3163 棉花秸稈粉碎還田機的設計
3163 棉花秸稈粉碎還田機的設計,棉花,秸稈,粉碎,還田,設計
塔里木大學畢業(yè)設計0前 言保護性耕作技術是全球農業(yè)技術發(fā)展的必然趨勢,秸稈還田技術是機械化保護性耕作中的一項關鍵技術,在農忙期間,使用機械化的秸稈還田技術可以使耕作更為高效化,同時有力推動機械化還田技術可以避免由于秸稈焚燒而帶來的一系列環(huán)境污染。本文所研制棉花秸稈粉碎機還田機粉碎率高,適合大面積田間的秸稈還田。在對秸稈粉碎及滅茬的基本理論分析的基礎上,對此機具做了具體結構方案設計。通過拖拉機傳動軸將動力經過聯軸器傳遞給變速箱,變速箱經一軸傳遞給大帶輪,再有大帶輪經皮帶傳給小帶輪,最終由小帶輪帶動刀軸旋轉達到秸稈粉碎還田的目的。 塔里木大學畢業(yè)設計11 引言1.1 機械化秸稈還田的目的及意義我國作為一個農業(yè)大國,對于田間作業(yè)趨于機械化是一個必然的發(fā)展過程,它可以節(jié)約勞動力和提高經濟效益。在北方棉花是一種常見的經濟作物,過去由于認識上、政策上及經濟上的原因,基本上農民都是在收獲以后直接將秸稈焚燒,這樣不僅造成了資源的浪費,還污染了環(huán)境,隨著科技的發(fā)展,生態(tài)農業(yè)是現代農業(yè)的發(fā)展方向,作為寶貴資源的秸稈,也開始了被重新利用,而秸稈直接還田就是其中的主要途徑之一 1。將秸稈粉碎后,鋪撒在地里有許多作用:秸稈還田補充土壤養(yǎng)分。秸稈還田促進微生物的活動,改善土壤的理化性狀??梢詼p少化肥的使用量,從而改善環(huán)境。還可以改善農業(yè)生態(tài)環(huán)境。這樣不僅可以從分利用資源,還可以改善我們生活的環(huán)境 4。1.2 機械化還田技術的現狀由于我國國土遼闊,南北方差異較大,各地區(qū)的耕作制度和農藝要求不同,同時作物的秸稈也不同,其物理性能和機械性能差異也很大,這就決定了我國機械化秸稈還田技術及配套機具的多樣化。在北方多數是以拖拉機牽引并驅動的秸稈還田機,把站立的棉花秸稈就地粉碎后鋪撒在地面上,數日后犁翻耕土地時把晾曬的秸稈翻埋入土 4。由于機械化秸稈還田技術是利用秸稈最經濟最有效的技術,具有較大的經濟效益、生態(tài)效益和社會效益,因此外國在研制和生產方面起步較早,發(fā)展較快。尤其是意大利、英國,德國、法國、日本和西班牙等發(fā)達國家在該領域處于領先地位。綜合國外機械化秸稈還田技術比較完善,機具品種較多,性能可靠,但價格昂貴。1.3 機械化秸稈還田技術的發(fā)展趨勢雖然我國農具多樣化,但就北方而言現在已經在解決秸稈及根茬單項作業(yè)的基礎上將開發(fā)新的聯合作業(yè)機具,并在一段時間后將會取代單項作業(yè)機具 5。收割農作物和秸稈還田機結合,使作業(yè)成本大大降低,靈活度也增加。機械化秸稈還田技術得到政府的高度重視和大力支持,雖然還有許多問題但前景還是樂觀的。2 技術任務書隨著人們越來越重視可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的保護,農業(yè)機械化的裝備將得到進一步的發(fā)展。例如農業(yè)保護性耕作機械,秸稈綜合利用裝備。對于秸稈還田是重要的秸稈綜合利用,根據市場調查粉碎秸稈機一般工作幅寬為 1500mm 到 2000mm 之間不等,其動力一般由拖拉機提供,用拖拉機懸掛并驅動,使農具的靈活性增加 5。由于機械化秸稈還田技術是利用秸稈資源最經濟,最有效的塔里木大學畢業(yè)設計2技術,最具有經濟效益,生態(tài)效益和社會效益。因此國外在研制和生產方面起步較早,發(fā)展很快。