大白菜收獲機(jī)機(jī)械部份-鎖緊及切削機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì),大白菜收獲機(jī)機(jī)械部份-鎖緊及切削機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì),大白菜,收獲,收成,機(jī)械,部份,部分,切削,機(jī)構(gòu),設(shè)計(jì) 大白菜收獲機(jī)大白菜收獲機(jī)（機(jī)械部分）（機(jī)械部分）鎖緊和切削機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)鎖緊和切削機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 班班 級級:機(jī)制機(jī)制051051 姓姓 名名:蔣鵬飛蔣鵬飛 指導(dǎo)老指導(dǎo)老師師:肖麗萍肖麗萍一、設(shè)計(jì)目的及意義n 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)目的是為了鞏固、擴(kuò)大和學(xué)會(huì)綜合地使用所學(xué)過各門課程知識(shí)。n 設(shè)計(jì)大白菜收獲機(jī)的主要目的是減輕勞動(dòng)者強(qiáng)度、提高工作效率。主要適用于種植面積較大的單個(gè)家庭，結(jié)構(gòu)簡單、工作穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)。二、收獲機(jī)的工作原理說明收獲機(jī)的工作原理說明 收獲機(jī)通過扶莖器將大白菜的散葉收攏，便于后面的提升機(jī)構(gòu)夾緊大白菜使大白菜能穩(wěn)定的進(jìn)入其夾持皮帶內(nèi)。在此過程進(jìn)行的同時(shí)，固定在提升機(jī)構(gòu)底部的固定式切削刀將大白菜的根部切斷。使提升機(jī)構(gòu)能輕松的將大白菜提起來。大白菜經(jīng)過提升機(jī)構(gòu)后將會(huì)落在一個(gè)運(yùn)輸機(jī)構(gòu)上，在運(yùn)輸機(jī)構(gòu)上運(yùn)輸一段距離后大白菜將落入安裝在拖拉機(jī)上的箱體內(nèi)。此時(shí)操作工人將大白菜收集放置好，統(tǒng)一運(yùn)回指定地點(diǎn)，再將大白菜的殘根廢葉清除掉即可獲得可上市的大白菜。提升機(jī)構(gòu)在收獲過程中是與地面傾斜30度，此時(shí)提升機(jī)構(gòu)和固定式切削刀與地面的距離很近，如果仍然保持這個(gè)角度在各種道路上行駛，就很有可能因碰撞而導(dǎo)致工作部件的失效。應(yīng)此就要求提升機(jī)構(gòu)是可以活動(dòng)的，在不同的狀態(tài)下要有不同的位置。而鎖緊機(jī)構(gòu)就是為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能設(shè)計(jì)的?？傃b圖總裝圖四、四、切削機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)切削機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 切削機(jī)構(gòu)是直接與大白菜作用的機(jī)構(gòu)，它的性能好壞關(guān)系全局。刀片主要選用綜合機(jī)械性能比較強(qiáng)的中碳鋼，表面淬硬，使它既能抵抗沖擊力，又有很好的耐磨性能。在保證強(qiáng)度的基礎(chǔ)上盡量薄的選用刀片的厚度，使其更鋒利。刀桿和壓刀板主要是用來固定和安裝刀片的，使刀片有一個(gè)較佳的切削角度。整個(gè)機(jī)構(gòu)通過螺栓連接在提升機(jī)構(gòu)的底部，可以隨著提升機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。四、四、切削機(jī)構(gòu)的安裝圖切削機(jī)構(gòu)的安裝圖 五、鎖緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)五、鎖緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 鎖緊機(jī)構(gòu)的主要功能是控制提升機(jī)構(gòu)的位置并限止它的自由度。使提升機(jī)構(gòu)能安全、穩(wěn)定的待在各工作位置上。鎖緊機(jī)構(gòu)的斜楔是隨著滑塊體來回移動(dòng)的，當(dāng)提升機(jī)構(gòu)需要不同的工作位置的時(shí)候，只需將斜楔拔出，再推進(jìn)即可獲得所需的工作位置。農(nóng)業(yè)機(jī)械中振動(dòng)往往會(huì)很大，這樣就有可能使斜楔和提升機(jī)構(gòu)的緊密貼合破壞掉，這時(shí)就需要一個(gè)防松機(jī)構(gòu)來保證斜楔不會(huì)因振動(dòng)而松掉。通過防松裝置的手柄來控制壓塊的位置，使防松柱銷來獲得和保持一個(gè)力作用在斜楔上，來達(dá)到防松的目的。六、六、防松裝置防松裝置 七七、壓緊機(jī)構(gòu)的立體圖壓緊機(jī)構(gòu)的立體圖八八、整體整體結(jié)構(gòu)圖結(jié)構(gòu)圖九、總結(jié)九、總結(jié) 在設(shè)計(jì)過程中遇到不少問題，感謝各位老師的細(xì)心指導(dǎo)。但是由于我缺乏經(jīng)驗(yàn)、學(xué)識(shí)和水平有限，因此此設(shè)計(jì)缺點(diǎn)、錯(cuò)誤在所難免。衷心期待各位老師、同學(xué)們批評指正。學(xué)校代碼：10410 序 號： 20050396 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 題目： 大白菜收獲機(jī)機(jī)械部份 鎖緊及切削機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 工 學(xué) 院 姓 名： 蔣 鵬 飛 學(xué) 號： 20050396 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 年 級： 機(jī)制 051 指導(dǎo)教師： 肖麗萍老師 畢業(yè)論文題目 ii 二 OO 九年 五 月 大白菜收獲機(jī)的設(shè)計(jì) i 摘 要 隨著新的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式和新技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，農(nóng)業(yè)機(jī)器將成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主力 軍。該文在分析大白菜收獲機(jī)工作特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，從大白菜的采摘、轉(zhuǎn)運(yùn)、打包等方 面進(jìn)行分析。其中主要對鎖緊機(jī)構(gòu)和切削刀部分做了詳細(xì)的說明。該大白菜收獲機(jī)適 用于家用收割大白菜，結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低。 該大白菜收獲機(jī)的鎖緊部分采用斜楔鎖緊，切削刀采用固定式切削刀，本文主要 介紹了斜楔鎖緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程，對它可能出現(xiàn)的松動(dòng)做了相應(yīng)的放松措施。對于切 削過程中刀具可能出現(xiàn)的狀況做了相應(yīng)的分析。還對其各零件的結(jié)構(gòu)和選材做了詳細(xì) 的分析。整個(gè)結(jié)構(gòu)簡單、可操作性強(qiáng)、安全可靠。 關(guān)鍵詞：大白菜、收獲機(jī)、斜楔鎖緊、固定式切削刀 大白菜收獲機(jī)的設(shè)計(jì) ii Subject: Designing of cabbage harvest machinery Abstract With the new model of agricultural production and new technology development and application of agricultural machinery will become a major force in agricultural production. In this paper, the analysis of the characteristics of Chinese cabbage harvesting machine work on the basis of the picking from the Chinese cabbage, transit, packaging, etc. for analysis. The main body of the lock and cutting knife part of a detailed description. The Chinese cabbage harvesting machine for cabbage harvest home, simple structure, low manufacturing costs. The Chinese cabbage harvesting machine parts Wedge locking locking, the use of fixed cutting knife cutting knife, the paper introduces the body Wedge Lock design process, it may be loosened so the corresponding relaxation. Tool for cutting the course of the situation that may arise to do the corresponding analysis. Also parts of its structure and material to do a detailed analysis. The entire structure is simple, feasible, safe and reliable. Keywords: Chinese cabbage; Harvesting machine; Wedge Lock; Fixed cutting knife 大白菜收獲機(jī)的設(shè)計(jì) iii 目 錄 摘 要 .I 1 緒 論 .- 1 - 1.1 引言 .- 1 - 1.2 大白菜收獲機(jī)總體部分的介紹 .- 1 - 1.2.1 收獲機(jī)提升運(yùn)輸裝置簡介 .- 2 - 1.2.2 收獲機(jī)輸送部分簡介 .- 3 - 1.2.3 鎖緊機(jī)構(gòu)簡介 .- 4 - 2 鎖緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) .- 6 - 2.1 鎖緊裝置的設(shè)計(jì)要求 .- 6 - 2.3 鎖緊機(jī)構(gòu)的原理設(shè)計(jì) .- 6 - 2.4 鎖緊機(jī)構(gòu)的零件設(shè)計(jì) .- 7 - 2.4.1 斜楔的設(shè)計(jì) .- 7 - 2.4.2 滑動(dòng)塊的設(shè)計(jì) .- 8 - 2.4.3 導(dǎo)軌的設(shè)計(jì) .- 9 - 2.5 防松裝置的零件設(shè)計(jì) .- 9 - 2.5.1 防松機(jī)構(gòu)的原理說明 .- 10 - 2.5.2 彈簧的設(shè)計(jì) .- 11 - 2.5.3 壓塊的設(shè)計(jì) .- 11 - 2.5.4 開槽體和支架的設(shè)計(jì) .- 11 - 2.5.5 防松柱銷的設(shè)計(jì) .- 11 - 2.5.6 螺紋空管的設(shè)計(jì) .- 12 - 2.5.7 手柄的設(shè)計(jì) .