微型稻田旋耕機(jī)的設(shè)計(jì)【含圖紙】
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第一章 概述大田的耕作機(jī)械主要有鏵式犁和旋耕機(jī)兩種。傳統(tǒng)的耕作方式是三年一深耕(犁耕)、一年一旋耕(淺耕)。旋耕機(jī)由于具有耕地和耙地的雙重作用,在耕地機(jī)械中占有重要的地位。旋耕機(jī)是一種由動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的土壤耕作機(jī)械,旋耕機(jī)的耕作部件為旋耕刀輥,是由多把旋耕刀在刀軸上按螺旋線排列而成。旋耕機(jī)于19世紀(jì)中葉問(wèn)世,但直到本世紀(jì)20年代歐洲研制成功直角旋耕刀以后,旋耕機(jī)才在歐洲旱地得到推廣使用,日本二戰(zhàn)之后為了盡快恢復(fù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展,決定從歐美引進(jìn)旋耕機(jī)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。由于日本大多為水田,直角形旋耕刀不適宜于進(jìn)行水田耕作。一大批日本學(xué)者開(kāi)始致力于水田用旋耕刀的研究,如吉田富穗、松尾昌樹(shù)、坂井純等人研制出了旋耕彎刀,成功地解決了刀軸纏草等問(wèn)題。旋耕彎刀的刃口曲線的要求是:彎刀耕作時(shí),先由側(cè)切刃沿縱向切削土壤,并且是由離軸心較近的刃口開(kāi)始切割,由近及遠(yuǎn),最后由正切刃橫向切開(kāi)土壤。這種切削過(guò)程可以把草莖及殘茬壓向未耕地,進(jìn)行有支持切割,草莖及殘茬即使不被切斷,也可以利用刃口曲線的合理形狀使其從端部滑離彎刀,彎刀不致于纏草。這樣,彎刀適合于在多草莖的水田耕作。能達(dá)到這種要求的刃口曲線有阿基米德螺線、等角對(duì)數(shù)螺線、正弦指數(shù)曲線等,其中,阿基米德螺線應(yīng)用最廣。旋耕機(jī)切土、碎土能力強(qiáng),一次旋耕能夠達(dá)到一般犁耙作業(yè)幾次的碎土效果,耕后地表平整、松軟,能滿(mǎn)足精耕細(xì)作要求,且縮短工序間隔,有利于搶農(nóng)時(shí)抗旱保墑,減少拖拉機(jī)進(jìn)地次數(shù),減輕對(duì)土壤壓實(shí),減少能源消耗,降低作業(yè)成本,減少機(jī)具投資,提高機(jī)具利用率,加之近年來(lái)國(guó)內(nèi)還田技術(shù)和免耕少耕技術(shù)的推廣應(yīng)用,旋耕機(jī)得到了迅猛發(fā)展,已成為拖拉機(jī)的主要配套機(jī)具之一。第二章 對(duì)旋耕機(jī)的展望及發(fā)展現(xiàn)狀2.1對(duì)旋耕機(jī)的展望現(xiàn)有旋耕機(jī)產(chǎn)品雖然在理論上可以配套58.873.5kw的拖拉機(jī),但實(shí)際上因受傳動(dòng)系統(tǒng)強(qiáng)度及結(jié)構(gòu)尺寸、機(jī)架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的限制,配套合理范圍僅達(dá)48kw的拖拉機(jī);耕深亦局限在旱耕1216cm,水耕1418cm。因此,現(xiàn)有旋耕機(jī)產(chǎn)品在品種上尚有大型和深耕型的缺門(mén)。20世紀(jì)90年代以來(lái),為適應(yīng)市場(chǎng)需要,有些企業(yè)試圖開(kāi)發(fā)大型旋耕機(jī),但因水平有限,僅采用原有產(chǎn)品外延放大和堆砌材料的方法,沒(méi)有著重結(jié)構(gòu)的改進(jìn)和參數(shù)的優(yōu)化,因而走了彎路。結(jié)合各種因素分析,今后旋耕機(jī)應(yīng)向以下幾個(gè)方向發(fā)展。 隨著水稻集約化、規(guī)?;a(chǎn)的發(fā)展,水田耕整用寬幅高速型旋耕機(jī)成為發(fā)展方面。水田土壤含水率高,抗剪切、抗壓強(qiáng)度特別低,附著力、外摩擦力也接近為零,切土部件與土壤之間存在潤(rùn)滑水膜。因此,大塊水田使用大型拖拉機(jī)旋耕機(jī)組水耕時(shí),為充分發(fā)揮其功率,實(shí)現(xiàn)高效率、高效益,需要工作幅寬3m以上的寬幅旋耕機(jī)。但寬幅又受到道路行駛和入庫(kù)停機(jī)不便的制約,解決途徑有二:一是旋耕機(jī)采用寬度伸縮或折疊式結(jié)構(gòu);二是采用適中的幅寬,提高作業(yè)速度,從現(xiàn)有的25km/h提高到48km/h。為滿(mǎn)足以上要求,需要改進(jìn)旋耕機(jī)及工作部件的結(jié)構(gòu)和參數(shù),研制寬幅高速旋耕機(jī)及滅茬、旋耕、旋耙和深施化肥的復(fù)式作業(yè)機(jī)械。 大中型拖拉機(jī)具有強(qiáng)勁的動(dòng)力輸出、較大的犖引力和懸掛提升能力,為配套旱地耕作型聯(lián)合作業(yè)提供了先決條件。而旋耕機(jī)作為驅(qū)動(dòng)型耕作機(jī)械,易于更換和附加工作部件,形成滅茬、深松、碎土、做畦、起壟、開(kāi)溝、精量半精量播種、深施化肥、鋪膜、鎮(zhèn)壓和噴藥等多項(xiàng)作業(yè)的結(jié)構(gòu)緊湊的聯(lián)合作業(yè)機(jī)組,大幅度提高了生產(chǎn)效率,降低了作業(yè)成本。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有小批量生產(chǎn)和投放市場(chǎng)的系列旋耕復(fù)式作業(yè)機(jī)具主要配套中型拖拉機(jī),在型機(jī)具尚待研制開(kāi)發(fā)。 深耕型旋耕機(jī)耕深一般不超過(guò)20cm。為了滿(mǎn)足增厚土壤熟化層、改善深層透氣性以及栽培薯類(lèi)、根莖類(lèi)作物需要深耕的農(nóng)藝要求,近年來(lái)國(guó)外開(kāi)發(fā)了全幅深旋耕機(jī)和間隔窄幅深旋耕機(jī),耕深達(dá)到3060cm或90120cm。國(guó)內(nèi)該型產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)剛起步,目前已經(jīng)批出加深型中間傳動(dòng)臥式旋耕機(jī),耕深達(dá)30cm。加大旋耕深度的主要難點(diǎn)是引起動(dòng)力機(jī)作業(yè)負(fù)荷和功率消耗急劇增大,機(jī)械強(qiáng)度不足和機(jī)組功率不平衡。而大功率拖拉機(jī)具有雙速獨(dú)立動(dòng)力輸出軸,可以全功率輸出,同時(shí)具有多個(gè)慢速擋以及爬行擋,這也為配套深耕旋耕機(jī)提供了條件。臥式深耕旋耕機(jī)在國(guó)內(nèi)外正處于轉(zhuǎn)型期,而國(guó)內(nèi)專(zhuān)家學(xué)者認(rèn)為反轉(zhuǎn)旋耕是一種大有前途的耕耘方式,潛土逆轉(zhuǎn)應(yīng)用在深耕旋耕機(jī)上將更能體現(xiàn)其優(yōu)越性,目前需進(jìn)一步開(kāi)展這方面的研究工作,完善理論,積累經(jīng)驗(yàn),開(kāi)發(fā)出成功的產(chǎn)品。 現(xiàn)在旋耕機(jī)的研究另外兩個(gè)熱點(diǎn)是,一個(gè)是國(guó)家今年提出可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略,降低污染和資源重用已成為當(dāng)前農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)的最終目的。秸桿還田無(wú)疑是一個(gè)重要的研究方向,其中已出現(xiàn)了反轉(zhuǎn)滅茬旋耕機(jī)等新的旋耕機(jī)機(jī)型。另一個(gè)熱點(diǎn)是隨著溫室技術(shù)的發(fā)展,農(nóng)村已大力推廣大棚的使用,如太原北郊蔬菜辦已提出很多優(yōu)惠政策來(lái)吸引菜農(nóng)使用大棚。這樣,小型大棚機(jī)械的研制成為目前的研究重點(diǎn)。