尤其是意大利、美國、英國、德國、法國、丹麥、日本、西班牙等發(fā)達國家在該領域處于領先地位。意大利的 OMARV 公司尤為突出,它的產品配套動力 26-132kW 工作幅寬 1.2-6 米。刀片轉速1950r/m。美國萬國公司(International Harvester Company Co.),美國埃茲拉。隆達爾有限公司在此方面的研究生產水平均很高。此外,國外還研制出拖拉機帶動的臥式轉子切碎機,幅寬 6m,刀片可更換,轉子最高轉速 2000r/min,外殼上有擋板,使莖稈撒布均勻,同時帶有遇到障礙物的安全機構。綜合國外機械化秸稈還田技術,技術比較完善,機具品種多,性能可靠,但價格也昂貴。我們可以借鑒國外現有技術,通過消化吸收,開發(fā)出適合我國國情的產品。一般土地是由一家為單位的耕種,工作面積不會很大,工作量也小,所以一般配套動力為 50到 65 馬力的拖拉機。根據以上內容綜合得出本人設計一臺外形尺寸為 7671645876 并選用 55 馬力的拖拉機。3 整機設計3.1 總體設計總體設計示意圖如圖 3-1 所示1箱傳動軸 2變速 3皮帶出動部分 4粉碎機罩殼 5工作部件圖 3-1 總體設計示意圖3.2 傳動機構其功能是將拖拉機的動力傳遞到工作部件,進行粉碎作業(yè),它有萬向聯軸器傳動軸、齒輪箱和側邊傳動裝置組成。 (1)萬向聯軸器傳動軸連接拖拉機動力輸出和齒輪箱輸入軸。安裝時,帶套的夾叉裝在粉碎塔里木大學畢業(yè)設計3就輸入軸端,且必須使兩個夾叉的開口處在同一平面內。(2)齒輪箱:它內部裝有一對圓錐齒輪,起改變方向和增速的作用。(3)側邊傳動裝置:由三角皮帶輪組成,采用單側邊傳動方式,要起傳遞動力的作用,另外也有起過載保護作用和傳動比分配的作用。3.3 工作部件本機所采用如圖一所示的(d)Y 型,采用背靠裝置。其尺寸如圖 3-2 所示圖 3-2 Y 型刀示意圖3.4 秸稈還田機刀片的設計幾個問題(1)甩刀刀片形狀的確定:本秸稈還田機主要選用 Y 型 刀片,也可以用其它刀片替換 3。Y型刀片是 L 型刀片的改進型,其優(yōu)點體現在:(2)消除應力集中或緩解了拐角處的應力集中。(3)刀片的功耗小,原因是 Y 型刀切割秸稈斜切,即刀片要省力。此類型刀片已形成標準,代號為 ZBB98008-88.(4)刀片的材料選擇及其熱處理:考慮刀片經常與泥土地、秸稈等磨擦,工作條件極其惡劣,所以選材要好,要求有較強的耐 磨性和較強的抗沖擊韌性。本機選 用 20CrMnTi,熱處理工藝:將刀片加熱至 880900。c,再保溫 10 分鐘。然后用 10%的 NaCl 水溶液淬火,最后在 180-200。C回火 2 小時,可達到 3.16ha/g 的耐磨性和 290J/cm 以上的抗沖擊韌性(農牧與食品機械,2002) 。(5)刀片的排列方式:刀片的排列方式對于秸稈是至關重要的,合理的排列方式不僅能使還田機粉碎質量提高,而且還可以是還田機平衡性能好,減輕還田機的震動。目前大多數秸稈還田機采用加配重塊的方法解決振動問題,這樣不僅制造煩瑣,而且配重塊加入后不同程度的影響粉碎質量,而甩刀的排列有單螺線排列,雙螺線排列,星形排列,對稱排列幾種,不管哪種排列均應滿足:刀軸受力均勻,徑向受力平衡。相鄰兩刀片徑向夾角要大。單雙螺線排列有一個共同的弊病,即在粉碎過程中秸稈測向移動現象嚴重,使還田機有“頭沉”現象。根據以上幾種排列方式的利弊得出一種新的排列方法均力免震法。排列方式如圖 3-3 所示塔里木大學畢業(yè)設計406128430634567891023145圖 3-3 刀得排列示意圖特點是:刀軸受力均勻。刀軸旋轉時不震動,無需加配重塊。3.5 懸掛設計牽引點:農具牽引裝置和拖拉機機體的連接點。