圆盘式茎秆切割试验台的设计制作[摘PAGE\#"'页：'#''"页：1要]介绍了圆盘式茎秆切割试验台的设计制作及工作原理，讨论了试验台结构参数对临界切割速度的影响，以及设计制作中存在的问题和实验操作步骤。[关健词]茎秆切割；试验台；设计制作。在农业机械、畜牧机械以及以其它以农作物茎秆为生产原料工业机械设备的设计过程中经常遇到茎秆切割器的设计问题，需要确定一些设计参数，从设计者角度而言，获取设计参数最好的方法是实验，为此我们设计制作了圆盘式茎秆切割试验台，以解决实验问题。试验台的用途主要用于各种农作物和经济作物的茎秆切割实验，在得到整齐割茬断面的基础上，通过对实验数据的计算可得出切割临界切割速度、切割功率。试验台的构造与原理2．1试验台的构造：见图1。图1圆盘式茎秆切割试验台的构造与原理简图1.锁销开关2.切割物支撑平板3.作物茎秆4.割刀5.割刀夹持器（倾角调节器）6.刀盘7.驱动盘8.平衡重块9.微调平衡重块10.砝码盘11.机架.12绳索2．2试验台的工作原理：割刀4通过刀片夹持器(倾角调节器)5用螺丝固定在刀盘6上,并可相对刀盘半径线做0°~60°的倾角调整，用于各种切割方式的实验。刀盘6与驱动盘7用螺丝固定在一起,依靠砝码重力通过绳索12驱动。作物茎秆3用茎秆夹持器固定在切割支撑平板2上。锁销开关1用来控制锁销卡住割刀夹持器固定螺丝使割刀处于启动初始位置，打开锁销开关刀盘在重力驱动下开始转动，完成切割实验。试验台的总体设计：如图1所示，将试验台工作部件的运动设计为圆周运动，目的是为了减小试验机的设计尺寸和便于实现各种切割方式的实验。3．1割刀运动分析：于由割刀作圆周运动，切割过程中在圆弧法线方向一定存在法向速度。但是由于切割行程AB很小，而切割点的半径R很大，二者相差数十倍，可以认为切割行程是直线运动。其理论分析如下：见图2。图2割刀运动分析在切割点处刃口走过的弧线长度AB=s=Rx,与弧长AB对应的的弦长=则：式中：x――为圆心角(弧度)；R――切割点的半径（mm）；理论分析证明当时,弧长AB等于弦长，切割运动迹线趋向直线。3．2刀盘及驱动盘的设计：刀盘直径φ2≥320(mm)为宜，厚度δ=2（mm），材料为铝合金板材。驱动盘直径φ1≥φ2(mm)，材料为尼龙。目的是减轻重量。刀盘安装高度（机架立柱）为760（mm）。3．3刀盘平衡设计：因为切割刀片和刀片夹持器（倾角调节器）安装在刀盘的边缘，再加上实验时要经常调节刃口倾角，所以破坏了刀盘原来的平衡。不平衡的刀盘在重力的驱动下转动，转速就更加不匀，严重影实验的准确程度。但切割试验不是连续的，所以只需做静平衡就足以。制作时在与刀片夹持器相对应180°的方向上加一形状相同重量相等的配重，再加一微调平衡块可达到平衡目的。4．3试验台操作方法：首先用锁销卡住刀盘，使割刀位于切割物支撑平板下方启动位置。然后将试验用的作物茎秆夹在切割物支撑平板上，再选择适当重量的砝码放入砝码盘中，打开锁销开关，砝码由一定高度下降时克服刀盘轴承磨擦阻力带动驱动盘及刀盘作顺时针转动，刀片旋转一周行至切割物支撑平板上方时，具有一定速度的割刀即以该速度切割茎秆。若改变砝码重量就能得到不同的切割速度。当速度过低时，茎秆切不断，或者是拉弯折断，或者是切割断面参差不齐等。这时应增加砝码重量，以增加切割速度，直至茎秆切割断面整齐为止。此时的切割速度即为临界切割速度。码重量与切割速度的关系：设计时砝码下落高度应稍大于驱动盘周长，为一定值。当刀盘轴承磨擦阻力不变时，用增减砝码重量的办法来增减切割速度，重量大速度快，重量小速度慢。砝码由静止开始下落，直到割刀割断茎秆为止，它所减少的势能必然要转变为动能，我们利用动能守衡定理即可求出切割速度。4．1动能部分：砝码的势能；刀盘、包括驱动盘刀片、刀片夹持器、倾角调节器、配重平衡块等在内的旋转动能，还有绳索的动能。4．2磨擦损失部分：刀盘轴与轴承的磨擦损失，绳索弯曲与展开时的内磨擦损失功（N·m/s）。用能量守衡公式来表示：（1）式中：G1——砝码的重量（包括砝码盘）（Kg）；H——砝码的下落高度，H≥2πR1（m）；J0——刀盘及驱动盘等旋转件的转动惯量（Nf·m·R2）；ω——切断茎秆时刀盘的角速度（φ/t）；F——克服刀盘轴与轴承的磨擦力使刀盘开始转动的砝码重量（kg）；P。——绳索弯曲与展开时的内磨擦损失损失的功（N·m）；g——重力加速度（m/S2）；公式右边第三，绳索内磨擦损失损失的功，因绳索很细很轻，数值很小为简化计算，可忽略不计，则公式（1）简化为：（2）又∵；式中：——切断茎秆时砝码下落速度（m/s）；R1——驱动盘半径（m）；R2——刀盘半径（m）；