據(jù)報(bào)道,日本已研制出重量?jī)H為8.6公斤的小型旋耕機(jī),婦女都可以使用。2.2旋耕機(jī)的的發(fā)展現(xiàn)狀2.2.1國(guó)外旋耕機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀縱觀國(guó)外旋耕機(jī)現(xiàn)狀,由于拖拉機(jī)功率的提高,具有水平軸旋耕部件的旋耕機(jī)更加先進(jìn)、合理,大大提高了旋耕機(jī)生產(chǎn)率。上世紀(jì)90年代前國(guó)外旋耕機(jī)的技術(shù)參數(shù)如下頁(yè)表所示。從表列出的國(guó)外大公司的旋耕機(jī)的主要參數(shù)看,其單位能耗高達(dá)280KJ/m700KJ/m,大約高于翻整地機(jī)械能耗的3倍6倍。國(guó)外旋耕機(jī)的基本技術(shù)參數(shù) 為了降低旋耕機(jī)的單位能耗,現(xiàn)在普遍采用了改進(jìn)工作部件的幾何參數(shù)、選用符合旋耕工作部件作業(yè)條件的運(yùn)動(dòng)參數(shù)等方法進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),以達(dá)到降低能耗的目的。此外,為了降低能耗,提高旋耕機(jī)的工作效率,在滿(mǎn)足農(nóng)藝要求的前提下,必須采用適合分層作業(yè)的生產(chǎn)工藝,設(shè)計(jì)上強(qiáng)下弱的松土工作部件。目前得到廣泛應(yīng)用的分層作業(yè)機(jī)具采用的是被動(dòng)(松土)工作部件和主動(dòng)(旋耕)工作部件。2.2.2國(guó)內(nèi)旋耕機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀我國(guó)近年來(lái)旋耕機(jī)的保有量增加很快,為了適應(yīng)當(dāng)前的生產(chǎn)形式(規(guī)模),為不同機(jī)型拖拉機(jī)配套,生產(chǎn)了作業(yè)幅:1.25m2.8m多種型號(hào)的旋耕機(jī)。如南昌旋耕機(jī)廠的1GN系列和1G系列多種型號(hào)旋耕機(jī)。連云港旋耕機(jī)集團(tuán)公司生產(chǎn)的1GE2-210型旋耕機(jī),1GQN-250S型旋耕機(jī)等。在黑龍江省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,使用的機(jī)型還有1GHL-280型松旋起壟機(jī)、1GSZ-201/280型組合式旋耕多用機(jī)、1GZJ-210型旋耕滅茬起壟通用機(jī)及1GQH-280D型滅茬旋耕多用機(jī)等。很多機(jī)型為了適應(yīng)黑龍江省農(nóng)藝要求,在旋耕機(jī)后部安裝了起壟犁鏵。為了裝配各種不同的工作件組合設(shè)計(jì)了專(zhuān)門(mén)的機(jī)架,以提高旋耕機(jī)的應(yīng)用水平。第三章設(shè)計(jì)及其計(jì)算近幾十年來(lái),隨著農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,旋耕機(jī)的研究和應(yīng)用有很大的進(jìn)展,出現(xiàn)了多種形式的產(chǎn)品:1、按旋耕刀軸的位置可分為橫軸式(臥式)、立軸式(立式)、斜軸式。2、按與拖拉機(jī)連接型式可分為牽引式、懸掛式、直接連接式。3、按刀軸傳動(dòng)形式可分為中間傳動(dòng)、側(cè)邊傳動(dòng)。3.1旋耕機(jī)的工作原理與設(shè)計(jì)原則、思想3.1.1工作原理旋耕機(jī)工作時(shí),其刀片隨著刀軸由拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸驅(qū)動(dòng)作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),同時(shí)又隨機(jī)組前進(jìn)作等速直線運(yùn)動(dòng)(如圖1所示)。刀片切削土壤時(shí),刀片的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)是由機(jī)組的前進(jìn)運(yùn)動(dòng)與刀軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)所合成。為了使機(jī)組能正常工作,刀片在整個(gè)切土過(guò)程中不能產(chǎn)生推土現(xiàn)象,要求其絕對(duì)運(yùn)動(dòng)的軌跡為余擺線。在這一余擺線繞圈最大橫弦以下任意一點(diǎn)的水平分速度的方向與機(jī)組前進(jìn)方向相反。這樣刀片將切下的土塊向后拋擲與擋泥罩以及平土拖板相撞擊,使土塊進(jìn)一步破碎再落到地面。由于機(jī)組不斷前進(jìn),刀片就連續(xù)不斷地對(duì)未耕地進(jìn)行松碎。3.1.2設(shè)計(jì)原則、思想進(jìn)行廣泛的市場(chǎng)調(diào)研,分析市場(chǎng)上現(xiàn)有的國(guó)內(nèi)外機(jī)型的優(yōu)缺點(diǎn),盡可能利用先進(jìn)的、成熟的技術(shù),力求有所創(chuàng)新,并充分考慮農(nóng)民的需求及承受能力和現(xiàn)有工廠條件,也就是說(shuō)以滿(mǎn)足工作性能為基礎(chǔ),達(dá)到可靠性、適用性、先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性及系列化的統(tǒng)一,爭(zhēng)取好的經(jīng)濟(jì)效益。3.2 旋耕機(jī)的結(jié)構(gòu)及主要技術(shù)參數(shù).(表 1)旋耕機(jī)主要由萬(wàn)向節(jié)總成、懸掛架總成、齒輪箱、左彎刀、右主梁總成、右彎刀、左主梁總成、左刀軸總成、右刀軸總成、機(jī)罩拖板總成等組成。 表 1 主要技術(shù)參數(shù)旋耕機(jī)型號(hào)旋耕機(jī)配套動(dòng)力鐵牛-55耕幅1.84m耕深14cm刀片型式彎刀刀片數(shù)量(把)54輸入轉(zhuǎn)速532r/min刀軸轉(zhuǎn)速240r/min與主機(jī)掛接型式標(biāo)準(zhǔn)三點(diǎn)懸掛(I類(lèi))前進(jìn)速度2.17km/h結(jié)構(gòu)質(zhì)量402Kg外形尺寸長(zhǎng)1374mm寬2077mm高1328mm生產(chǎn)率6畝/時(shí)注:1、耕深:按旋耕機(jī)在土壤絕對(duì)含水率為15%75%的壤土、輕粘土的情況下測(cè)得值。2、生產(chǎn)率按理論計(jì)算值的70%計(jì)算(作業(yè)時(shí)的最大耕幅)。3.3 旋耕機(jī)的設(shè)計(jì)3.3.1總體設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)包括類(lèi)型的選擇、旋耕機(jī)耕幅的確定、與拖拉機(jī)的掛接型式及配置型式、傳動(dòng)型式、前進(jìn)速度、刀軸轉(zhuǎn)速等內(nèi)容??傮w設(shè)計(jì)要體現(xiàn)設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)思想,實(shí)現(xiàn)旋耕機(jī)與拖拉機(jī)的合理匹配,達(dá)到可靠性、適用性、先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性及系列化的統(tǒng)一。3.3.2 旋耕機(jī)類(lèi)型的選擇臥式順銑(正轉(zhuǎn))旋耕機(jī)具有良好的碎土、覆蓋綠肥功能和水田適應(yīng)性,耕后地表平整,消耗功率較小。臥式正轉(zhuǎn)旋耕機(jī)可用于稻茬田秋季播麥前耕作,水稻插秧前整地,犁耕后耙地碎土,秋耕玉米茬等作業(yè)。在稻麥兩熟撒播的麥田,采用刀滾直徑較小,轉(zhuǎn)速偏高的旋耕機(jī)(蓋麥機(jī))淺耙,碎土蓋麥,有良好的增產(chǎn)效果。所以使用較為普遍,旋耕機(jī)也采用這種類(lèi)型。