应堆焊方法，使粉碎刀片的使用寿命提高2~3倍，提高工作效率12%，耗油率降低12%，自磨刃效果好。

综上，通过还田机的刀具布置、振动分析和结构阐述，确认了还田机设计在刀具的选择和安装分配上的合理性，进一步为其他部件的设计以及整机的安装调试打下了理论基础，并且为今后的结构改良提供了理论依据。

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