- 12 - 2.5.8 彈簧固定桿的設(shè)計(jì) .- 12 - 3 切削機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) .- 12 - 3.1 切削刀的分析 .- 13 - 3.1.1 切削刀的切削情況 .- 13 - 3.1.2 切削刀的選用 .- 13 - 3.2 切削機(jī)構(gòu)零件的設(shè)計(jì) .- 13 - 3.2.1 刀片的設(shè)計(jì) .- 13 - 3.2.2 壓刀板和刀桿的設(shè)計(jì) .- 14 - 4 結(jié)論 .- 15 - 4.1 主要結(jié)論 .- 15 - 4.2 問題與展望 .- 15 - 參 考 文 獻(xiàn) .- 16 - 致 謝 .- 17 - 大白菜收獲機(jī) 1 緒 論 1.1 引言 在結(jié)球葉菜（包括大白菜、結(jié)球甘藍(lán)和結(jié)球萵筍等）的收獲過程中，收獲作業(yè)占 整個(gè)作業(yè)量的40%。收獲作業(yè)質(zhì)量的好壞直接影響到蔬菜的儲(chǔ)存、加工和銷售，從而影 響市場價(jià)格和經(jīng)濟(jì)效益。由于收獲作業(yè)的復(fù)雜性，收獲作業(yè)的機(jī)械化程度還很低。葉 菜收獲屬于一類勞動(dòng)密集型工作，在很多國家，由于勞動(dòng)力的高齡化，人力資源越來 越缺乏，勞動(dòng)力不僅成本高，而且還不容易得到，而人工收獲的成本在白菜的整個(gè)生 產(chǎn)成本中所占的比例高達(dá)33%50%。因此實(shí)現(xiàn)結(jié)球葉菜收獲的機(jī)械化變得越來越迫切。 結(jié)球葉菜收獲機(jī)機(jī)械化技術(shù)已有70余年的研究歷史，最早是在1931年研制成了甘 藍(lán)收獲機(jī)。后來日本研制出了自走式大白菜收獲機(jī)和懸掛式大白菜收獲機(jī)，我國關(guān)于 結(jié)球葉菜收獲機(jī)的研究較少。 我國大白菜的種植以小農(nóng)戶居多，分布廣而分散。因此設(shè)計(jì)大白菜收獲機(jī)時(shí)，須 考慮以下幾個(gè)問題：1）農(nóng)民一般不具備太多的專業(yè)知識(shí)，因此收獲機(jī)必須結(jié)構(gòu)簡單、 操作性好、可靠性高、并且價(jià)格合理。2）由于大白菜葉球很脆嫩，在裝運(yùn)過程中，很 難避免外力的碰撞、擠壓而出現(xiàn)傷口。出現(xiàn)機(jī)械損傷不但影響商品價(jià)值，而且易腐爛 變質(zhì)。因此合理地設(shè)計(jì)收獲機(jī)的作業(yè)過程至關(guān)重要。 本設(shè)計(jì)對斜楔鎖緊機(jī)構(gòu)和切削機(jī)構(gòu)的工作原理做了詳細(xì)的分析。從它的各零件的 設(shè)計(jì)過程到總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)都有詳細(xì)的說明，且對它在工作中的各種環(huán)境、安全性、 做出了預(yù)判。其中防松機(jī)構(gòu)就是保證鎖緊機(jī)構(gòu)的工作可靠性而特意做出的安全防護(hù)裝 置，它能很好的彌補(bǔ)由制造、安裝帶來的誤差，從而很好的使鎖緊機(jī)構(gòu)與提升機(jī)構(gòu)保 持良好接觸。同時(shí)對鎖緊機(jī)構(gòu)和切削機(jī)構(gòu)的其它零部件也作出相應(yīng)的分析。 1.2 大白菜收獲機(jī)總體部分的介紹 收獲機(jī)的工作過程為：扶莖器將大白菜扶正，切削刀將白菜切斷。然后提升機(jī)構(gòu) 將白菜運(yùn)輸?shù)捷斔蜋C(jī)構(gòu)上，輸送機(jī)構(gòu)再將大白菜運(yùn)輸?shù)窖b箱裝置，最后把裝滿大白菜 的箱子擺放在拖拉機(jī)后帶的車廂內(nèi)。如圖 1-1 所示。 扶莖器主要將大白菜收攏扶正，由一些漸變傾斜桿組成；提升機(jī)構(gòu)工作時(shí)與地面 大白菜收獲機(jī)的設(shè)計(jì) - 2 - 程 傾角，平行的兩條平帶夾緊并將大白菜從地面提升到輸送帶上，提升機(jī)構(gòu)位置的30 固 定依靠鎖緊機(jī)構(gòu)；輸送帶布置為水平，方便裝箱機(jī)構(gòu)裝大白菜。 圖 1-1 1.2.1 收獲機(jī)提升運(yùn)輸裝置簡介 一、設(shè)計(jì)帶式提升運(yùn)輸裝置（簡圖如 1-2） 圖 1-2 原始數(shù)據(jù)：提升帶速：1.5m/s 平帶帶輪直徑：280mm 工作條件：連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，工作時(shí)有輕微振動(dòng)，使用期限為 10 年，小批量生產(chǎn)，單班 大白菜收獲機(jī)的設(shè)計(jì) - 3 - 制工作（8 小時(shí)/天） 。運(yùn)輸速度允許誤差為 。%5 二、 傳動(dòng)方案：如圖 1-3 1） 外傳動(dòng)為 V 帶傳動(dòng) 2） 提升運(yùn)輸為平帶傳動(dòng) 圖 1-3 三、該方案的優(yōu)缺點(diǎn)： 該提升運(yùn)輸機(jī)有輕微振動(dòng)，由于 V 帶有緩沖吸振能力，采用 V 帶傳動(dòng)能減小 振動(dòng)帶來的影響，并且該工作機(jī)屬于小功率、載荷變化不大，可以采用 V 帶這種簡單 的結(jié)構(gòu)，并且價(jià)格便宜，標(biāo)準(zhǔn)化程度高，大幅降低了成本。提升部分采用平帶傳動(dòng)， 這是運(yùn)輸裝置中應(yīng)用最廣泛的一種。V 帶由拖拉機(jī)上柴油機(jī)引出的轉(zhuǎn)速帶動(dòng)。 總體來講，該傳動(dòng)方案滿足提升運(yùn)輸裝置的性能要求，適應(yīng)工作條件、工 作可靠，此外還結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊以及成本低。 1.2.2 收獲機(jī)輸送部分簡介 本設(shè)計(jì)選用簡單帶式輸送機(jī)為計(jì)算實(shí)例。該帶式輸送機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特征和工作原理 是：輸送帶既是承載貨物的構(gòu)件，又是傳遞牽引力的牽引構(gòu)件，依靠輸送帶與滾筒之 間的摩擦力平穩(wěn)地進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。 如圖 1-4 所示為收獲機(jī)帶式輸送機(jī)構(gòu)簡圖，輸送帶繞過 驅(qū)動(dòng)滾筒和張緊滾筒。工作時(shí)，由內(nèi)燃機(jī)通過帶輪裝置使驅(qū)動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)，依靠驅(qū)動(dòng)滾 大白菜收獲機(jī)的設(shè)計(jì) - 4 - 筒與輸送帶之間的摩擦力使輸送帶運(yùn)動(dòng)，貨物隨輸送帶運(yùn)送到卸載點(diǎn)。 為了減輕對 輸送帶的磨損、提高生產(chǎn)率和便于布置裝、卸載裝置，輸送帶的布置形式為水平輸送。 驅(qū)動(dòng)部分 輸送帶 張緊滾筒 張緊裝置 圖 1-4 1.2.3 鎖緊機(jī)構(gòu)簡介 由于大白菜收獲機(jī)的提升運(yùn)輸機(jī)構(gòu)是可以轉(zhuǎn)動(dòng)的，它的兩個(gè)位置示意圖如圖 1-5。 其中工作位置 1實(shí)現(xiàn)大白菜的收獲的過程；工作位置 2大白菜收獲機(jī)在公路上 行駛的時(shí)候，防止提升機(jī)構(gòu)和切削機(jī)構(gòu)與地面碰撞而發(fā)生不良影響。 大白菜收獲機(jī)的設(shè)計(jì) - 5 - 圖 1-5 結(jié)合示意圖分析可知：鎖緊機(jī)構(gòu)必須可以左右來回運(yùn)動(dòng)，且需將位置 1 和位置 2 固定， 這就要求鎖緊機(jī)構(gòu)和提升機(jī)構(gòu)能很好的貼合和較大的接觸面。而本機(jī)械為小型機(jī)械， 要求它的結(jié)構(gòu)簡單，而斜楔鎖緊裝置符合這些要求。它的結(jié)構(gòu)如圖 1-6 所示： 斜塊在軌道中做推拉運(yùn)動(dòng)，就可以實(shí)現(xiàn)提升機(jī)構(gòu)所需的位置要求，將鎖緊機(jī)構(gòu)和 提升機(jī)構(gòu)的接觸部位做成斜面能很好的補(bǔ)充因裝配、制造而造成的誤差，從而能夠很 好的貼合，增加了工作的穩(wěn)定性。 為防止因農(nóng)業(yè)機(jī)械在工作的過程中的振動(dòng)而使的自鎖機(jī)構(gòu)松動(dòng)，以保證大白菜收 獲機(jī)在工作中的安全性。這里在防松裝置中利用彈簧的推力將小柱體貼緊斜體，使之 不會(huì)退出來，達(dá)到防松的目的。 大白菜收獲機(jī)的設(shè)計(jì) - 6 - 圖 1-6 2 鎖緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 2.1 鎖緊裝置的設(shè)計(jì)要求 鎖緊裝置的設(shè)計(jì)是否正確合理，對于保證操作者的安全、減輕操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度、 提高成品質(zhì)量有很大的影響。所以對鎖緊裝置提出了如下基本要求： （一） 鎖緊力的大小應(yīng)能保證機(jī)構(gòu)不發(fā)生移動(dòng)和振動(dòng)，并能在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)； （二） 機(jī)構(gòu)鎖緊后的變形和受壓表面的損傷不應(yīng)超出允許的范圍； （三） 應(yīng)有足夠的形成，且要有一定的自鎖作用； （四） 結(jié)構(gòu)緊湊、動(dòng)作靈活、制造、操作、維修方便、省力、安全、并有足夠的剛度 和強(qiáng)度。 大白菜收獲機(jī)的設(shè)計(jì) - 7 - 由于大白菜收獲機(jī)的提升運(yùn)輸機(jī)構(gòu)是可以轉(zhuǎn)動(dòng)的，它有工作位置 1 和工作位置 2。 其中工作位置 1實(shí)現(xiàn)大白菜的收獲的過程，它要求此時(shí)要對大白菜提升機(jī)構(gòu)有良好 的固定作用，不允許其有大的移動(dòng)和振動(dòng)，以保證大白菜能順利的往上提升達(dá)到所需 的效果；工作位置 2大白菜收獲機(jī)在公路上行駛的時(shí)候，防止提升機(jī)構(gòu)和切削機(jī)構(gòu) 與地面碰撞而發(fā)生不良影響。這就要求我們必定要設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)構(gòu)來有效的實(shí)現(xiàn)這個(gè)過 程，使它能夠安全和穩(wěn)定的完成上述要求。 大白菜收獲機(jī)的提升機(jī)構(gòu)的兩個(gè)位置示意圖如圖 15 所示： 當(dāng)它轉(zhuǎn)到工作位置 1 時(shí)，也就是大白菜的收獲位置。為了固定工作位置 1，此時(shí)要 向右邊推動(dòng)鎖緊機(jī)構(gòu)將提升機(jī)構(gòu)牢牢定在工作位置 1，保證工作時(shí)的可靠性；當(dāng)大白菜 收獲機(jī)械處于公路行駛的階段時(shí)，就要求提升機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)到位置 2 上，此時(shí)只要將鎖緊機(jī) 構(gòu)向左邊拉出，將提升機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)到位置 2，再將鎖緊機(jī)構(gòu)向右邊推動(dòng)將提升機(jī)構(gòu)固定即可。 2.3 鎖緊機(jī)構(gòu)的原理設(shè)計(jì) 由上述分析可知：鎖緊機(jī)構(gòu)必須可以左右來回運(yùn)動(dòng)，且它還要將位置 1 和位置 2 卡死這就要求鎖緊機(jī)構(gòu)和提升機(jī)構(gòu)能很好的貼合，而且接觸面要相對的大一些。