3.3.3 旋耕機(jī)耕幅的確定根據(jù)主機(jī)動(dòng)力輸出功率和旋耕作業(yè)時(shí)單位幅寬功耗可對(duì)幅寬進(jìn)行初步選定,幅寬過(guò)大(刀片增多)將導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)載,合適的幅寬則可保證主機(jī)功率的充分利用。實(shí)際中幅寬的初選可采用經(jīng)驗(yàn)公式B=0.260.29N,但最終的確定必須經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證。事實(shí)上,對(duì)于同一種旋耕機(jī),主機(jī)功率大的配套并不一定有好的作業(yè)質(zhì)量,相反卻有可能造成功率的浪費(fèi),通過(guò)試驗(yàn)?zāi)芎侠泶_定對(duì)應(yīng)幅寬的最佳配套功率,可以避免“大馬拉小車(chē)”的情況。耕幅與拖拉機(jī)的功率有關(guān),并影響旋耕機(jī)與拖拉機(jī)的配置方式。耕幅B與拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸的額定輸出功率大體成以下關(guān)系(已考慮拖拉機(jī)提升能力在內(nèi)):B=0.260.29N式中N拖拉機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率(KW)B=1.653m1.843m3.3.4旋耕機(jī)與拖拉機(jī)的掛接型式旋耕機(jī)與拖拉機(jī)有三點(diǎn)懸掛、直接連接和牽引式等三種連接方式,目前我國(guó)多采用前兩種連接方式。三點(diǎn)懸掛式旋耕機(jī)的懸掛方法類(lèi)似鏵式犁,動(dòng)力有拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸通過(guò)萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸傳遞至旋耕機(jī)第一軸,驅(qū)動(dòng)刀軸工作。旋耕機(jī)懸掛裝置參數(shù)主要根據(jù)萬(wàn)向節(jié)伸縮軸與前后軸間的夾角大小和旋耕機(jī)的通過(guò)性能來(lái)確定,要求耕作時(shí)該夾不超過(guò)10;地頭轉(zhuǎn)彎提升至旋耕刀離地100-250mm時(shí),夾角不超過(guò)30。切斷動(dòng)力輸出軸動(dòng)力,提升旋耕機(jī)到最高位置時(shí),機(jī)下的通過(guò)高度一般不小于400mm,萬(wàn)象節(jié)伸縮軸和軸套至少應(yīng)有40mm的重疊量,還應(yīng)考慮在最大耕深和提升到最高位置時(shí),機(jī)架和旋耕機(jī) 不碰到拖拉機(jī)。三點(diǎn)懸掛式旋耕機(jī)能與多種拖拉機(jī)配套,掛接方便,使用較多。本設(shè)計(jì)旋耕機(jī)與拖拉機(jī)的掛接采用三點(diǎn)懸掛式。3.3.5旋耕機(jī)與拖拉機(jī)的配置型式 旋耕機(jī)與拖拉機(jī)的配置有兩種形式,正配置和偏配置。當(dāng)旋耕機(jī)的耕幅超過(guò)拖拉機(jī)后輪外緣10cm以上時(shí),采用正配置否則采用偏配置,以消除輪轍,使耕后地表平整,耕幅偏出輪胎外緣的距離大于510cm。為了減少拖拉機(jī)對(duì)土地的壓實(shí),且由于旋耕機(jī)的耕幅184cm,大于所配套拖拉機(jī)的后輪外緣10cm,所以采用正后配置。3.3.6 旋耕機(jī)的傳動(dòng)型式三點(diǎn)懸掛式旋耕機(jī)有中間傳動(dòng)和側(cè)邊傳動(dòng)兩種形式。中間傳動(dòng)適合于耕幅為1.752m,旋耕機(jī)的耕幅為1.84m,采用中間全齒輪傳動(dòng)。利用萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸將拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸的動(dòng)力傳遞給圓錐齒輪減速并改變方向后,由刀滾齒輪軸帶動(dòng)刀軸旋轉(zhuǎn)。刀軸分為左、右兩側(cè)。這種齒輪箱特點(diǎn)是機(jī)架牢固、剛性好、布局合理,適用于寬幅旋耕機(jī)。缺點(diǎn)是箱體處不能安裝彎刀,如不設(shè)置特殊工作部件,將出現(xiàn)漏耕。3.3.7 旋耕機(jī)的前進(jìn)速度根據(jù)機(jī)組前進(jìn)速度和旋耕機(jī)的生產(chǎn)率計(jì)算,由公式:P=B Vm 得Vm =P/B=4000/1.84=2.17Km/h故旋耕機(jī)的前進(jìn)速度確定為 2.17km/h。鐵牛-55使用檔前進(jìn)。3.3.8旋耕機(jī)的刀軸轉(zhuǎn)速在機(jī)組前進(jìn)速度不變的情況下,旋耕機(jī)所需功率隨刀軸轉(zhuǎn)速的增加而增加,較理想的配合是低刀軸轉(zhuǎn)速和較高的前進(jìn)速度,雖然功耗要增加些,但因生產(chǎn)率提高了,仍可降低單位面積的能耗。近年來(lái),刀軸轉(zhuǎn)速降低的趨勢(shì)尤為明顯。為了提高生產(chǎn)率及地區(qū)適應(yīng)性(見(jiàn) 2.3 項(xiàng)),減少能耗,旋耕機(jī)刀軸轉(zhuǎn)速選擇240r/min 。3.4旋耕機(jī)的部件設(shè)計(jì)3.4.1萬(wàn)向節(jié)總成萬(wàn)向節(jié)總成是將拖拉機(jī)動(dòng)力傳遞給旋耕機(jī)齒輪箱的傳動(dòng)件, 萬(wàn)向節(jié)總成的一端為方軸,另一端為套管,方軸可以在套管內(nèi)自由伸縮,它能適應(yīng)旋耕機(jī)的升、降變化。由于旋耕機(jī)工作負(fù)荷為變載荷工作條件差,因此選用的十字軸應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和可靠性。配套設(shè)計(jì)時(shí),耕幅為11.5m的旋耕機(jī)可選用NJ-130型汽車(chē)十字軸總成;耕幅為1.52m的選用CA-10B型汽車(chē)十字軸總成。萬(wàn)向節(jié)夾叉軸線與十字軸軸承配合孔的中心線的位置度公差帶為0.2mm,垂直度公差帶為0.2mm,十字節(jié)軸承二個(gè)配合孔的同軸度公差帶0.05mm,也可選用帶塑料防護(hù)罩的NCT型農(nóng)用萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸系列產(chǎn)品。旋耕機(jī)的耕幅為1.84m,選用CA-10B型汽車(chē)十字軸總成。3.4.2 懸掛架總成臥式旋耕機(jī)的機(jī)架呈矩形,由前梁(左、右主梁)左、右支臂及作為刀軸的后梁所組成。前梁為鑄造圓管,中間有齒輪箱,兩側(cè)為支臂。懸掛架總成是旋耕機(jī)與拖拉機(jī)掛接的部件,為了適應(yīng)與不同的拖拉機(jī)配套,在懸掛架上有與拖拉機(jī)下懸掛點(diǎn)聯(lián)接的可安裝在不同位置的下懸掛銷(xiāo)以及與拖拉機(jī)上懸掛點(diǎn)聯(lián)接的不同位置的孔。3.4.3 齒輪箱 齒輪箱是旋耕機(jī)的主要傳動(dòng)部件,其功能是將動(dòng)力傳遞給旋耕機(jī)的刀軸,并降速到刀軸所需的轉(zhuǎn)速。旋耕機(jī)在使用中要求達(dá)到額定耕深時(shí)齒輪箱的輸入齒輪軸(件2)處于水平狀態(tài),且萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸的夾角不大于10,這就意味著當(dāng)與之配套的拖拉機(jī)選定之后,齒輪箱的輸入軸在高度方向上的位置也就基本確定下來(lái)了。另外為了適應(yīng)不同地區(qū)的需要,可以通過(guò)更換一對(duì)錐齒輪(件 2和件 8)來(lái)達(dá)到不同的刀軸轉(zhuǎn)速。