油菜收割機側割刀的分析

摘要：本文闡述了側割刀對油菜收割機的重要性,分析對比了國內外的側割刀（電動與非電動），對刀片大小、形式，對側割刀割幅、頻率及功率進行了分析比較。
關鍵詞：油菜收割機側割刀分析
0 引言
我國是世界油菜種植大國，目前我國的油菜種植面積約800萬公頃，其中長江流域佔全國油菜種植面積的70％以上，油菜收割機的發展前景廣闊。而油菜收割機與普通稻麥收割機的明顯區別標誌，就是割台單側或雙側裝備了為分開蔓枝牽連的油菜植株而必需的側割刀（豎割刀）。本文是對側割刀的應用和設計進行分析。
1 概況
側割刀從某種意義上也可稱作油菜割刀。對油菜收割機側割刀的作用及性能好壞的認識，隨著國內油菜收割機的不斷研製開發而逐漸加深。
較早設想研製油菜收割機的上海奉賢農機所，當時的樣機是背負式稻麥收割機的改進機型。它在上海－Ⅲ型稻麥機割台上加裝了較長的分禾板，想增強其收割油菜的分行能力，而未設置側割刀，試驗結果收穫質量不佳，分行不理想,割台損失率大。
2000年初，上海從德國引進的黑格（HEGE）160油菜聯合收割機，該機割台配有雙側割刀，一側由主割刀桿帶動，另一側則由直流電機直接傳動。側割刀由15對光刃動刀片組成。割台的分行能力非常強，(無論植株粗壯的、高的、矮的或是倒伏的)，而油菜分行損失率卻很小。
南通聯合收割機總廠在上海市農機研究所的幫助下，2001年研製的油菜專用割台配有單側側割刀。側割刀形式參考了「黑格160」由15對光刃動刀片組成。割台的分行能力較強。
2002年起我國華東地區不少廠家相繼研製生產了配有單側側割刀的油菜收割機，除了江蘇南通、上海向明還有浙江湖州、浙江台州等。基本上解決了油菜分行的問題。但是在側割刀的結構及刀片的設計選用上，有些認識有待統一。
2 分析比較
2.1 傳動方式
側割刀的傳動方式，有間接傳動和直接傳動兩種。
2.1.1 間接傳動是直接利用原有割台主割刀的動力。主割刀一端靠擺桿傳入動力，另一端通過換向件和鉸接件向側割刀傳遞動力，見圖一。該方法結構簡單，對割台機架要求不高，實施容易，但是主割刀目前只能傳遞一側動力。國內現有側割刀的傳動普遍採用此方法。

圖一2.1.2 直接傳動有電傳動，液壓傳動和機械傳動三種。前兩種方式需要主機單獨提供與側割刀功率匹配的電源或液壓源，后一種是通過割台傳動主軸的帶輪輸出動力給擺輪。直接機械傳動方式只有當主割刀無多餘功率間接傳遞時而為之，實際應用得很少。
圖二圖二是德國引進的電動側割刀的結構圖，其原理較簡單：直流電機通過帶輪減速后，驅動曲軸轉動，而曲軸通過曲軸連桿推拉側割刀做剪切運動。將電機部分換成液壓馬達就成了液壓傳動。液壓和電傳動的特點：1.作業時可實現單獨控制。2.可以滿足割台配置雙側割刀的要求,以解決收割蔓枝植物的開行問題。但是該方法尚未被國內應用的原因，除了要提供獨立電源或液壓源外，對割台機架的設計也提出了較高的要求，不可能在原割台基礎上稍做改動而實現，必須統籌考慮，因此會增加較多成本。但是，隨著國內農機裝備水平的提高，農村生產觀念的轉變，必然會出現對雙側割刀油菜收割機的需求。其中電傳動比液壓傳動容易實施。
2.2 刀片選用
由於側割刀的刀片選用還沒有統一國家標準，生產廠家多各自採用原收割機使用的現成刀片。有用大刀片（GB1211-86光刃動刀片）的，有用小刀片（久保田）的，也有設計自製或定製的。選用大刀片還是小刀片好，從理論分析到實際使用效果來看，有必要達成一個統一認識，便於今后的標準化制定。

圖三是油菜收割機側割刀照片和刀片分析圖。剪切開口的面積即三角形或梯形面積，計算比較簡單，公式省略。而剪切時刀片對枝桿產生的向外推力面積最大，全開口面積分別是大刀片的1.67倍，小刀片（節距50）的2.35倍；半開口面積更是分別達到2.79倍和3.94倍。小刀片（節距50）的開口、開口面積均最小。
Ft=tg(1/2α)×Fj。計算結果列於表一

側割刀剪切開口面積、推力比較表表一
從前面的剪切推力計算公式知道，剪切推力與剪切角成正比，剪切角小，剪切推力也小，有利於剪切。而在剪切力相同的情況下，小刀片的剪切推力只是大刀片的63%。查閱資料得知，所有收割機主切割器的動刀片與定刀片之間的剪切角（包括有齒刀片），都不大於40度。
實際油菜收割效果：選用小刀片（節距76.2）的側割刀，由於剪