且本 機(jī)械為小型機(jī)械，它要求機(jī)械的結(jié)構(gòu)簡單，盡量采用手動(dòng)，斜楔鎖緊裝置能很好的滿 足這些要求。它的結(jié)構(gòu)如圖 16 所示： 斜塊在軌道中由人做推拉運(yùn)動(dòng)，就可以實(shí)現(xiàn)提升機(jī)構(gòu)所需的位置要求，將鎖緊機(jī) 構(gòu)和提升機(jī)構(gòu)的接觸部位做成斜面能很好的補(bǔ)充因裝配、制造而造成的誤差，從而能 夠很好的貼合，增加了工作的穩(wěn)定性。 2.4 鎖緊機(jī)構(gòu)的零件設(shè)計(jì) 2.4.1 斜楔的設(shè)計(jì) （1） 自鎖條件 斜楔鎖緊后應(yīng)能自鎖。條件為斜楔升角 必須小于斜楔面與基面兩處摩擦角之和 即 （2） 斜楔升角的選擇 斜楔鎖緊機(jī)構(gòu)計(jì)算數(shù)值 大白菜收獲機(jī)的設(shè)計(jì) - 8 - 斜楔角 行程比 理想增力比 5 0.087 11.430 6 0.105 9.514 7 0.123 8.144 8 0.140 7.115 斜面是整個(gè)鎖緊機(jī)構(gòu)的最主要的工作零件，它的好壞直接關(guān)系到整個(gè)機(jī)器的工作 性能。采用手動(dòng)斜楔鎖緊機(jī)構(gòu)，就應(yīng)當(dāng)考慮到它的自鎖性能。因?yàn)殇摬闹g的摩擦系 數(shù)為 =0.1 -0.15，相應(yīng)升角 =11-17。本機(jī)構(gòu)采用手動(dòng)夾緊，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)：升 角一般為 =6-8。取中間值 =7，因此斜面的基本結(jié)構(gòu)如圖 21 所示： 圖 21 （3） 斜楔的選材 斜楔與提升機(jī)構(gòu)直接相接觸，將會(huì)受到?jīng)_擊力，所以要選者中碳鋼，來利用中 碳鋼的良好的機(jī)械性能。這里選用 45 鋼。 2.4.2 滑動(dòng)塊的設(shè)計(jì) （1）滑動(dòng)塊的作用 滑動(dòng)塊是將斜楔體和軌道連為一體的零件。如果將整個(gè)斜面都設(shè)計(jì)成一個(gè)整體， 它的質(zhì)量就會(huì)很重，且加工不方便?？紤]到這個(gè)斜楔鎖緊機(jī)構(gòu)是用手動(dòng)的，這就要求 斜楔體盡可能的輕些，以減輕斜楔體的重量，從而減輕手臂的推力，減輕操作者的勞 大白菜收獲機(jī)的設(shè)計(jì) - 9 - 動(dòng)強(qiáng)度。又因?yàn)樾毙w不是非常重要的工作零件，這樣就可以盡量讓斜楔體的結(jié)構(gòu)簡 單，可以使用標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的零件。 熱軋工字鋼各項(xiàng)性能 尺寸 mm型號 h b d t r R1 截面面積 cm 理論重量 Kg/m 20a 20b 200 200 100 102 7.0 9.0 11. 4 11. 4 9.0 9.0 4.5 4.5 35.578 39.578 27.929 31.069 （2）滑動(dòng)塊的選材 參考各種型鋼的結(jié)構(gòu)，工字鋼比較適合做滑動(dòng)塊的原材料這里我選擇型號為 20a 的工字鋼。然后再在它的基礎(chǔ)上進(jìn)行局部加工，主要是將其圓角打磨成平面，且平面 要求精度比較高，減少它在工作中的摩擦力，使操作者的勞動(dòng)量降低；高一點(diǎn)的精度 也會(huì)使得滑動(dòng)塊在工作中的穩(wěn)定性能加強(qiáng)；最重要的是打磨平面可以獲得與導(dǎo)軌大一 點(diǎn)的接觸面積以提高工字鋼的強(qiáng)度和剛度從而達(dá)到工作中需要的要求。它的橫截面如 圖 22 所示： 圖 22 2.4.3 導(dǎo)軌的設(shè)計(jì) （1）導(dǎo)軌的作用 軌道主要是用來固定滑動(dòng)塊，使滑動(dòng)塊只能沿一個(gè)方向來回運(yùn)動(dòng)，考慮到大白菜 收獲機(jī)為農(nóng)機(jī)產(chǎn)品，它要求的精度不是太高，因此沒必要設(shè)計(jì)成機(jī)床軌道那樣的高精 大白菜收獲機(jī)的設(shè)計(jì) - 10 - 度軌道，所以它的結(jié)構(gòu)也就要相對簡單了。主要采用兩塊板固定成一個(gè)軌道使斜楔體 可以在兩塊板之間運(yùn)動(dòng)。它的截面如圖 23 所示： 圖 23 （2） 導(dǎo)軌的選材 作為軌道磨損是不可避免的，這就要求軌道耐磨性能會(huì)比較好。機(jī)械制造中軌道 一般采用鑄鐵來制造，可以先澆鑄出整個(gè)零件的廓型然后在重要的工作部位進(jìn)行精細(xì) 加工，從而來降低加工過程中的工作量。這里選用 HT350主要是用來制造發(fā)動(dòng)機(jī) 缸體、凸輪、導(dǎo)軌、工作臺(tái)等摩擦件。 2.5 防松裝置的零件設(shè)計(jì) 2.5.1 防松機(jī)構(gòu)的原理說明 =7斜楔鎖緊機(jī)構(gòu)雖然有很好的自鎖性,但是農(nóng)業(yè)機(jī)械在工作的過程中的振動(dòng)是 比較大的，這樣是有可能因振動(dòng)而使的自鎖機(jī)構(gòu)松動(dòng)，從而產(chǎn)生不良后果。為了保證 大白菜收獲機(jī)在工作中的安全性，就要求斜楔機(jī)構(gòu)能有很好的防松性能。這里我采用 如下機(jī)構(gòu)進(jìn)行防松，如示意圖 24 所示： 大白菜收獲機(jī)的設(shè)計(jì) - 11 - 1壓柄和壓塊 2開槽體 3支架體 4柱銷 5 彈簧固定桿 6彈簧 圖 24 由雙手往下推 1，1 沿著 2 的通槽往下移動(dòng)到了 2 的底部，此時(shí)旋轉(zhuǎn) 1 九十度松手， 將 1 卡死在 2 的底部的槽里頭，彈簧將 1 上的力轉(zhuǎn)移到 4 上了，這時(shí) 4 就會(huì)往下移動(dòng) 擋住斜楔機(jī)構(gòu)，使之不能運(yùn)動(dòng)。當(dāng)工作完成了以后，將 1 往下壓一點(diǎn)，然后再旋轉(zhuǎn) 90 度，松手。1 在彈簧的作用力下自動(dòng)往上升，再往上拔 1 通過 5 將 4 從斜楔機(jī)構(gòu)中拔取 出來。這樣斜楔機(jī)構(gòu)又可以移動(dòng)了！ 2.5.2 彈簧的設(shè)計(jì) 彈簧的選材：一般的彈簧鋼有碳素彈簧鋼絲、65Mn、60Si2Mn 、50GrVA 等。 其中 65Mn 淬透性強(qiáng)，脫炭傾向小，但有過熱敏感性和回火脆性，易產(chǎn)生淬火裂紋。 一般用來制造直徑為 820mm 的不重要的螺旋彈簧。60Si2Mn 各項(xiàng)性能都比較好，但 它主要用來制造大截面的、受力很大的螺旋彈簧上。因此這里我選用 65 彈簧鋼。 大白菜收獲機(jī)的設(shè)計(jì) - 12 - 2.5.3 壓塊的設(shè)計(jì) （1）壓塊的作用： 壓塊主要是用來推動(dòng)彈簧并且鎖定彈簧位置的，它要求有一定的強(qiáng)度。 （2）壓塊的選材： 因?yàn)殚_槽體上的帶有螺紋，且要通過焊接來防止因壓柄轉(zhuǎn)動(dòng)而引起螺紋的松動(dòng)。 又因?yàn)閴簤K上帶有兩個(gè)定位用的鍵，它要求有一定的強(qiáng)度。這里選擇 Q255它強(qiáng)度 較高，用于承受中等載荷的零件，如鍵、拉桿、轉(zhuǎn)軸、螺栓及螺紋鋼筋等。所以是符 合壓塊的選材需求的。 2.5.4 開槽體和支架的設(shè)計(jì) （1）開槽體和支架的作用： 這兩個(gè)零件主要是用來限制壓塊運(yùn)動(dòng)的，使壓塊有固定的位置。 （2）開槽體和支架的選材： 開槽體和支架并沒有很高的要求。所以可以選擇鑄鐵，這里我選擇灰鑄鐵它的牌 號：HT150 機(jī)械制造業(yè)中的一般鑄件，如底座、手輪等零件。 2.5.5 防松柱銷的設(shè)計(jì) （1）柱銷的作用： 柱銷主要是通過與斜楔體接觸從而來限制斜楔體的移動(dòng)的。 （2）柱銷的選材： 柱銷與斜體是點(diǎn)接觸，它要求柱銷有一定的強(qiáng)度和硬度。這里選擇 40Gr 作為它的 制造材料。40Gr 是重要的調(diào)質(zhì)件，如軸類、齒輪類、銷子等。柱銷的工作部分還應(yīng)當(dāng) 表面淬火，以增加它的硬度。 2.5.6 螺紋空管的設(shè)計(jì) （1）螺紋空管的作用： 螺紋空管主要是用來連接壓塊和手柄，使操作者施加的力可以很好的傳遞給彈簧。 大白菜收獲機(jī)的設(shè)計(jì) - 13 - （2）螺紋空管的選材： 考慮到螺紋空管是需要加工內(nèi)螺紋的，所以壁厚要取大些。這里選擇冷拔無縫鋼 （YB23164）它的性能參數(shù)如下：外徑38mm 壁厚8mm 理論重量 5.92kg/m。 2.5.7 手柄的設(shè)計(jì) （1）手柄的作用： 手柄是操作者施加力的直接對象，它應(yīng)當(dāng)有很好的省力作用。 （2）手柄的選材： 手柄不是什么重要的工作零件，所以這里也采用鑄鐵 HT150。 2.5.8 彈簧固定桿的設(shè)計(jì) （1）彈簧固定桿的作用： 彈簧固定桿主要是用來固定彈簧的位置，使彈簧不會(huì)隨意的走動(dòng)。還有將柱銷拔離的 功能。 （2） 彈簧固定桿的選材： 彈簧固定桿一端要加工成螺紋，另一端要焊接，所以強(qiáng)度不可太高，最好選擇含碳量 較低的鋼，這里選用 20 鋼焊接性能好，便于加工成螺釘、螺母等零件。 3 切削機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 3.1 切削刀的分析 3.1.1 切削刀的切削情況 大白菜與地面緊密的連在一起，要想將它分離，就應(yīng)當(dāng)將其根部切斷，然后通過運(yùn) 輸機(jī)構(gòu)運(yùn)到所需的位置上去。當(dāng)然也可以直接從地里拔取出來，但考慮到從地里拔取 出來的拔取力過大，拔取的時(shí)候可能會(huì)對大白菜的部分部位造成損害，且拔取后的根 部帶有大量泥土，將會(huì)污染運(yùn)輸機(jī)構(gòu)和大白菜本身。所以選擇邊切斷邊運(yùn)輸?shù)姆绞健?刀片貼近著地面以 1.2m/s 的速度向待切割的大白菜運(yùn)動(dòng)過去。通過車的慣性將大白菜 切斷。 大白菜收獲機(jī)的設(shè)計(jì) - 14 - 3.1.2 切削刀的選用 切削刀主要有旋轉(zhuǎn)切割刀和固定式切割刀兩種。活動(dòng)式的切割刀雖然切削效率比 較高，但它結(jié)構(gòu)太復(fù)雜成本太高不適合用于小型的收獲機(jī)械上。 其中固定式的切削刀一般分為斜切刀和弧型切刀兩種如圖 31 所示：其中 A 為斜 切刀 B 為弧型切刀，A 雖然結(jié)構(gòu)比較簡單，加工相對簡單，但它的剛度沒有 B 好，容 易產(chǎn)生翹曲。所以決定選擇 B 弧型切刀。AB 圖 31 3.2 切削機(jī)構(gòu)零件的設(shè)計(jì) 3.2.1 刀片的設(shè)計(jì) （1）刀片的作用 因?yàn)榈镀枪潭ㄔ谔嵘龣C(jī)構(gòu)上的，自身沒有切削速度，只能靠拖拉機(jī)提供一個(gè)切 削速度。這就要求刀片相對鋒利，且具有一定的強(qiáng)度。根據(jù)資料表明新鮮大白菜的切 削力為 200N。大白菜在切削時(shí)不會(huì)像金屬切削時(shí)產(chǎn)生大量的熱，所以不用考慮到切削 熱對刀體的影響。刀片的形狀如圖 32 所示： 大白菜是種植在一條直線上刀片的直 徑只要大于單棵大白菜的直徑就可以了，為了保證刀片能切到每棵大白菜刀片的直徑 這里取 150mm。刀片鋒利就要求刀片薄一點(diǎn)刀片強(qiáng)度高就要求刀片厚一點(diǎn)綜合一下， 這里取刀片的厚度為 5mm （2）刀片的選材 大白菜收獲機(jī)的設(shè)計(jì) - 15 - 刀片在切割過程中為不連續(xù)的切割，刀片要受到一個(gè)較大的沖擊，可以選擇綜合 機(jī)械性能較好的中碳鋼，又考慮到刀片與地面離的很近時(shí)常會(huì)發(fā)生摩擦，因此希望它 有一定的耐磨，這里本機(jī)構(gòu)采用 40Gr，且表面要經(jīng)過熱處理使它的硬度為 HRC55 60。 