3.4.4 左、右主梁總成及機(jī)罩拖板總成由于開(kāi)發(fā)的是加強(qiáng)型旋耕機(jī),所以除左、右主梁總成外,在機(jī)罩拖板總成中設(shè)計(jì)有后梁,它們側(cè)板共同構(gòu)成了旋耕機(jī)的機(jī)架機(jī)罩能擋住旋耕刀拋出的土塊,并使其在撞擊過(guò)程中進(jìn)一步破碎,同時(shí)還可以保護(hù)操作者的安全,改善勞動(dòng)條件。罩殼一般成凸弧形,布置在刀滾的后上部。罩殼與刀滾之間的空隙,前端約3040mm,后端約7080mm.拖板對(duì)地表起平整和稍加壓實(shí)的作用。為了提高碎土率、地表平整度和壓實(shí)表土的效果,設(shè)計(jì)中使用了強(qiáng)壓式的拖板結(jié)構(gòu),且其壓力可調(diào),以適應(yīng)不同的土壤條件。3.4.5 左、右刀軸總成左、右刀軸總成由彎刀、刀座及軸組成,是旋耕機(jī)的主要工作部件。刀軸傳動(dòng)有剛性傳動(dòng)、扭桿傳動(dòng)和彈性傳動(dòng)三種,彎刀及刀座都是標(biāo)準(zhǔn)件,旋耕機(jī)選用剛性傳動(dòng)和 IT245 彎刀。3.4.6旋耕機(jī)對(duì)刀片排列的要求彎刀在刀軸上的排列是影響耕作質(zhì)量及功率消耗的重要因素之一, 為了使旋耕機(jī)在作業(yè)時(shí)受到的阻力小,耕作質(zhì)量好,刀軸受力均勻,避免漏耕和堵塞現(xiàn)象的發(fā)生,刀片在刀軸上的排列應(yīng)滿(mǎn)足下列要求:1)在同一回轉(zhuǎn)平面內(nèi),若配置 2把以上的刀片,要求每切割小區(qū)內(nèi)幾把彎刀的切土量相近,以保證碎土質(zhì)量好,耕后溝底平整。2)在刀軸回轉(zhuǎn) 1周過(guò)程中,刀軸每轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)相等的角度時(shí),在同一相位角,必須是一把彎刀入土,使扭矩較為均衡,減少扭矩波動(dòng)幅度,以保證工作穩(wěn)定性和刀軸負(fù)荷均勻。3)左彎刀片和右彎刀片應(yīng)交替入土,使刀軸兩端的軸承所受的側(cè)壓力平衡,以減少旋耕刀對(duì)旋耕機(jī)重心的轉(zhuǎn)矩,保持旋耕機(jī)組工作時(shí)的直線性。4)相繼入土的刀片在刀軸上的軸向距離越大越好,盡可能地增大軸向相鄰兩彎刀間的夾角,以避免發(fā)生堵塞。3.4.7現(xiàn)有旋耕機(jī)刀片排列存在的問(wèn)題根據(jù)上述旋耕機(jī)刀軸上刀片排列的要求,我國(guó)現(xiàn)生產(chǎn)的旋耕機(jī)的刀片一般按雙螺旋線規(guī)則排列。采用此排列方法較好地滿(mǎn)足了以上要求,但是在實(shí)際應(yīng)用中又出現(xiàn)了許多新問(wèn)題:1)由于刀軸上的刀片按2 條螺旋線排列,其中左彎刀按一條螺旋線排列,相間180,右彎刀按另一條螺旋線排列,而且 2條螺旋線的旋向一致,所以工作時(shí)刀軸旋轉(zhuǎn)彎刀就會(huì)將土壤沿著螺旋線的方向輸送,因此耕后的地表一邊土多,另一邊土少,并且旋耕機(jī)容易跑偏。2)在同一個(gè)回轉(zhuǎn)平面內(nèi),相間一定角度焊 2 個(gè)刀座,很容易產(chǎn)生焊接變形,使刀軸的直線度達(dá)不到要求。3)采用此刀片排列法,刀片的個(gè)數(shù)多,耕作阻力大,旋耕機(jī)制造成本高,旋耕機(jī)工作效率低。3.4.8解決方法1)由于旋耕機(jī)工作時(shí)向側(cè)邊輸土,主要原因是刀片在刀軸上按 2條螺旋線從左到右順時(shí)針或逆時(shí)針排列,這樣就為側(cè)向輸土造成了條件,所以解決問(wèn)題的方法是使 2 條螺旋線不要連續(xù),而且旋向不一樣,把整個(gè)刀軸上的刀片排列分成幾個(gè)區(qū)段(區(qū)段數(shù)為偶數(shù))。我們知道區(qū)段分得越多,側(cè)向輸土越少;但是區(qū)段越多,刀片排列越復(fù)雜,排列越?jīng)]有規(guī)律性,給使用者安裝刀片帶來(lái)了很大的困難。所以區(qū)段不能分得過(guò)多,也不能分得過(guò)少,具體數(shù)量應(yīng)根據(jù)刀軸的長(zhǎng)度而定,一般區(qū)段長(zhǎng)度定為25cm-35cm,相鄰區(qū)段螺旋線的旋向要相反。 圖4 旋耕機(jī)刀軸上刀片排列圖2) 由于刀片排列是按 2條螺旋線排列的,為了不產(chǎn)生漏耕,一般在同一回轉(zhuǎn)平面內(nèi),設(shè)置 2把刀(1 把右彎刀,1 把左彎刀),而且 2 把刀的相間角一般在 90-180,這樣焊刀座時(shí)加熱不對(duì)稱(chēng),刀軸必然發(fā)生彎曲變形。所以在刀片排列時(shí)要盡量使同一回轉(zhuǎn)平面內(nèi)對(duì)稱(chēng)設(shè)置。3) 旋耕機(jī)的刀片排列一般是在同一回轉(zhuǎn)平面內(nèi)設(shè)置 2把刀,由于刀片有一定的厚度,所以必然產(chǎn)生重耕。如果把這 2 把刀軸向相間一個(gè)或稍大點(diǎn)的刀片厚度,這樣即不會(huì)產(chǎn)生漏耕又不會(huì)產(chǎn)生重耕,還可以節(jié)省刀片數(shù)量,減少功率消耗,降低耕作阻力。 3.5旋耕刀的設(shè)計(jì)3.5.1旋耕刀的分類(lèi) 旋耕刀是旋耕機(jī)的主要工作部件,旋耕刀按結(jié)構(gòu)形式大致分三種類(lèi)型:鑿形刀,直角刀,彎刀,如圖5;三種刀片相對(duì)土壤運(yùn)動(dòng)的情況基本上可以分為兩種:第一種,鑿形刀及直角刀在切削過(guò)程中其側(cè)切刃由遠(yuǎn)及近切削土壤,正切刃先入土,對(duì)土壤有較大的松碎作用,但草莖,殘茬易纏于刀軸,其中鑿形刀尤為嚴(yán)重;第二種,彎刀工作時(shí),先由側(cè)切刃沿縱向切削土壤,并且是先由離軸心較近的刃口開(kāi)始切割,由近及遠(yuǎn),最后由正切刃橫向切開(kāi)土壤,這種切削過(guò)程,可以把草莖及殘茬壓向未耕地,進(jìn)行有支持切割。這樣,草莖及殘茬較易切斷,即使不被切斷,也可以利用刃口曲線的合理形狀,使其滑向端部離開(kāi)彎刀,彎刀不易纏草。 圖5 旋耕刀的種類(lèi) 3.5.2旋耕刀的結(jié)構(gòu)旋耕刀主要有側(cè)切面、正切面、過(guò)渡面三部分組成,旋耕刀各部位名稱(chēng)見(jiàn)圖6,側(cè)切面具有切開(kāi)土垡,切斷或推開(kāi)草莖、殘茬的功能;正切面除了切土外還具有翻土、碎土、拋土等功能。側(cè)切面部分主要由南京農(nóng)業(yè)大學(xué)曲國(guó)良進(jìn)行研究,提出了多種刃口曲線,刃口曲線傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法見(jiàn)圖6。正切刃部分主要由南京農(nóng)業(yè)大學(xué)彭松植進(jìn)行研究,提出了平面型和曲面型正切面的設(shè)計(jì)方法。過(guò)渡面部分主要由江蘇理工大學(xué)陳均進(jìn)行研究,采用了鐵路彎道設(shè)計(jì)中的放射螺線作為生成過(guò)渡面的曲導(dǎo)線。放射螺線的基本性質(zhì)是曲線上任一點(diǎn)的曲率半 徑與該點(diǎn)距曲線起點(diǎn)的弧長(zhǎng)距離之積為常數(shù)。 3.5.3旋耕刀的設(shè)計(jì)彎刀刀刃的設(shè)計(jì) 彎刀刀刃的設(shè)計(jì)包括切溝墻的側(cè)切刃和切溝底的正切刃兩部分。(1)側(cè)切刃的設(shè)計(jì) 國(guó)產(chǎn)的各種彎刀,側(cè)切刃均為等近螺旋線(阿基米德螺線),其方程為 =0+a式中 0螺線起點(diǎn)的極徑(mm); a螺線極角每增加1弧度,極徑的增量(mm); 螺線上任意點(diǎn)的極角(rad)。螺線終點(diǎn)處的極徑 n=0+an在確定n、0及 n值后可求出a值。 a= ( n-0)/n螺線起點(diǎn)的極徑0 為避免無(wú)刃部分切土,0可由下式求得0=R+S-2S(2Ra-a)式中 S設(shè)計(jì)切土節(jié)距;a設(shè)計(jì)耕深 R彎刀回轉(zhuǎn)半徑,為減小阻扭矩,應(yīng)在滿(mǎn)足耕深要求和結(jié)構(gòu)許可的情況下,采用較小的尺寸。