虛牽引點:懸掛機構上拉桿和下拉桿在縱向垂直面或水平面內投影延長的交點,亦稱“瞬時轉動中心”。懸掛農具工作時,如果作用力的平衡破壞,農具就要繞瞬時轉動中心轉動。懸掛點:連接懸掛式農具和懸掛機構桿件的鉸鏈點。在農具懸掛設計中心提到懸掛點時,常常是指鉸鏈點的幾何中心。連接三角:連接懸掛式農具的上、下懸掛點所得到的幾何圖形。農具立柱:通常指連接三角形的高 a。懸掛軸:指懸掛農具的橫梁,其兩端德爾軸銷與懸掛機構下拉桿的后球鉸相連。(1)農具和拖拉機的聯結型式牽引力:農具具有獨立的行走輪。農具在運輸或工作時,其重量均由本身的輪子承受。機組的穩(wěn)定性好,對不平地面的適應性強。但機動性較差,金屬消耗最大。多用于各種寬幅,重型農具。懸掛式:農具在,機動性好,效率高。但穩(wěn)定性差,使用調整較復雜,對地表的適應運輸時全部重量由拖拉機承受。重量輕,結構緊湊性不如牽引式和半懸掛式。廣泛應用于各種農具,在大部分場合有取代牽引式的趨勢。半懸掛式:農具有自己的行走輪,運輸是承受部分重量,另一部分重量由拖拉機承受,其優(yōu)、缺點介于懸掛式和牽引式農具之間,當大型、重型農具用懸掛式有困難時可用半懸掛式。根據實際情況和以上特點,所以本設計選懸掛式(2)農具在拖拉機上懸掛的位置后懸掛:特點 農具配置在拖拉機后面,增大驅動輪載荷,提高了牽引性能。拖拉機走在未耕地上,工作后不留輪轍。但不便于觀察作業(yè)情況,運輸時穩(wěn)定性和操作性較差。塔里木大學畢業(yè)設計5前懸掛:農具配置在拖拉機前面,拖拉機走在以工作過的地面上,能滿足收獲機械要求,但可能使前輪負荷過大,轉向費力或輪胎超載。中間懸掛:農具配置在拖拉機前、后軸之間,便于觀察作業(yè)情況。但裝卸費事,農具和拖拉機配套行強,通用性小(農機化, 2002)。側懸掛:農具配置在拖拉機側面,視線好。但橫向穩(wěn)定性較差,不適于配帶較重的農具作業(yè)。分組懸掛:農具分幾組分別順次懸掛在拖拉機側面、前面或后面,機組穩(wěn)定性較好。根據所設計還田機的特點和以上所說的特點選擇后懸掛。(3)農具在拖拉機上懸掛的方法單點懸掛:農具通過拉桿與拖拉機相連,可以在垂直面內一點 O 自由轉動,結構簡單。但農具工作性能受地面起伏影響較大,不易控制。拉桿容易和拖拉機發(fā)生干涉,O 點的位置選擇不受限制。常在一些簡易的或無專門懸掛系統(tǒng)的拖拉機上用。兩點懸掛:兩點懸掛點 A、B 布置在水平面內,農具繞 A-B 軸線轉動桿件,與農具剛性連接,相當于兩個單點懸掛并聯。懸掛機構通常是專用的。用于沒有或不宜采用三點懸掛系統(tǒng)的地方。三點懸掛:農具通過上拉桿和兩個下拉桿與拖拉機三點相連。在垂直面和水平面內各有一個瞬時轉動中心 O1、O2,農具上下左右可自由運動。虛牽引點 0、O1 的位置不受結構限制。O 在農具入土過程中位置有變化有利于農具入土。通用性好,可掛各種農具 7。根據本設計的要求,選用三點懸掛,因為通用性好。(4)農具工作位置的調節(jié)方式和特點根據選用懸掛的方式和還田機的特點選用高度調節(jié)原理:懸掛機構在農具工作中呈自由狀態(tài),對農具不起控制作用。農具 1 的工作位置由本身的支持輪 2 決定。調節(jié)絲桿可以改變農具的工作深度。特點:工作可靠,便于調整。農具的工作位置不受土壤阻力變化影響,耕深一致性好。支持輪有一定的仿形作用,但輪子本身滾動要消耗動力增加結構重量支持輪下方的局部起伏和下陷深度會改變農具的工作位置。