圖 32 3.2.2 壓刀板和刀桿的設(shè)計(jì) （1）壓刀板和刀桿的作用 壓刀板主要是用于固定刀片和連接刀桿的，為了牢靠的固定刀片，壓刀板應(yīng)當(dāng)盡 量大面積的與刀片相接觸，以保證整個(gè)機(jī)構(gòu)的剛度。刀桿是安裝確定刀片的安裝角度 和安裝位置的。因?yàn)檎麄€(gè)機(jī)構(gòu)為一個(gè)懸壁梁刀桿的末端安裝位置最為危險(xiǎn)，為了提高 他的安全性，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)?shù)脑龃笏臋M截面積，所以這里選擇板狀的刀桿。 （2）壓刀板和刀桿的選材 它們不是什么很重要的零件，這里選擇 30 碳素結(jié)構(gòu)鋼。 4 結(jié)論 4.1 主要結(jié)論 本課題在進(jìn)行了大量調(diào)查和文獻(xiàn)檢索的基礎(chǔ)上，對大白菜收獲機(jī)鎖緊機(jī)構(gòu)和切削 機(jī)構(gòu)做出了一些分析與研究。尤其上在防松裝置的設(shè)計(jì)上，對幾種類似的機(jī)構(gòu)做出了 改良和擇優(yōu)。 大白菜收獲機(jī)的設(shè)計(jì) - 16 - （1）螺旋夾緊緩慢，通過改進(jìn)后就是一個(gè)快速夾緊的過程，而且自鎖性能也很好。 具有一定的參考意義。 （2）研究現(xiàn)有的主要的鎖緊裝置后，斜楔夾緊雖然穩(wěn)定性不好，但只要升角取值 合理，再輔佐其它一些裝置，它以結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)勢，在各種機(jī)械的運(yùn)用中得到了廣泛 的應(yīng)用。 4.2 問題與展望 本論文雖然是對收獲機(jī)的鎖緊機(jī)構(gòu)、切削機(jī)構(gòu)做了一些闡述和設(shè)計(jì)?？墒沁€是處 于膚淺的階段，有很多東西也只是停留在理論的設(shè)計(jì)上，對于其能否實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能， 還未得到驗(yàn)證。 據(jù)了解我國暫時(shí)還沒有成熟性能的大白菜收獲機(jī)的投產(chǎn),主要是我國人口多,人力 資源豐富,一些地方的大白菜都只是人工收獲，可是隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、社會(huì)的進(jìn)步、人 們的生活水平必將得到大幅度的提高，到那時(shí)我國的農(nóng)業(yè)也早已進(jìn)入機(jī)械化，就會(huì)迫 切需求各種農(nóng)業(yè)機(jī)械。大白菜作為我國人們的主要蔬菜之一，它的種植到收獲也必將 走向機(jī)械化。所以大白菜收獲機(jī)械的發(fā)展?jié)摿€是很大的。 1 秦同瞬、楊承新主編.物流機(jī)械技術(shù).人民交通出版社,2001 2 運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)選用手冊編輯委員會(huì).運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)選用手冊.北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2005 3 譚建榮、張樹有、陸國棟、施岳定編.圖學(xué)基礎(chǔ)教程.高等教育出版社。1999 大白菜收獲機(jī)的設(shè)計(jì) - 17 - 參 考 文 獻(xiàn) 4 楊明忠、朱家誠.機(jī)械設(shè)計(jì).武漢理工大學(xué)出版社。2001 5 中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院編.農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊.機(jī)械工業(yè)出版社。1974 6 陳于平、周兆元編.互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ).機(jī)械工業(yè)出版社。2006 7 劉鴻文編.材料力學(xué).高等教育出版社。2004 8 于永泗、齊民編.工程材料.大連理工大學(xué)出版社。2001 9 曾志新、呂明編.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ).武漢理工大學(xué)出版社。2007 大白菜收獲機(jī)的設(shè)計(jì) - 18 - 致 謝 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在肖麗萍老師的精心指導(dǎo)下完成的，在整個(gè)學(xué)習(xí)和做論文的過程 中，肖老師對我們悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求，為我們創(chuàng)造了良好的學(xué)習(xí)氛圍；她嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹?學(xué)態(tài)度、高尚的敬業(yè)精神和淵博的學(xué)識(shí)，給我留下了深刻的印象，對我產(chǎn)生了巨大的 影響，使我不僅掌握了更多的理論知識(shí)，而且在分析問題、解決問題的能力上有了很 大的提高。 最后，我要感謝我的父母，是他們給了我上大學(xué)的機(jī)會(huì)，給了我生活的信心和挑 戰(zhàn)困難的勇氣；我還要感謝大學(xué)的所有老師，是他們無私地教導(dǎo)我，使我掌握了機(jī)制 專業(yè)的基礎(chǔ)知識(shí)，為這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)和我以后的工作奠定了基礎(chǔ)。感謝他們多年的關(guān) 心、支持和鼓勵(lì)！謝謝！ 蔣鵬飛 2009年5月 2009年第5期 農(nóng)機(jī)化 國外農(nóng)機(jī)：一 約翰迪爾7760自走式可打包棉花收獲機(jī) 約翰迪爾7760自走式可打包棉花收獲機(jī)是由 美國迪爾公司于2007年推出的世界上最先進(jìn)的新 一代自走式摘棉機(jī)，由一臺(tái)摘棉機(jī)和一臺(tái)機(jī)載的圓 形棉花打包機(jī)組成。它的誕生體現(xiàn)了迪爾公司在棉 花收獲機(jī)械技術(shù)上的世界領(lǐng)先地位，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械收 獲棉花的一次革命，即田問采棉和機(jī)載打包一次完 成，實(shí)現(xiàn)連續(xù)不問斷的田間采棉作業(yè)。該機(jī)具有的 主要特點(diǎn)： 1 進(jìn)行連續(xù)不停頓的田間采摘收獲作業(yè) 7760棉花收獲機(jī)柴油箱容積1 136 L，摘錠清 洗液箱容積1 363 L，采棉頭潤滑脂箱容積303 L。 每天加注一次液體可以在田間連續(xù)采棉作業(yè)12 h 以上。 據(jù)美國農(nóng)場主經(jīng)過2008年棉花采摘季節(jié)的實(shí) 踐，與傳統(tǒng)的棉箱式摘棉機(jī)相比，相同作業(yè)面積時(shí)， 7760棉花收獲機(jī)在采摘作業(yè)時(shí)間上平均可以節(jié)約 20-30，大幅度提高了棉花采摘效率。當(dāng)用時(shí)間 作為衡量棉花采摘作業(yè)的要素時(shí)，這種效率的提高 無異是幫助摘棉機(jī)用戶節(jié)約了費(fèi)用。 2 節(jié)約了田間采摘作業(yè)時(shí)需要的人力和相 關(guān)配套的設(shè)備 在采摘作業(yè)中，該機(jī)只需要把機(jī)載的圓形棉花 打包機(jī)彈出的棉花包放置在機(jī)器后面的一個(gè)可升降 的托架上，繼續(xù)進(jìn)行采摘作業(yè)。等該機(jī)到地邊時(shí)，直 接把棉包卸載到地面上。僅需要配備一個(gè)拖拉機(jī)后 置式的棉包叉車和一輛棉包運(yùn)輸車。減少了傳統(tǒng)的 棉箱式摘棉機(jī)作業(yè)時(shí)必須配套的運(yùn)棉車、牽引運(yùn)棉 車的拖拉機(jī)或傳統(tǒng)的方形棉花打垛機(jī)等設(shè)備，農(nóng)場 棉機(jī)一樣的摘錠清洗功能，確保了最大的收獲效率。 7 底盤 5 棉花輸送系統(tǒng) 該機(jī)使用了在約翰迪爾自走式摘棉機(jī)上驗(yàn)證多 年的JETAIRTROL棉花輸送系統(tǒng)，確保收獲更干 凈的籽棉。 棉花輸送系統(tǒng)由一個(gè)風(fēng)機(jī)和兩個(gè)輸棉管組成， 每個(gè)采棉頭都有一個(gè)單獨(dú)的通向棉箱的輸棉管。即 使在最小動(dòng)力輸出時(shí)，該系統(tǒng)也能夠提供出色的籽 棉輸送效率。此外，該系統(tǒng)使采摘頭被阻塞的可能 性降為最低。棉花輸送系統(tǒng)由牽引拖拉機(jī)的后動(dòng)力 輸出軸提供動(dòng)力。 6 棉箱 棉箱容積l3 m3，最大籽棉裝載量約1 000 kg。 棉箱的升起和下降通過在拖拉機(jī)駕駛室內(nèi)操作液壓 輸出閥手柄完成的。 棉箱系統(tǒng)包含一個(gè)手動(dòng)接合的棉箱油缸鎖。當(dāng) 棉箱在升起并鎖定的情況下，這個(gè)裝置保證了可以 安全地完成各項(xiàng)維修保養(yǎng)工作。 棉箱后部有一個(gè)梯子，棉箱上有安全扶手，為清 理棉箱頂部提供了便利。 該機(jī)在牽引拖拉機(jī)和摘棉機(jī)之間，實(shí)現(xiàn)了可轉(zhuǎn) 向的聯(lián)結(jié)。該裝置允許駕駛員在拖拉機(jī)駕駛室進(jìn)行 道路運(yùn)輸狀態(tài)(正牽引模式)和田間采摘作業(yè)(右置 側(cè)牽引模式)兩種模式下的牽引狀態(tài)轉(zhuǎn)換操作。此 外，該裝置還可以減小轉(zhuǎn)彎半徑。 在道路行走時(shí)，使用道路運(yùn)輸牽引模式。這種牽 引模式也被用來在棉田首次采摘開路時(shí)使用。當(dāng)棉 田采摘通路被打開后，將牽引方式轉(zhuǎn)換成田間采摘 作業(yè)模式，使兩個(gè)采摘頭始終在拖拉機(jī)的右側(cè)工作。 該機(jī)與牽引拖拉機(jī)之間的懸掛連接和分離非常 方便快捷。在從牽引拖拉機(jī)上分離摘棉機(jī)時(shí)，駕駛員 先放下停車支架，卸掉動(dòng)力輸出軸，從液壓輸出閥上 拔出液壓管，從拖拉機(jī)后部斷開電線插頭和斷開拖 拉機(jī)牽引桿。三個(gè)人在1 min之內(nèi)就可以完成懸掛 連接或分離。 約翰迪爾7260牽引式摘棉機(jī)在中亞地區(qū)、中國 已經(jīng)連續(xù)數(shù)年進(jìn)行了田間棉花采摘作業(yè)。實(shí)踐 證明，該機(jī)完全適合在中小規(guī)模棉花種植規(guī)模下對 棉花機(jī)械化收獲的需求。 (約翰迪爾中國市場部) 61 國外農(nóng)機(jī) 農(nóng)機(jī)化 2009年第5期 主明顯減少了在棉花采摘季節(jié)需要雇用的輔助勞動(dòng) 力人數(shù)，也減少了在田間需要搬運(yùn)棉花方形打垛機(jī) 的麻煩。 當(dāng)7760棉花收獲機(jī)需要從一塊棉田轉(zhuǎn)移到另 一塊棉田時(shí)，可以在1 min之內(nèi)從采摘模式轉(zhuǎn)換到 運(yùn)輸模式，允許駕駛員非常輕松地以27 kmh的速 度在道路上行駛。 不論是摘棉機(jī)在田間采摘棉花，還是從一塊棉 田轉(zhuǎn)移到另一塊棉田，7760棉花收獲機(jī)都把棉花機(jī) 械化收獲提高到了一個(gè)新的水平，創(chuàng)造了一種簡單 高效的棉花機(jī)械化收獲方式。 3 動(dòng)力強(qiáng)勁，能夠保證在各種條件下棉田 的采摘作業(yè) 約翰迪爾7760自走式可打包棉花收獲機(jī)配備 了約翰迪爾POWERTECH PLu 排氣量135 L、 額定功率370 kW、符合TIER III排放標(biāo)準(zhǔn)的柴油發(fā) 動(dòng)機(jī)。