0=245+171.25-2*171.25(2*245*140-140)=116.344mm;螺線終點(diǎn)處的極徑 n 為使螺旋線能與正切刃圓滑過(guò)渡,n值一般較彎刀回轉(zhuǎn)半徑小1020mm,n=230mm。螺線終點(diǎn)的極角n 可由下式求得:n=( n-0)/ntgn式中 n為螺線終點(diǎn)處的滑切角,常取5060。這樣可得n=( n-0)/ntgn=(230-116.344)/230tg55=0.706rad;a= ( n-0)/n=(230-116.344)/0.706=160.986;將a代入式 =0+a,并從0到n之間分成若干份,順序選定若干代入該式,分別求出對(duì)應(yīng)的,即可作出側(cè)切刃螺線。 螺線的靜態(tài)滑切角(刀刃的曲線角)即刀刃上某一點(diǎn)的極徑與該點(diǎn)切線之間的夾角。其數(shù)值應(yīng)滿(mǎn)足不纏草和耕耘阻力小的要求,即 90- 式中 根莖對(duì)刀刃的摩擦角。(2)正切刃曲線 正切刃是一空間曲線,為使溝底較平整,正切刃曲線位于刀滾的圓柱面上及在側(cè)視圖上其投影為圓弧,兩段刃口間以圓弧線連接。(3)彎刀的其他參數(shù)彎刀工作幅寬b 增大幅寬可減少旋耕機(jī)上的彎刀總數(shù),但過(guò)大則影響彎刀的剛度和碎土質(zhì)量,取b=50mm。彎刀橫彎半徑r 通常大于30mm,半徑過(guò)小,工作時(shí)彎折圓弧處易粘土,功率消耗也增加。磨刃為便于制造,一般采用雙磨面刃,NJ10375標(biāo)準(zhǔn)彎刀的雙磨面刃,磨刃寬度為12mm,刃口厚0.51.5mm。由于刀厚從近刀柄處至刀端逐漸減薄,刃角i由36減小至7。材料和技術(shù)條件 用GB69965規(guī)定的65Mn鋼制造。切削部分必須進(jìn)行淬火處理,淬火區(qū)硬度為HRC5055。旋耕彎刀應(yīng)用樣板進(jìn)行檢查,刃口曲線形狀誤差不得大于3mm。刃口的殘缺深度不得大于2mm,每把刀上不得多于2處。3.6犁體總成中間傳動(dòng)旋耕機(jī)由于中間傳動(dòng)箱較寬,通用的旋耕刀耕不到箱體下面的土壤,影響耕作質(zhì)量。為解決這個(gè)問(wèn)題,可以在中間傳動(dòng)旋耕機(jī)的傳動(dòng)箱的前下方安裝竄垡型小犁,或者安裝帶斜面偏心軸套式旋耕裝置,即在傳動(dòng)箱兩側(cè)固定偏心軸套,軸套中心線和刀軸中心線相交成一角度,刀軸通過(guò)齒輪帶動(dòng)內(nèi)軸套轉(zhuǎn)動(dòng),內(nèi)軸套外面安裝帶刀座的外軸套,旋耕刀由偏心旋轉(zhuǎn)的外軸套帶動(dòng)旋轉(zhuǎn),旋耕刀入土?xí)r就偏斜到箱體下切削土壤,但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。1.2型旋耕機(jī)采用前一種。第四章旋耕機(jī)的幾項(xiàng)驗(yàn)算刀齒工作時(shí)的切削速度、入土角和最大工作深度是臥軸式旋耕機(jī)最基本的工作參數(shù),其性能直接影響著旋耕機(jī)的作業(yè)質(zhì)量、功率消耗及生產(chǎn)率的大小。4.1旋耕刀片端點(diǎn)的圓周速度 Vo據(jù)設(shè)計(jì)資料介紹,旋耕刀片端點(diǎn)的圓周速度一般為 3-8m/s。旋耕機(jī)選用 IT245彎刀,則刀片端點(diǎn)的圓周速度分別為:Vo=2Rn/60000=6.158m/s式中:R刀軸回轉(zhuǎn)半徑,R=245;n刀軸轉(zhuǎn)速,n=240r/min.輪軸式旋耕機(jī)刀齒端點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡和常規(guī)旋耕機(jī)刀齒端點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡一樣,是由機(jī)組的移動(dòng)和旋耕刀齒的轉(zhuǎn)動(dòng)合成的。如圖7所示:以旋耕刀齒端點(diǎn)位于前方水平位置時(shí)的刀輥軸心為固定坐標(biāo)系 的原點(diǎn),軸正方向和機(jī)組前進(jìn)方向一致,軸正向垂直向下,機(jī)組的前進(jìn)速度為,刀輥的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為,則旋耕刀端點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程為:+()()其中旋耕機(jī)刀齒端點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑 時(shí)間令/(為旋耕速比)則/將其代入()式得:/+R()()刀齒端點(diǎn)回轉(zhuǎn)圓周速度)將其代入()式得:(/+)()()從上式可見(jiàn):()當(dāng)時(shí),(即),刀齒端點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡為:(+)此方程系一正常普通擺線,在這種情況下,旋耕刀齒就象具有輪爪的輪子一樣,在地上滾動(dòng),刀齒只能在地表上鑿一小窩,而不能耕松土壤。()當(dāng)(即)時(shí),刀齒端點(diǎn)絕對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡為一具有繞扣的余擺線,如圖7機(jī)組前進(jìn)速度越小(越大時(shí))曲線形成的繞扣越大;當(dāng)趨近于時(shí),繞扣的最大橫弦趨近于刀齒端點(diǎn)回轉(zhuǎn)直徑。此時(shí),曲線趨近于以刀齒長(zhǎng)度為半徑的圓周。在這種情況下,旋耕輪原地刨坑。對(duì)旋耕輪而言,機(jī)組前進(jìn)速度只能小于或等于旋耕輪的旋轉(zhuǎn)圓周速度。即。由以上分析可見(jiàn):只有當(dāng),(即)時(shí),旋耕輪才能正常作業(yè)。但又不能太小,太小,則生產(chǎn)效率又太低,甚至于原地刨坑。太大,又影響作業(yè)質(zhì)量。故和必須有一合理比值。4.2 最大耕深 Hmax從圖7可知:刀齒端點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡:+()()將此方程分別對(duì)求導(dǎo)數(shù),即得刀齒端點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度在軸和軸方向的分量。-()()由()式可知,其中為機(jī)器的前進(jìn)速度。為刀齒端點(diǎn)的圓周速度,為刀齒端點(diǎn)的圓周速度在軸上的分量。據(jù)前面分析可知:輪軸式旋耕機(jī)刀齒端點(diǎn)的圓周速度只能大于機(jī)器前進(jìn)速度(),才能正常作業(yè)。為了保證刀刃切土,刀齒從開(kāi)始切土到銑切完畢,都不應(yīng)使刀齒頂土,這樣,就必須使刀齒刃口有向后的分速度。即-()旋耕機(jī)的耕深與其結(jié)構(gòu)參數(shù)和運(yùn)動(dòng)參數(shù)和()有關(guān)。從圖7可知:-將此式代入()可得:(-)/再將此式代入()得:(-)此式即為刀齒合理的切土條件。整理得:(-/)由上式可見(jiàn):耕深與、和有關(guān),當(dāng)增大時(shí)耕深可增大,也即使或增大,功率消耗也增大。但不能太大。太大,功率消耗增大。當(dāng)/比值減小時(shí),耕深也增大。但減小,生產(chǎn)率又下降。若使增大,對(duì)輪軸式旋耕機(jī)而言,輪軸(刀軸)轉(zhuǎn)速不可能太高,因此,將不能隨意增大。故/必有一合理比值,這樣,就限制了耕深不可能太大。合理的切土條件是:HmaxR(1-Vm/Vo)(mm)式中:Hmax 最大耕深(mm);Vm機(jī)組前進(jìn)速度 (m/s),Hmax245(1-2.17/6.158)=158.665。 旋耕機(jī)的耕深選用140mm.4.3切土節(jié)距 S碎土質(zhì)量好和耕后地表平整,是旋耕作業(yè)的優(yōu)勢(shì),碎土質(zhì)量由切土節(jié)距、刀片的軸向間距、刀軸轉(zhuǎn)速、拖板形狀以及土壤含水量等決定,切土節(jié)距的大小直接影響碎土質(zhì)量和溝底平整度,降低機(jī)組前進(jìn)速度,提高刀軸轉(zhuǎn)速和增加每切割小區(qū)內(nèi)的彎刀數(shù),都能減小切土節(jié)距,提高碎土質(zhì)量。