4 主要工作部件設計計算4.1 基本參數計算(1)傳動比分配刀軸的工作轉速為 160/minr10523/minr所以總轉動比塔里木大學畢業(yè)設計612/53/60.27in取 1.4i23/5/0.213.580/min9679nri(2)功率分配拖拉機輸出功率 05.738%4.36pkw一軸輸出功率 10=.9=.0聯 軸 承 1二軸輸出功率 21p齒 輪 軸 承=3.06.8231.kw三軸輸出功率 32帶 輪 =1.9=.拖拉機輸出轉矩 0034.6/52Tpn=95/95743.1Nm一軸輸出轉矩 11/=.0/=8.6二軸輸出轉矩 22Tpn=950/953.1/2.59412.Nm三軸輸出轉矩 33/=0.86/0=76.84.2 錐齒輪的設計計算(1)考慮到錐齒輪所受載荷較大,所以決定采用硬齒面閉式傳動,大小齒輪均用 20CrMnTi 材料。齒面滲碳后淬火,齒面硬度 5862HRC。查圖得 lim130HMpalim1920FMpalim290FMpa塔里木大學畢業(yè)設計711950/53.0/26.581TpnNm(查表得)1.25AK(查表得)0.3R2213 31 22(lim)() 60.581.414 050.5.23(.3)AfeRHRTKDu取 0Z2.47則(與 的誤差不大于 5%)210.5Zui大端模數取 m=5mm1.4feDmmZ21758fe140arctnarct612f290623fe151.8sinsi8feDRm取 b=340.3.3.4b11(5)(05)27.5mRfe7./606mDnv ms(2)校核計算按齒面接觸疲勞強度校核 1202.58691.774tmTFND(查表得)189.EZMpa(8 級精度及 )3vK14.752.38/0vzs塔里木大學畢業(yè)設計82110.425(0.5)697.30.41.8. 5.934)tmAHEfeRFKuZbD (查圖得)1.8NZw(查表得)minHSlimlin130.8167.4HNZwMpaS所以安全li min67.4/59HS按齒根彎曲強度校核 1012.5cos68dnfZ27.4s3dnf(查圖得)12.8FY2.75F(查圖得)0Sr 8Sr(查圖得).N1x11(0.5)tmAvFFRKYb69.2715.32.1854.334(0)Mpa21.8Flimli1192 1643.0NXSrYli2li2 2.Fr(查表得) 安全lim11 min064.3.85FFS(查表得) 安全li22 in.138F S表 4-1 輪的基本參數塔里木大學畢業(yè)設計9小齒輪 大齒輪節(jié)錐角(分度圓錐角) fe23148 65812大端分度圓直徑 fD85 200錐距 R 109.25 109.25齒寬 b 34 34齒頂高 ihd8.11 8.11齒根高 g 2.89 2.89齒頂高直徑 diD99.93 206.35齒頂角 4.25/1.52 4.25/1.52頂錐角 di27.28 71.22(3)箱座壁厚=0.0125( )+1=0.0125 (70+125)+1 8,故取 =8mm12m箱蓋凸緣厚度 = =12mmb1.5箱座凸緣厚度 b= =12mm箱底座凸緣厚度 = =20mm2.地腳螺釘數目 n=底凸緣周長之半/200300 4,取 n=4地腳旁連接螺釘直徑 =0.018( )+1 12, 取fd12md12fd蓋與座連接螺栓直徑 =(0.50.6) , 取 2f8軸承端蓋螺釘直徑 =(0.40.5) , 取 =63f3軸承旁凸臺半徑 =c2=121R鑄造過渡尺寸 k=3,R=5,h=15大齒輪頂圓與內箱壁距離 11.2, 取 1=10mm齒輪端面與內箱壁距離 20.5, 取 2=5mm軸承端蓋外徑=D+(55.5) ,2D3d由于結構的特殊性,取 D30306=108mm,D30308=135140mm塔里木大學畢業(yè)設計104.3 