ProDrive 自動(dòng)換檔的變速箱，允許駕駛員在 行進(jìn)時(shí)實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)變速。一檔采摘速度可達(dá)68 kmh， 道路運(yùn)輸速度可達(dá)274 kmh。靜液壓四輪驅(qū)動(dòng)，保 證強(qiáng)大、高效的驅(qū)動(dòng)能力。適應(yīng)各種條件下棉田的 采摘作業(yè)，甚至能夠在泥濘和有積水的棉田中進(jìn)行 采摘作業(yè)。 2008年，美國路易斯安那州颶風(fēng)災(zāi)害發(fā)生后， 當(dāng)其它型號自走式摘棉機(jī)都無法在有積水的棉田中 繼續(xù)采摘作業(yè)時(shí)，只有約翰迪爾7760自走式可打包 棉花收獲機(jī)能夠在泥濘的棉田繼續(xù)進(jìn)行采摘作業(yè)。 4 適應(yīng)全天候條件下的采摘作業(yè) 約翰迪爾7760自走式可打包棉花收獲機(jī)的機(jī) 載圓形打包機(jī)把圓形棉包包裹三層，棉包最大直徑 可達(dá)229 m(直徑可調(diào)范圍091229 113)，寬度2。43 m，每包籽棉重量2 039-2 265 kg。與傳統(tǒng)的方形棉 花垛相比，網(wǎng)形棉包改善了雨天的防水性能，具有 抗風(fēng)、運(yùn)輸過程中不易破損等特點(diǎn)，圓形棉包的高強(qiáng) 度打包膜從田間到軋花廠的過程中，很好地保護(hù)了 棉花纖維和棉花種子。 圓形棉包與地面接觸面積小，對存放場地沒有 特殊要求，不需要專門的運(yùn)輸車輛。具有拉運(yùn)方便、 在田問和軋花廠存放方便的特點(diǎn)。圓形棉花包被全 部包裹，減少了在田問和軋花廠存放場地上的籽棉 損失。 62 5 有利于軋花廠的加工 在棉花的收獲和加工季節(jié)，對軋花廠來說，籽棉 的運(yùn)輸和存放是非常困難的。圓形棉包具有形狀大 小一致，內(nèi)部濕度恒定和密度均勻，運(yùn)輸和存放靈活 方便的特點(diǎn)。 使用7760棉花收獲機(jī)收獲的棉花，給軋花廠拉 運(yùn)籽棉尤其是在雨天拉運(yùn)籽棉帶來了極大的便利。 運(yùn)輸圓形棉花包時(shí)，首先使用拖拉機(jī)后置式叉 車在田間將棉花包分段運(yùn)輸，再使用標(biāo)準(zhǔn)的方形棉 花垛運(yùn)輸卡車或平板卡車將圓形棉花包運(yùn)走。一輛 標(biāo)準(zhǔn)的方形棉花垛運(yùn)輸卡車每次可以裝運(yùn)四個(gè)圓形 棉花包，長1464 in的平板卡車一次可以裝載6個(gè) 圓形棉花包，1617 m的平板卡車一次可以裝載7 個(gè)圓形棉花包。 圓形棉花包被全部包裹，從田間到軋花廠包中 的籽棉幾乎不損失。在加工圓形棉花包時(shí)，由于圓形 棉花包不會(huì)在場地上散落棉花，軋花廠也不需要專 門派人來清理。而傳統(tǒng)的方形棉花垛堆放在軋花廠 場地上會(huì)吸收地上的水分并容易受雨水的侵蝕，在 喂人軋花加工線前，需要烘干處理、把臟棉花人工分 撿出來。而全包裹的圓形棉花包從田間到軋花廠的 場院、軋花加工線一直能保持籽棉的干燥。 圓形棉花包中的含水量恒定在大約85，因此 棉花烘干需求的爐溫低、時(shí)間短，所以軋花加工線每 小時(shí)大約平均可以增加7包的喂入量。此外，由于圓 形棉花包里的籽棉靜電減少了，所以在軋花加工線 上喂入來自圓形棉花包中的籽棉時(shí)，要比喂人方形 棉花垛中的籽棉更容易了。據(jù)美國德克薩斯州的一 個(gè)軋花廠測算，在2008年秋季發(fā)生颶風(fēng)期間，他們 在雨天加工圓形的棉花包時(shí)，節(jié)省了40的用于烘 干籽棉的燃料。另外，圓形棉花包的包裝膜完全可以 回收再利用，也成為了軋花廠的一筆額外收人。 經(jīng)過美國2008年棉花收獲季節(jié)的實(shí)踐，約翰迪 爾7760自走式可打包棉花收獲機(jī)得到了棉花農(nóng)場 主和軋花廠的普遍好評。該機(jī)不僅實(shí)現(xiàn)了田間連續(xù) 不停頓的采摘作業(yè)，使農(nóng)場主提高了棉花收獲的采 摘效率。而且，緊湊的圓形棉花包幫助軋花廠減少了 籽棉的損失和棉花等級的降低，也為軋花廠提供了 籽棉拉運(yùn)和存放的靈活性和方便性，并提高了軋花 加工線的加工效率。 (約翰迪爾中國市場部) 2950 Niles Road, StJosepli _ 49085-9659, USA 269.429-0300 fax 26S.4293SS2 hc|#asabe.org www.asabe.org An ASABE Meeting Presentation Paper Number: 084469 7760 Cotton Picker Jason D. Wattonville John Deere Des Moines Works, Ankeny, Iowa, USA Written for presentation at the 2008 ASABE Annual International Meeting Sponsored by ASABE Rhode Island Convention Center Providence, Rhode Island June 29 - July 2，2008 Abstract. The John Deere 7760 Cotton Picker, with on-board module building technology, offers customers the next revolution to cotton harvesting machinery. The 7760 breaks through the productivity barrier by way of virtual non-stop harvest. The 7760 can harvest non-stop or continuously pick while forming, wrapping, ejecting and carrying a round module. Building round modules on-board the machine eliminates most field support equipment and the additional labor and costs associated with it. Wrapping the round modules in waterproof plastic wrap provides better protection to preserve cotton fiber and cotton seed quality while containing the cotton in the module so minimal cotton is lost during handling and transport. Some other key features of the 7760 include a Tier III emissions compliant 13.5L engine (500 hp), Pro Drive? powershift transmission, CAN BUS electronics, updated operator station, and improved serviceability and diagnostics. Keywords. Agricultural Equipment, Cotton, Cotton Harvesters, Farm Machinery, Harvesting Machinery The authors are solely responsible for the content of this technical presentation. The technical presentation does not necessarily reflect the official position of the American Society of Agricultural and Biological Engineers (ASABE), and its printing and distribution does not constitute an endorsement of views which may be expressed. Technical presentations are not subject to the formal peer review process by ASABE editorial committees; therefore, they are not to be presented as refereed publications. Citation of this work should state that it is ftorn an ASABE meeting paper. EXAMPLE: Author's Last Name, Initials. 2008. Title of Presentation. ASABE Paper No. 08-—. St. Joseph, Mich.: ASABE. For information about securing permission to reprint or reproduce a technical presentation, please contact ASABE at iutter@asabe.org or 269-429-0300 (2950 Niles Road, St. Joseph, Ml 49085-9659 USA). 7760 Cotton Picker Introduction Feedback from a worldwide customer base, representing all segments of the cotton industry, expressed the need to enhance and improve the entire cotton production chain — a chain that includes harvesting, handling, transporting and ginning seed cotton. The overall customer request was to "help us- reduce our labor, reduce our assets, increase our flexibility and help us preserve fiber quality." To provide a solution of increased efficiency and profitability, we needed a systematic paradigm shift (see Figure 1) which involved 3 groups of constituents: farmers, transporters and ginners. Input from those constituents helped define the requirements for a new generation cotton harvester, the John Deere 7760 Cotton Picker. Equipped with built-in module-building technology, the 7760 is a revolutionary cotton-harvesting machine which streamlines the stages of cotton production, from the initial picking of the plant to the completion of the lint bale. Figure 1, 7760 Harvesting System Approach  project Description FigCire 2. Current Basket Picker Harvesting Process Typically, every 6 row cotton picker requires