但機(jī)組前進(jìn)速度過(guò)慢,生產(chǎn)率低;刀軸轉(zhuǎn)速過(guò)快,功率消耗大;彎刀數(shù)增加,刀間的空隙小,容易堵泥纏草,所以切土節(jié)距不能設(shè)計(jì)過(guò)小。切土節(jié)距增大時(shí),溝底不平度也加大。因此需要根據(jù)土壤種類(lèi)和含水率采用適當(dāng)?shù)那型凉?jié)距。切土節(jié)距按下式計(jì)算: S=60000Vm/nz式中:S切土節(jié)距(cm);Z同一切割小區(qū)內(nèi)的彎刀 S=6000 2.17/(240 2)=17.125cm;如圖8所示。4.4溝底凸起高度 旋耕后溝底出現(xiàn)波浪形的土埂,其高度a1一般應(yīng)小于耕深的20%,其值可按下式計(jì)算:a1=R1-cos(/z(-1)(mm)式中:旋耕速比;=V0/Vm。 a1=2451-cos(/2(-1)=111.283mm;4.5功率消耗N 旋耕機(jī)工作所需功率包括克服切削、破碎及拋土阻力所需的功率和傳動(dòng)部分消耗的功率兩部分,而以前者為主。 影響旋耕機(jī)功耗的因素較多,主要有刀軸轉(zhuǎn)速、機(jī)組前進(jìn)速度、耕深、土壤含水率和土壤堅(jiān)實(shí)度、土質(zhì)等,此外,殘茬、旋耕刀的類(lèi)型及排列諸因素也對(duì)次產(chǎn)生不同程度的影響。(1)刀周轉(zhuǎn)速 機(jī)組前進(jìn)速度不變的情況下,旋耕機(jī)所需功率隨刀軸轉(zhuǎn)速增加而近似直線形增大。切土節(jié)距相同時(shí),刀軸轉(zhuǎn)速和前進(jìn)速度越高,所耗功率增長(zhǎng)越劇烈。較理想的配合是低刀軸轉(zhuǎn)速和較高的前進(jìn)速度,雖然功耗要增加些,但因生產(chǎn)率提高,仍可降低單位面積的能耗。(2) 前進(jìn)速度 在刀軸轉(zhuǎn)速保持不變的情況下,旋耕機(jī)所需功率隨前進(jìn)速度增加而近似線形增大。(3) 土壤含水率與土壤堅(jiān)實(shí)度 在同一種土壤上試驗(yàn),所需功率隨土壤含水率的增加(或土壤堅(jiān)實(shí)度的減?。┒鴾p小。影響旋耕機(jī)功耗的因素較多可用下列經(jīng)驗(yàn)公式估算:N=0.1 K a Vm B(kw) 式中:a耕深(cm); B耕幅(m); K旋耕比阻(N/cm); ( K= Kg K1 K2 K3 K4) 當(dāng)旱耕時(shí),由農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)上冊(cè)185頁(yè)表2.24得: 表旋耕比阻K切土節(jié)距(cm)6912151821Kg(N/cm)(一般粘土麥茬,耕深15cm,土壤含水率20%)13161113510 修正系數(shù)耕深修正系數(shù)K112cm0.81.018cm1.01.2土壤含水率修正系數(shù)K230%0.9540%0.92殘茬植被修正系數(shù)K3稻茬1.01.2綠肥0.81.0作業(yè)方式修正系數(shù)K4旱耕后旋耕0.660.71灌水旋耕0.660.73水耕后旋耕0.30.5注:本表試驗(yàn)用旋耕機(jī),刀滾直徑490520mm,刀軸轉(zhuǎn)速200220mm,每切割小區(qū)內(nèi)刀數(shù)2把。 K= Kg K1 K2 K3 K4 =10*1.0*0.93*0.9*0.69=5.7753N/cm;N=0.1 K aVmB=32.283kw。4.6刀片的后角刀片在切土過(guò)程中,刀刃的軌跡曲線與刀背的夾角稱(chēng)為刀片的后角,后角的作用是使刀片能很好的入土,并避免刀背擠壓未切下的土壤。刀片初入土?xí)r,值較小以利入土;刀片在受到土壤阻力最大的位置時(shí),后角大小適度以減少功率消耗,刀齒在完成切土后,后角較大以便向后拋土。后角的大小是由刀背的結(jié)構(gòu)參數(shù)與刀刃運(yùn)動(dòng)軌跡決定的。4.7工作前的安裝與調(diào)整旋耕作業(yè)之前,旋耕刀的排列安裝是一項(xiàng)重要的工作。安裝不當(dāng),將嚴(yán)重影響作業(yè)質(zhì)量,并因刀片旋轉(zhuǎn)不平衡,會(huì)導(dǎo)致機(jī)件損壞和機(jī)組震動(dòng)增大,且不安全。為使旋耕機(jī)在作業(yè)時(shí),避免漏耕和堵塞,刀軸受力均勻,刀片在刀軸上的排列配置,應(yīng)滿(mǎn)足以下要求:1. 配置兩把以上的刀片,應(yīng)保證切土量相等,以達(dá)到碎土質(zhì)量好,耕后溝底平整。2. 在刀軸回轉(zhuǎn)一周過(guò)程中,在同一相位角,必須是一把刀入土,以保證工作穩(wěn)定性和刀軸負(fù)荷均勻。3. 相繼入土的刀片,在刀軸上的軸向距離越大越好,以免發(fā)生堵塞。4. 左彎和右彎刀片應(yīng)盡量交錯(cuò)排列,以使刀軸兩端軸承受力平衡。一般刀片按螺旋線規(guī)則排列。旋耕刀的安裝方法有三種:1. 內(nèi)裝法 安裝時(shí),全部刀片都朝向刀軸中央,耕后,地面中部凸起。2. 外裝法 除最外端的兩刀片內(nèi)裝外,其余刀片全部都向外裝,耕后,地面中部凹下。3. 混合裝法 刀片內(nèi)外交錯(cuò)排列,耕后,表面平整。旋耕刀片安裝時(shí),要注意使刃口朝入土方向。與輪式拖拉機(jī)配套的旋耕機(jī),其耕深由拖拉機(jī)的液壓系統(tǒng)控制。整體和半分置式液壓系統(tǒng)應(yīng)使用位置調(diào)節(jié)。分置式液壓系統(tǒng)使用油缸活塞桿上的定位卡箍調(diào)節(jié)耕深,工作時(shí)操縱手柄放在“浮動(dòng)”位置上。作業(yè)時(shí)機(jī)架應(yīng)保持左右水平,前后位置使變速箱處于水平狀態(tài)。其水平調(diào)整是通過(guò)懸掛裝置的左右吊桿來(lái)調(diào)整水平的。當(dāng)拖拉機(jī)的前進(jìn)速度一定時(shí),刀軸轉(zhuǎn)速快,碎土性能好;刀軸轉(zhuǎn)速慢,碎土能力差。而刀軸轉(zhuǎn)速一定時(shí),拖拉機(jī)速度快,則土塊粗大。一般來(lái)說(shuō),刀軸的速度通常用慢檔,要求土壤特別細(xì)碎或耕兩遍時(shí),可用快檔。旋耕作業(yè)耕頭遍時(shí),拖拉機(jī)用、檔,耕二遍時(shí),可用檔。4.8旋耕機(jī)選購(gòu)時(shí)要注意以下幾個(gè)問(wèn)題()配套要合理。旋耕機(jī)功率消耗應(yīng)低于配套拖拉機(jī)的輸出功率,旋耕機(jī)作業(yè)幅寬應(yīng)能覆蓋配套拖拉機(jī)之左右輪轍,三點(diǎn)懸掛式旋耕機(jī)配套后對(duì)拖拉機(jī)前后輪受力狀況無(wú)大的影響。()安全可靠。旋耕機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部分有安全護(hù)罩,而且護(hù)罩要結(jié)實(shí);旋耕機(jī)單獨(dú)放置時(shí)應(yīng)能放穩(wěn),不施外力不致翻傾;旋耕機(jī)外殼上最好有安全警示標(biāo)志。要配有內(nèi)容齊全、正確明了的使用說(shuō)明書(shū),內(nèi)容包括技術(shù)規(guī)格、安全注意事項(xiàng)、正確的裝配及使用與操作的說(shuō)明或適當(dāng)?shù)膱D示、調(diào)整方法及調(diào)整量說(shuō)明、維護(hù)與保養(yǎng)說(shuō)明和常見(jiàn)故障的排除方法等。()能滿(mǎn)足當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)要求。耕作嘗試應(yīng)能東路水稻或其他要求一定耕深的作物生長(zhǎng)的要求,一般旋耕機(jī)耕作深度不應(yīng)小于10cm。()有良好的售后服務(wù)。