皮帶輪的設計計算(1)基本參數傳遞功率 231.pkw轉速210.589/minnr360/inr(2)定 V 帶型號和帶輪直徑工作情況系數 .3AK計算功率 21.40.3CPkw選帶型號得為 C 型小帶輪直徑 30Dm大帶輪直徑 232(1)/(10.)160/23.5847.n m取 257(3)計算帶長 23()/(5720)/8.5mDm求取中心距 230230.7()()aD取31945帶長 2 20 8.8.520179.5mLDa m基準長度 取 2d(4)求中心距和包角 020179.5640.dLamin.164.515m塔里木大學畢業(yè)設計11max0.364.03270.45dLm小帶輪包角 2231806()/D 18(5)/6.1.620 (5)求帶根數帶速 3/6012016/016.7/vn ms傳動比 3.589/.79i帶根數由表得 由表得06.7Pkw0K由表得 由表得8LK.4Pkw0 .36.3()(6.079)80.CLz 取 Z=7 根(6)求軸上載荷張緊力2 20min(2.5)(.5098)4.6() 0.3174.671cKPFqvz取 .3/gqk20 4.6sin73.2sin8.40QzFN對于新安裝的 V 帶初拉力應為 1.5(F0 )min;對于運轉后的 V 帶,初拉力應為 1.3(F0)min 。帶傳動作用在軸上的壓軸是 20 174.6sin73.2sin81.40PFz由于 v0.07d,谷取 h=7,則軸環(huán)處的直徑 d5-6=89mm,軸寬度 b1.4h,取 l5-6=12mm。取齒輪距箱體內壁之距離 a=16mm,考慮到箱體的鑄造誤差,在確定滾動軸承位置時,應距箱體內壁一段距離 s,取 s=8mm。已知滾動軸承寬度 T=33.5mm,小齒輪的大端分度圓直徑塔里木大學畢業(yè)設計14B=85mm。 34(8076)3.58164.5lTsam6 0lB齒輪、萬向節(jié)與軸的周向定位均采用平鍵鏈接,按 d4-5 由表查的平鍵截面 ,201bhm鍵槽用鍵槽銑刀加工長為 63mm,同時為了保證齒輪與軸配合有良好的中性,故選擇齒輪與軸轂與軸的配合為 ;同樣萬向節(jié)與軸連接,選用平鍵 鍵槽長為 25mm。如圖 4-176Hn 149bhm圖 4-1 一軸示意圖軸的強度校核計算齒輪受力:拖拉機作用在軸上的力 1/630/126.5QFN大齒 11(0.5)(.5)7mRddm大齒輪受力 轉矩 1628.TN圓周力 112/05./17089.tmFd徑向力 1tancosrF7089.20.4791235.N軸向力塔里木大學畢業(yè)設計151tansi7089.1tan20.87926.04aF N受力圖如圖 4-2 所示圖 4-2 一軸受力彎矩圖計算支承反力水平反力 1 1184.5/2(06.384.5).3.R rFQFa25912260.4N20.38/2145rRFFa6.52.96.0438/10.N垂直反力 184.5/2.789.14.5/2.87.45RFt N230310總彎矩 22569.781.45.9Mm扭矩 105.6TN進行校核時通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強度根據以上數據,以及軸單向旋轉,扭矩切應力為脈動循環(huán)變應力取 a=0.6 軸的計算為:塔里木大學畢業(yè)設計1622221 3()3405.9(.60581.)14.87caMTMPaW由表得 =60MPa,因此 故安全。ca(4)二軸的設計和校核 231.0kP2130.589/minnr2419.5TNm初步確定軸的最小直徑。