four pieces of support equipment along with labor to operate that equipment (see Figure 2). The labor, cost and management challenges associated with supporting cotton harvest is one of the primary drivers and inspiration for the 7760 and producing round modules on-board the harvester. Development of producing modules on-board cotton pickers began as far back at the 80’s. John Deere began experimenting with various packaging techniques to determine optimum size and shape for building cotton modules on-board the cotton harvester. Since the industry had standardized on conventional modules, early experiments involved partitioning a conventional module builder to evaluate partial size modules. The major issues to be addressed with this concept were: 1) the lack of module integrity; 2) the low package (module) density; 3) the requirement of the vehicle to stop for module unloading. These issues would have contributed to higher transportation costs, lower ginning efficiency and unimproved or reduced harvesting productivity. Additionally, the smaller “mini” modules did not offer improvements in handling, transportation or improvements to fiber preservation. Since these issues resulted in not meeting the requirements that our customers were asking for, the focus was turned to an alternate package type, the round module (bale). The first advantage we saw in the round shape was that it sheds water naturally and lends itself to being covered automatically. A waterproof protective covering completely around the circumference of the round module helps preserve the fiber and reduce seed cotton losses incurred by handling and/or transportation. Additionally, the round module enables the 7760 to harvest non-stop resulting in a dramatic machine productivity increase of 20% or more. The 7760 eliminates the time spent unloading, waiting for boll buggies, or driving back and forth to a module builder as round modules can be wrapped, ejected, carried and dropped at the turn row without ever needing to stop themachine. The non-stop harvesting function of the 7760 Picker trims approximately five days off of the typical four-week harvest. The vision for this program is as follows: ? Reduce labor requirements ? Improve asset utilization ? Increase productivity ? Lower harvesting costs ? Preserve cotton fiber and reduce losses ? Increase handling and transportation option The performance requirements for this vehicle are outlined in Table 1. In many cases, our requirements were based against the current 9996 cotton picker since it has and continues to be the market leader in the 6 row class of cotton pickers. Table 1: 7760 Performance Requirements Model 7760 Productivity increase over 9996 20% Ability to non-stop harvest (up to 4 bale/acre yields at 4.2 mph) Yes Fluid capacity 12 hrs Continuous Improved shift-ability Yes Locked wheel during powered brake turn Yes Field transport height Equivalent to 9996 Shipping height Equivalent to 9996 Flotation Equal or greater than 9996 Tractive efficiency Equal or greater than 9996 Tractive effort Equal or greater than 9996 Standard front dual drive tires Yes Option single front drive tires No Improved maneuverability over 9996 Yes Tier III emissions compliant ? Yes  Accumulator Round Module Builder j Wrap Mechanism Figure 3. Machine Cut-Away Theory of Operation 'i he following section describes the theory of operation of the round module building process on-board the 7760. Please refer to Figure 3 in this section. Accumulator Accumulator technology and monitoring provides an 8.5 mA3 (300 ftA3) chamber or buffer that temporarily stores 1000-1200 lb seed cotton during the wrap and eject process. This buffer is what allows the machine to harvest non-stop. The accumulator working in conjunction with a double reverse flighted auger ensures an even and uniform flow of cotton is delivered to the round module builder resulting in consistent cylindrical formed round modules in all conditions. Mounted to the top of the accumulator is the lid extension and hood. It contains perforated screens and fingergrates that provide a means to separate trash from the cotton and also provides self-raising and lowering of the ducts. Sensors monitor the level of cotton within the accumulator to start and stop the feeding process f「om the accumulator into the round module builder. Feed rolls convey cotton from the accumulator to the feeder belt. The feed roll metering system is patented technology. Feeder Cotton received from the accumulator feed rolls is transported via a rubber belt and compressed between this belt and a laydown roller resulting in a uniform ribbon (or mat) of cotton presented to the entrance or throat of the round module builder. The feeder is also patented technology developed jointly between John Deere and PA Consulting. Round Module Builder The round module builder has the capability to automatically build, wrap, eject (on demand), and drop uniform and consistent modules without stopping the machine. The round module builder is powered by an electronic controlled hydrostatic system that operates in conjunction with the feeder system. The round modules can be variable in size up to the target diameter of 2439 mm (90，’）and a width of 2388mm (94，，）and will weigh approximately 5000 lbs depending on moisture content of the cotton. This size of module will allow unloading on one end of the field in all but extreme