購(gòu)買(mǎi)地應(yīng)有修理和配件傴我,購(gòu)買(mǎi)時(shí)須配有有關(guān)修理、更換、退貨的“三包”服務(wù)卡,售后服務(wù)承諾應(yīng)符合農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品修理、更換、退貨責(zé)任的規(guī)定。()應(yīng)盡量選購(gòu)已獲得農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)機(jī)械推廣許可證并貼有農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)機(jī)械推廣許可證證章的旋耕機(jī)產(chǎn)品。4.9 旋耕機(jī)使用技術(shù)要點(diǎn)旋耕機(jī)的結(jié)構(gòu)、性能和使用操作方法與犁耙大不相同,使用者只有熟悉旋耕機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作原理和性能正確掌握,使用方法才能發(fā)揮其功效、防止機(jī)具或人身事故的發(fā)生?,F(xiàn)將其使用技術(shù)要點(diǎn)敘述如下:1、正確選擇旋轉(zhuǎn)刀片安裝方式不同刀片安裝方法可以得到不同的耕作效果。刀片安裝分3種:一是常用刀片安裝方式,這種排列方式耕作后地表平整,適用于平耕;二是旋耕-開(kāi)溝聯(lián)合作業(yè)安裝方式,這種排列方法耕后地中間開(kāi)成一淺溝,土塊拋向兩側(cè),以利中間開(kāi)溝作業(yè)的進(jìn)行;三是畦作刀片安裝方式,機(jī)器跨溝旋耕時(shí),部分土地被拋向溝中達(dá)到填溝的作用。進(jìn)行旋耕作業(yè)時(shí),要根據(jù)不同農(nóng)藝要求,選擇合適的刀片安裝方法。2、萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸的安裝萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸由2個(gè)活節(jié)組成,安裝時(shí)需注意2點(diǎn):一是旋耕機(jī)在升起或工作狀態(tài)時(shí),方軸與套既不要頂死,還要有足夠的配合長(zhǎng)度;二是必須使方軸及套的夾叉處于同一平面內(nèi),以免影響作業(yè)質(zhì)量和造成拖拉機(jī)與旋耕機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)及相關(guān)零件損壞。3、旋耕機(jī)的調(diào)整左右水平調(diào)整。拖拉機(jī)停放在平地上,將旋耕機(jī)降下使刀尖接近地面,看其左右刀尖離地高度是否一致,若不一致,可通過(guò)拖拉機(jī)懸掛機(jī)構(gòu)左右提升桿調(diào)整,使旋耕機(jī)處于水平狀態(tài),以保證左右耕深一致。萬(wàn)向節(jié)前后夾角的調(diào)整。將旋耕機(jī)下降到要求耕深時(shí),看其萬(wàn)向節(jié)總成前后夾叉是否水平,夾角是否最小,前后夾角是否相等??捎谜{(diào)節(jié)上拉桿長(zhǎng)度的方法,保證萬(wàn)向節(jié)夾角最小,使之處于最有利的工作狀態(tài)。耕深的調(diào)節(jié)。通過(guò)液壓懸掛機(jī)構(gòu)升降來(lái)調(diào)節(jié)耕深。為保證旋耕機(jī)作業(yè)時(shí)耕深一致,可用定位手輪將調(diào)節(jié)手柄檔住或?qū)⒂透谆钊麠U上的定位卡箍調(diào)整適當(dāng)后固定。旋耕機(jī)提升高度的調(diào)整。由于萬(wàn)向節(jié)夾角不宜過(guò)大,一般在轉(zhuǎn)彎提升時(shí)只要使刀尖離地20cm即可,可以不切斷動(dòng)力輸出而轉(zhuǎn)彎空行,如遇過(guò)溝埂或道路運(yùn)輸需提升到較高位置限制,在位調(diào)節(jié)扇形板上的適當(dāng)位置固定限位螺釘,使位調(diào)節(jié)手柄在提升時(shí)每次都處于同一位置,達(dá)到相同的提升高度。4、前進(jìn)速度選擇旋耕機(jī)前進(jìn)速度選擇的原則是滿(mǎn)足碎土和溝底平整的要求,即要保證耕作質(zhì)量,又要充分發(fā)揮拖拉機(jī)的功率,達(dá)到高效、優(yōu)質(zhì)、低耗的目的。在一般情況下,旋耕時(shí)前進(jìn)速度為3km/h,即上海-50型拖拉機(jī)II速作業(yè)、鐵牛-55型拖拉機(jī)低III速作業(yè),旋耕后再耕后再耙地的前進(jìn)速度可以高一些,即上海-50型拖拉機(jī)用III速作業(yè)、鐵牛-55型拖拉機(jī)可用低IV速作業(yè)。5、作業(yè)注意事項(xiàng)機(jī)組赴必須平穩(wěn)。在旋耕機(jī)升起狀態(tài)下,結(jié)合動(dòng)力輸出軸,掛上工作檔,要柔和地松放離合器踏板,同進(jìn)操縱液壓機(jī)構(gòu)位調(diào)節(jié)手柄,使旋耕機(jī)逐漸入土,到正常耕深。禁止起步前先將旋耕機(jī)入土到耕深或猛放入土,因?yàn)檫@會(huì)使旋耕機(jī)損壞和拖拉機(jī)離合器嚴(yán)重磨損,特別嚴(yán)重時(shí)會(huì)使動(dòng)力輸出軸折斷。檢修保養(yǎng)旋耕機(jī)時(shí),必須切斷動(dòng)力,以防傳動(dòng)部件傷人。旋耕作業(yè)中嚴(yán)禁倒車(chē),倒車(chē)時(shí)需將旋耕機(jī)升起。轉(zhuǎn)彎時(shí),必須將旋耕機(jī)升起,禁止在耕作中轉(zhuǎn)彎,否則將使刀片變形、斷裂,甚至損壞旋耕機(jī)。工作時(shí),禁止在旋耕機(jī)上或機(jī)后站人。注意經(jīng)常檢查萬(wàn)向節(jié)插銷(xiāo)及十字節(jié)檔圈,已損壞或技術(shù)狀態(tài)不良時(shí)應(yīng)禁止繼續(xù)使用,以免發(fā)生意外。進(jìn)行長(zhǎng)距離運(yùn)輸或轉(zhuǎn)移時(shí),應(yīng)拆除與拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸連接的萬(wàn)向節(jié),并將旋耕機(jī)升到最高位置。結(jié) 論旋耕機(jī)傳動(dòng)的合理性,對(duì)旋耕機(jī)的整地質(zhì)量影響很大。水平旋耕部件的動(dòng)力來(lái)源于拖拉機(jī)的動(dòng)力輸出軸,中間傳動(dòng)裝置是萬(wàn)向節(jié)和中央調(diào)速器。旋耕入土深度小于旋耕工作部件半徑的10%20%??紤]到旋耕工作部件半徑大小所需的相適應(yīng)的單位能耗,使旋耕部件的旋耕軸距離地表較低。有的旋耕機(jī)依據(jù)旋耕部件與耕深的相對(duì)關(guān)系,把中央調(diào)速器直接設(shè)計(jì)安裝在旋耕工作部件的軸上。這樣保證了農(nóng)具的最小能耗、最少的材料消耗和較好的工作質(zhì)量。由于調(diào)速器殼體下是未耕地,存在如何保護(hù)好調(diào)速器殼體的問(wèn)題。國(guó)產(chǎn)的1G-150旋耕機(jī)和1G-140旋耕機(jī)等多種機(jī)型的旋耕軸配置在地表水平面上或的低于地表。為防止調(diào)速器外殼的損壞,在殼體上或前犁柱上安有專(zhuān)用的分土鏟。分土鏟開(kāi)出的鏵溝被補(bǔ)助整地作業(yè)消滅。整地旋耕機(jī)的缺點(diǎn)是修理費(fèi)用高。其主要原因是旋耕部件數(shù)量多,易磨損。一般提高旋耕刀壽命的方法是:采用合金熔焊;應(yīng)用新材料;設(shè)計(jì)上選擇更為合理的配置方案等。致 謝通過(guò)這次設(shè)計(jì),我深深感受科技工作者設(shè)計(jì)出一個(gè)新產(chǎn)品的艱辛,不但要查閱大量的資料,還要進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研,充分考慮現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展要求,同時(shí)還要考慮農(nóng)民的承受能力,既要降低價(jià)格,又要符合農(nóng)藝。