先初步估算軸的最小直徑,選取軸的材料為 45 鋼,調質處理,根據表取 A0=112 于是得233min01.32.8905PdA輸出軸的最小直徑是安裝小齒輪外軸的直徑,所以取 ,小齒輪輪轂寬為1d所以 取 ,小齒輪與軸用平鍵連接12(.)ld(9.6)l123lm由于傳動距離較長,所以左右定位用 15:1 錐度。小錐齒右邊用螺母08bhLM30GB54-76 定位,電帶輪左邊用螺母 M24GB-76,皮帶輪與軸采用 聯接則,108967GB如圖 4-3 所示圖 4-3 二軸示意圖(5)二軸的強度校核N2/1630/194.375FQ小輪直徑Nmm22(0.5)(.5)82.Rdmd小輪受力;轉矩Nm2419.T圓周力N22/.5/72.683.17Ftdm徑向力塔里木大學畢業(yè)設計17=2135.71N22tancosF683.17tan20.87o軸向力 22tasi65.LFN計算支承反力水平反力 3 2(7832)5/RarFadm194.51.7165.72./8327.N24 2()/RFQrFad19.351.7583165.72./2.垂直力 3227(583)/QRFrFadm194.1.7()165.72./2.35/836.25/830.RFt N42()17()683.97進行校核時通常只校核軸與承受最大彎矩和扭矩的截面的強度,根據以上數據,以及軸單向旋轉,扭轉切應力為脈動循環(huán)變應力取 a=0.622()MaTcW22317540.(.6419.5)76.3MPa選定軸的材料為 45 鋼,調質處理由表查得a=60Mpa, 因為 a故安全ca(6)刀軸的設計輸出軸上的功率 p3=29.866KW,轉速 n3=1600r/min,轉矩 T3=178262.688Nmm初步確定軸的最小徑。左軸頭的設計塔里木大學畢業(yè)設計18先初步估算軸的最小直徑,選取軸的材料為 45 鋼,調質處理根據取 A0=112 于是得33min029.861.710PdAmmm, ;因為小帶輪的輪轂 B=185mm 所以 。選取 O 基本標1275d3483485l準精度級得單列圓錐滾子軸承 30318 尺寸為 故916.dDT690d, , 。如圖 4-5 所示56.l6710d6710l圖 4-5 左刀軸軸頭示意圖右軸頭的設計先初步估算軸的最小直徑,選取軸的材料為 45 鋼,調質處理取 A0=112 于是得33min029.861.710PdAm由于最小直徑與軸承相連接,故 , ,草圖如圖 4-6 所示12124.5l圖 4-6 右刀軸軸頭示意圖(7)刀軸的校核;對無縫鋼管校核尺寸大小 D=140mm,壁厚取 5.5,其材料選用 20 號剛通過冷撥而成。塔里木大學畢業(yè)設計19;/(14025.)/140.92dD3 3.967.Wt mmax/Tn69.5102.8/1052.TMpa15pa故滿足。對軸的校核由于 皮帶輪直輪 ;329.86PK317826.T320Dm皮帶輪圓周力 3/.68/17.63Ft N皮帶輪徑向力 3329.10/.Qr刀具作業(yè)時間所受阻力N =/786./(425)810.2oFTR阻圖 4-8 刀軸受力彎矩圖計算水平面反力塔里木大學畢業(yè)設計201(5029.37.429.3) 57.QRFf阻 阻( 4+239.)f.3=29.6N21.5.7. 2934293QRff阻 阻 ( )8.508104.7.