operating conditions (high yields and long rows). Portioned Wrap & Wrap System The round module covering consists of an industry first portioned wrap (eliminates a cutting mechanism) made of a non-contaminating LLDPE material. LLDPE, is the same material used for lint bale covers today and is recyclable. The wrap will provide package integrity, puncture resistance, and full surface coverage with an edge-wrap feature (CoverEdge?) to provide weather resistant protection for the seed cotton package. Wrap will be provided in rolls that weigh 100 kg (220 lbs) and contain 22 portions. The wrap mechanism will have the capability to separate the portioned wrap as it is applied to the round module during the wrapping process. Fully loaded, the machine can carry 110 wraps (five rolls). One roll is positioned in the wrap mechanism with four .additional rolls in the magazine. This provides more than enough wraps to complete a 12 hour harvest day. Handler The handler carries a round module to the desired field staging location. It also provides a means to lower the round module builder down to an acceptable shipping and field transport height. The rear gate of the round module builder rests in slots located on the handler which guides the builder into this configuration. Figure 4 shows the machine in field transport configuration. Figure 4. Field transport position ltAuto" Mode Module Building "Auto" mode enables the machine via electronics, hydraulics, software and sensors to automatically control the building of each round module. “Auto” mode is engaged by pushing one button on the hydro handle alleviating the complexity of module making. During the automated round module building process, the comerpost and armrest displays provide clear and concise feedback to the operator indicating exactly where the machine is at in executing the process. The round module builder or baler does not run continuous, but rather cycles on and off as needed. The cycle is controlled by 2 sets of infrared through-beam sensors. The upper sensors sense when the accumulator is full, initiating the module building cycle to start. The cycle continues until the lower set of sensors are activated stopping the cycle. This repeats itself until the round module reaches its maximum diameter of 90，，. When it reaches 90”，the cotton flowing from the accumulator is stopped and the wrap cycle is automatically initiated wrapping the round module. After the round module is wrapped, the operator interface asks the operator to eject. Confirmation is required to eject the round module out onto the handler. Cotton continues to pour into the accumulator during the wrap and eject cycle. After the round module has been ejected and the gate closes, the system is ready to repeat itself. Key Features Non-Stop Harvest “Auto" mode, described in the previous section, enables the machine to automatically control the building of each round module allowing the picker to harvest continuously while forming, wrapping, ejecting and unloading round modules from the machine. Eliminating stops, for any reason, keeps the picker harvesting cotton. Operator Station The 7760 features a newly designed cab for a much improved operator's environment. New operator interfaces have been added that include a CommandCenter display mounted to the revised and updated armrest (see Figures 5 and 6). The cab layout has been revised to provide for an LCD based Cornerpost Display, updated armrest control locations, Harvest Doc Cotton ready, and overhead console revisions. With the addition of the CommandCenter display, information such as internal alarms, diagnostic trouble codes, diagnostic addresses, calibrations, mode management setup screens, set point adjust, and text displayed messages are available to the operator. The addition of the LCD based Cornerpost Display Unit provides for a dedicated round module builder display (see Figure 6), as well as a display for general harvest monitoring. Harvest warning indicators have been added for complete operator warning annunciation. Figure 5. The all-new CommandCenter display and CommandTouch console ■jepijnq a|npoiu punoj pjeoq-uo am oj |o」iuoo o!6o| 6u!p!AOJd Aq e|q!ssod BujiseAjeq dojs-uou se>iBLU Lp!i|M BunseAjeii epoiu ?。雨? 6u!p!Aaid joj euoq>|oeq s! ainpsijipje Sim S0SS9UJB4 6uu|m jo uo!pnp9J pue sAe|ej uo,!oi!|a ai|i ‘sesn“o jeqiunu am eonpej SJ01U9O j0Mod 9兩s-p!|0s Lji!M uo!!ounfuo3 u! pesn 'sjeea uiiop Xq pedo|ey\ep |sjs||ojituoo ,xoq xey, uo peseq s! ajeMpjei] ei|i sejijiiqedBO o!isou6e!p p9A0」duj! 9|q!jediuo3 JosjApy 90|AJ9S s! pue s|ooo!ojd NVO pjepue^s Aflsnpu! luejjno uo psseq s! ainp列ipje |eo!jp9|9 ei|j_ so!uono&i3 paseg ' Ae[ds;p jsodjaujoo _9 3jn6|j Electronic Unit Synchronization Currently, picking unit synchronization to ground speed is done via a mechanical link between the ground drive and unit drive hydrostatic pumps. Each machine requires adjustment as part of the manufacturing process. The 7760 program has developed the electronic unit speed synchronization system. This technology eliminates the synchronization adjustment in manufacturing and delivers synchronized unit speed at picking speeds up to 4.2 mph. The improved range of synchronization improves the picking efficiency of the machine. System calibrations provide for precise and accurate control of the picking unit speeds for the entire harvest range. ProDrive? Automatic Shift