因?yàn)檗r(nóng)機(jī)科學(xué)是一個(gè)邊緣學(xué)科,故農(nóng)機(jī)工作者要緊跟時(shí)代步伐。我這次進(jìn)行旋耕機(jī)的設(shè)計(jì),雖然進(jìn)行了三個(gè)多月的時(shí)間,但自問(wèn)很多地方根本就不是設(shè)計(jì),充其量也就是弄懂了它的工作原理,根本無(wú)法進(jìn)行生產(chǎn)制造,更別說(shuō)進(jìn)行工作了,但通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì),我熟悉了進(jìn)行農(nóng)機(jī)設(shè)計(jì)的全過(guò)程,也就達(dá)到了這次設(shè)計(jì)的核心要求。非常感謝三年來(lái)領(lǐng)導(dǎo)和老師對(duì)我的教育和培養(yǎng)。參考文獻(xiàn)1 、農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(上冊(cè)).中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究所 編.機(jī)械工業(yè)出版社.1988年;2 、機(jī)械工程手冊(cè).第11卷機(jī)械產(chǎn)品(一).機(jī)械工程手冊(cè),電機(jī)工程手冊(cè) 編輯委員會(huì) 編.機(jī)械工業(yè)出版社.1982年;3 、驅(qū)動(dòng)型土壤耕作機(jī)械的理論與計(jì)算.李守仁.杜金天 編.機(jī)械工業(yè)出版社.1997年;4 、農(nóng)業(yè)機(jī)械手冊(cè).日本農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)會(huì) 編.機(jī)械工業(yè)出版社.1991年;5 、機(jī)械設(shè)計(jì)(第七版).西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理及機(jī)械零件教研室 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直齒圓柱齒輪精密成形盡管具有很大的市場(chǎng)應(yīng)用前景,但由于齒形(特別是上下角隅處)充填困難,需要較大的成形力,引起凹模型腔壁壓強(qiáng)過(guò)大,導(dǎo)致凹模容易開(kāi)裂,因此目前尚處于工藝探索和實(shí)驗(yàn)室研究階段。本文采用數(shù)值模擬結(jié)合實(shí)驗(yàn)研究方法,系統(tǒng)分析了分流孔毛坯形狀、工藝方案等因素對(duì)成形的影響,為最終優(yōu)化工藝實(shí)現(xiàn)冷精鍛成形奠定了基礎(chǔ)。 2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)方法 直齒圓柱齒輪的相關(guān)參數(shù)如表1所示, 表1 齒輪尺寸 齒輪齒數(shù)18模數(shù)3mm齒厚25mm壓力角203 試驗(yàn)結(jié)果與分析 3.1帶分流孔毛坯對(duì)齒輪成形的影響 采用模具結(jié)構(gòu),毛坯材料為15鋼(冷態(tài))、工作速度為2mm/s、摩擦因子為0.3,通過(guò)DEFORM軟件對(duì)成形過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬,得到表2所示的結(jié)果。 表2 帶分流孔毛坯的數(shù)值模擬結(jié)果 分流孔徑(mm)工作載荷(kN)實(shí)際行程(mm)填充情況20 5079.8*118齒輪上角部未充滿(mǎn),分流孔先閉合25645122填充較好,上角部有圓角,分流孔剛好閉合30 4122*227充填不好,分流孔未閉合從表中可以看出,在模擬過(guò)程中,分流孔徑為20mm的毛坯由于分流孔在齒形填充前就已經(jīng)閉合,從而造成心部金屬重疊導(dǎo)致網(wǎng)格發(fā)生畸變,模擬過(guò)程在齒輪上角部未充滿(mǎn)的情況下就退出了計(jì)算,這說(shuō)明分流孔徑為20mm的毛坯沒(méi)有實(shí)現(xiàn)分流作用。而對(duì)于孔徑為25mm的毛坯,中心孔在毛坯進(jìn)入填充階段以后才閉合,分流作用能體現(xiàn)出來(lái)。孔徑為30mm的毛坯由于壁厚太薄,出現(xiàn)了雙鼓現(xiàn)象,金屬重疊導(dǎo)致網(wǎng)格嚴(yán)重畸變,模擬過(guò)程沒(méi)能完成。 在剛開(kāi)始階段上升得比較快,行程大于3mm以后曲線比較平緩,工作載荷高于3000kN以后曲線就開(kāi)始急劇上升。但是細(xì)節(jié)上各有不同:孔徑為f20mm的毛坯由于內(nèi)孔收縮較快,所以載荷在較小行程時(shí)就急劇上升;而孔徑為f30mm的毛坯則是由于內(nèi)孔收縮較慢,載荷遲遲沒(méi)有進(jìn)入陡升階段??讖綖閒25mm的毛坯曲線剛好介于其他兩條曲線之中。在曲線的最后階段,由于孔徑為f20mm的毛坯內(nèi)孔提前閉合和孔徑為f30mm的毛坯壁厚太薄出現(xiàn)雙鼓現(xiàn)象使得模擬未能完成,而造成曲線不完整。孔徑為f25mm毛坯的內(nèi)孔收縮和齒形填充較為協(xié)調(diào)一致,齒形填充完全時(shí)內(nèi)孔剛好閉合,使得模擬得以完成;同時(shí)力-行程曲線在陡升的最后階段還開(kāi)始變得平緩,分流作用得到了體現(xiàn),但作用不很明顯,相對(duì)無(wú)分流孔成形,載荷僅降低了2。 采用紫銅毛坯制成帶 25mm分流孔的毛坯,對(duì)成形過(guò)程進(jìn)行工藝試驗(yàn),毛坯表面采用動(dòng)物油脂潤(rùn)滑,當(dāng)工作載荷達(dá)到2800kN時(shí)得到了齒輪樣件。樣件中心孔剛好閉合;齒形填充情況具有采用普通強(qiáng)制浮動(dòng)凹模進(jìn)行精鍛成形的典型特征,齒輪毛坯的下角部充填非常完全,而且在凹模的強(qiáng)制帶動(dòng)下還形成了很大的毛刺;中部填充也較好,但邊角部稍圓渾;齒坯的上角部圓角較大。 上述特征和數(shù)值模擬結(jié)果吻合,說(shuō)明數(shù)值模擬的結(jié)果比較可靠。 3.2 浮動(dòng)凹??烧{(diào)模具成形 采用浮動(dòng)凹模時(shí),由于摩擦力的作用,齒坯充填不均勻,一邊充填作用則較好;而另一邊充填作用較弱。因此可以使浮動(dòng)凹模在整個(gè)精鍛過(guò)程中是可調(diào)的,開(kāi)始時(shí)先下移,到一定程度后再上移,使齒坯的上下角部齒形都有機(jī)會(huì)得到良好的充填。而且由于齒形充填均勻,將導(dǎo)致成形載荷的降低,減少無(wú)用功。 模具結(jié)構(gòu)材料為15鋼(冷態(tài)),工作速度為2mm/s,摩擦因子為0.3。毛坯仍采用帶 25分流方案,模擬其成形過(guò)程。當(dāng)工作載荷為5691kN、行程為15mm時(shí)得到填充完好的工件。 試驗(yàn)條件如2.1節(jié)所述,但采用凹模運(yùn)動(dòng)方式可調(diào),先下移8.6mm,再上移0.6mm,加載至2800kN獲得的紫銅齒輪件 從齒輪樣件可以看出:整個(gè)齒輪齒形填充非常完好。而采用單純浮動(dòng)凹模,在2800kN時(shí),都無(wú)法得到如此清晰的齒輪件,上角部齒形遠(yuǎn)未充滿(mǎn)。 4 結(jié) 論 1)選擇適當(dāng)?shù)姆至骺壮叽缈梢越档统尚屋d荷,但作用不很明顯,載荷比實(shí)心毛坯降低約2左右。 2)采用浮動(dòng)凹模浮動(dòng)模式可調(diào)的齒輪精鍛法,齒形的充填過(guò)程比較均勻,因而能在較低載荷下獲得充填完全的齒輪,不失為一種較好的齒輪精鍛方法。Digital technology and equipment trends and
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