( )=13.N垂直反力 21225078.63150 7.41RFt N132() 9.Rt進行校核時通常只校核承受最大彎矩和扭矩的截面的強度,根據以上數據,以及軸單向旋轉,扭轉切應力為脈動循環(huán)變應力取 a=0.6 軸的計算應為22()MaTcW22338.7165(0.786.)1.7Mpa,因為 故安全60pa5 性能的校核5.1 爬坡穩(wěn)定性能指數爬坡行駛狀態(tài)下,拖拉機前軸垂直地面的載荷減小,存在翻傾危險。一般道路規(guī)定的最大坡度角 ,此時機縱向穩(wěn)定性小于爬坡穩(wěn)定性指數表征,該指數越大越好。規(guī)定大于 20.定義爬20坡穩(wěn)定性指數(1)1Zmax20upgradeRc式中:R1Z max-爬坡行駛狀態(tài)下懸掛農具時拖拉機前軸垂直地面載荷 NR1z-爬坡行駛狀態(tài),懸掛農具時拖拉機前軸垂直地面的載荷 Nsmaxs12max1(a)co(h+)inzwGbwGRL塔里木大學畢業(yè)設計21(30786134)cos20(3817642)sin05169.5N smaxs1max1maxcohinZwRL0cos381si2608.3245N 將得數帶入式(1)中得 69.851027.93upgradeC所以機組滿足縱向穩(wěn)定性要求,不需要增加配重塊。5.2 拖拉機懸掛機構油缸提升能力校核鐵牛-55 使用 YG-100 型油缸,其最大推入推出力 PZmax 分別為 6250N、7500N,油缸提升能力儲備指數提升能力儲備達到 83%,故懸掛機構油缸提升能力足夠。6 結論還田機的工作幅寬為 1500mm,使用 55 馬力的拖拉機后懸掛工作,工作部分是 Y 型刀,秸稈成一定傾斜角,喂入性能好。使工作 間隙在定刀處突然減小,甩刀與秸稈將發(fā)生相對運動,利用定刀刃口粉碎。在田間轉移行駛狀態(tài)時,各桿參數不變的情況下,滿足懸掛犁由耕作位置提升到運輸位置,符合各種性能要求。因為本次設計采用了免震法排列甩刀,所以在工作和運輸期間不會出現震動,也不需要增加配重塊,工作幅寬適中輕巧便捷,在田間具有很強的靈活性。本設計的懸掛裝置不是中間懸掛,有些偏差。雖然對工作時有一定的影響,但是不影響重心的位置。總體不會對裝置的平穩(wěn)行有什么影響。在本次設計中對變速箱的設計時,由于轉速變化較大,對齒輪的要求也會增加,這樣就會增加成本。以后可以采用別的方法來改本轉速和轉動方向。max7512.640%835ZlifePC塔里木大學畢業(yè)設計22致 謝在這做畢業(yè)設計的過程中,我學到了很多,許多人也幫助了我。首先我要感謝我的指導老師范修文老師,是他不停的督促我,在設計中告訴我不同的傳動連接方式,使我學會了許多東西,尤其是想問題和解決問題的思路,對我以后有很大的幫助。還有我的同學,隨時都會幫助我,這次最大收獲是掌握了 Autocad 制圖。謝謝他們幫助了我,使我順利的完成畢業(yè)設計。塔里木大學畢業(yè)設計23參考文獻1 陳小兵,陳巧敏,我國機械化秸稈還田技術現狀及發(fā)展趨勢J。農業(yè)機械,2000, (4):14-152 王金武,互換性與測量技術M 。中國農業(yè)出版社 2007.12:693河北省農業(yè)機械化研究所,論秸稈還田機刀片的設計J。農牧與食品機械,2002, (2)4應義斌,李建平.我國設施農業(yè)機械的現狀及待解決的技術問題 J。5戴志中,我國設施農業(yè)機械的現狀及發(fā)展趨勢分析J 。中國農機化。6 李生軍,閆向輝.兵團農業(yè)機械化發(fā)展現狀與工作重點J農機化,2002,(05)。7 李寶筏農業(yè)機械學M.北京:中國農業(yè)出版社 2003.8:24-258毛罕平,陳翠英,秸稈還田機工作機理與參數分析J 。