Transmission The 7760 also has a new electronic controlled 2-speed powershift transmission with automatic shifting and independent hydraulic wet disc brake design with an integrated spring applied, hydraulic released park brake. Increased tractive effort and higher loads will be carried through a high capacity four pinion differential with hydraulically actuated differential lock to more effectively and reliably transfer the power to the ground in adverse as well as normal conditions. Electronic Controlled Variable Speed Hydrostatic Ground Drive ProDrive? Automatic-ShiftTransmission (AST) ? Picking Mode 6.8 kph (4.2 mph) ? Scrapping Mode 8.1 kph (5.0 mph) ? Field Transport Mode 14.5 kph (9.0 mph) ? Road Transport Mode 27.4 kph (17.0 mph) Power Module The heart within the power module is a tier III emission certified 13.5L John Deere PowerTechPlus? engine rated at 373 kW (500 HP) @ 2100 RPM. Coupled to this powerplant is a direct drive pump drive gearbox which provides efficient transfer of power to the hydrostatic, hydraulic systems and cotton fans. Walk-under Mainframe The new mainframe design allows walk-under clearance into the power-module area to improve access into the engine compartment for daily service and maintenance. Air System In order to meet the increased cotton conveying demands due to increasing ground speed to 4.2 mph, twin high efficiency fans deliver improved air flow rates and consume less power. Mechanical Rear Drive Axle The on-board cotton handling/moduling system added nearly 20,000 lbs of weight to the rear axle compared to our current 9996 cotton harvester. A new rear axle and tire size (see Figure 7) were developed to address higher vehicle weights (without increasing ground compaction), increased tractive effort requirements and increased maneuverability requirements. Figure 7. Mechanical rear axle By converting to larger radial constructed rear tires, ground compaction under the rear tires remains comparable to the 9996. The static loaded rolling radius increased 30% over the 9996. The new rear axle is powered 100% of the time by an electronically controlled hydrostatic system. This system works in conjunction with the front axle hydrostatic system to provide increased rim pull while maintaining current transport speed. This translates into a machine that is better at climbing hills and is less prone to getting stuck in muddy conditions. Improvements to turning radius over the 9996 cotton picker, in light of a 20% increase in vehicle wheelbase, are possible due to a 55-degree steer angle, a 34% increase in steer angle over the 9996. This results in improved vehicle maneuverability over the 9996 by actually reducing the vehicle turning radius by over 36%. This reduction allows the machine to turn back on the adjacent unpicked rows without requiring the use of power hydraulic brakes or making a three point turn, resulting in less structural stress, less power, and less time to make the turn. Spec Comparison Rear axle weight comparisons 9996= 18,000 lbs 7760 = 38,000 lbs 111% increase in rear axle weight Tread setting options Same for both a 9996 and 7760 - 30,32,36,38 & 40 in Oscillation comparison 9996 = 8.3 deg 7760 = 9.0 deg 8.4% increase oscillation angle Wheel base comparison 9996= 141" (3.58m) 7760 = 170" (4.32m) 20.6% increase in wheel base Steer angle comparison 9996 = 41 deg 7760 = 55 deg 34.1 % increase in steer angle Turning radius comparison (6 row heads require tighter turning radius to turn back on adjacent 6 rows) 9996 = 236” (5.99m) 7760 = 150”（3.81m) 36.4% reduction in turning radius Ground compaction Within 2-3 psi of 9996 Round Module Handling Figure 9. Round Module Handler CM1100 Figure 8. Staging Round Modules It was already mentioned that the round shape sheds water and the plastic wrap protects the fiber. Some other notable advantages of the round modules include water protection and reduced waste during moving. Notice how the cover-edge on the round module keeps the water away from the fiber (see Figure 10) when exposed to ponding rainfall. And when the round modules are moved, there’s typically less waste as well. Typical waste or cotton left behind in the field and gin yard when moving conventional modules (see Figure 11). Once the cotton is harvested, the round modules are easily staged for conventional module truck pick-up (see Figure 8), moved to high ground if necessary, or loaded for transport. The Frontier Round Module Handler CM 1100，coupled to an 8000 series John Deere tractor, provides an effective solution to move, stage or load round modules (see Figure 9) and also provides the flexibility to do these operations when convenient and when circumstances and manpower allow. 11 Table 2: Machine Specifications Figure 10. Round Modules in Standing Water Figure 11. Waste from Conventional Modules Module Transporting The round modules provide additional flexibility for transporting seed cotton to the gin as either a traditional module truck (see Figure 12), with the chain bed modified slightly, or a standard flatbed trailer can be used (see Figure 13). Figure 12. Conventional Module Truck Figure 13. Flatbed Trailers Ginning We’ve invested a tremendous amount of engineering time and energy to make sure that the round modules are uniform. Uniform in size, density and moisture. This uniformity has proven to be very beneficial to the ginning process. Ginning experts that hav