農業(yè)工程學報,1955,11(4)9 張良成,材料力學M ,北京:中國農業(yè)出版社 2006.12.10 范崇夏,溫琴美主編.國家標準機械制圖應用示例圖冊,中國標準出版社, 198811 黃健求,機械制造技術基礎M 。機械工業(yè)出版社 199912 劉朝儒,機械制圖M。北京:高等教育出版社 200113 李愛華,.工程制圖基礎M 。北京:高等教育出版社 200314機械設計手冊聯合編寫組,機械設計手冊(中冊) M.化學工業(yè)出版社,1982:75515機械設計手冊編委會,機械設計手冊(第 3 卷) M.機械工業(yè)出版社,2004.8:22-143.8016機械設計手冊編委會,機械設計手冊(第 3 卷) M.機械工業(yè)出版社,2004.8:22-157 塔里木大學畢業(yè)論文(設計)任務書學院 機械電氣化工程學院 班級 農機 12-1 班學生姓名 程玉龍 學號 8031208113課題名稱 棉桿粉碎還田機的設計起止時間 年 月 日 年 月 日(共 14 周)指導教師 范修文 職稱 講師課題內容根據國內外現有的秸稈切碎機和玉米秸稈粉碎還田機,設計棉桿收集粉碎還田機,要求結構簡單,收集效果好,粉碎效果好,拋灑均勻。具體要求如下:1.選擇合適配套動力,設計工作裝置和傳動裝置。2.繪制二維裝配圖和零件圖。3.要求利用 Solidworks 繪 制三維圖。擬定工作進度(以周為單位)第 12 周 查閱相關文獻,撰寫開題報告。第 34 周 根據國內外現有的秸稈切碎機和玉米秸稈粉碎還田機確定棉稈收集粉碎還田機的總體設計方案,繪 制總體結構簡圖。第 56 周 根據工作要求,計算并查閱相關手冊, 選擇和設計各零部件。第 79 周 運用 AutoCAD 軟件,繪制二維零件圖和裝配圖。第 1011 周 運用三維設計軟件完成整機各零部件的三維建模并進行運動仿真。第 12 周 從工藝性能,經濟性能, 實用性能等方面對產品進行綜合評價、校核、修正。第 13 周 完成設計說明書。第 14 周 整理材料,準備答辯。主要參考文獻1 畢于運,寇建平,王道 龍等編著. 中國秸稈資源綜合利用技術. 中國農業(yè)科學技術出版社, 2008.2 劉巽浩等主 編. 秸稈還田的機理與技術模式. 北京市:中國農業(yè)出版社, 2001. 3 朱良,蘭心敏主編. 秸稈、根茬粉碎 還田機使用、維護與選購指南. 北京市:農業(yè)出版社, 2010.06.4 崔勇,鐘永紅主編;全國農業(yè)技術推廣服務中心編著. 秸桿還田技術研究與推廣實踐. 北京市:中國農業(yè)出版社, 2006. 5 宋建農主 編. 農業(yè)機械與設備. 北京市:中國農業(yè)出版社, 2006. 6 宮元娟主 編. 農機具造型及使用與維修. 北京市:金盾出版社, 2008.12. 7 中國農業(yè)機械學會農墾農機化分會編. 農墾農 機化研討論文集. 北京市:中國農業(yè)出版社, 2008.10. 8 李克明等 編. 農業(yè)機械化適用技術. 北京市:機械工業(yè)出版社, 2000.任務下達人(簽字)同意按此計劃進行設計 年 月 日任務接受人意見任務接受人簽名 年 月 日注:1、此任務書由指導教師填寫,任務下達人為指導教師。2、此任務書須在學生畢業(yè)實踐環(huán)節(jié)開始前一周下達給學生本人。3、此任務書一式三份,一份留學院存檔,一份學生本人留存,一份指導教師留存。目 錄1 引言 .31.1 機械化秸稈還田的目的及意義 .31.2 機械化還田技術的現狀.31.3.機械化秸稈還田技術的發(fā)展趨勢 .32 技術任務書.33 整機設計.43.1 總體設計 .43.2 傳動機構 .43.3 工作部件 .53.4 秸稈還田機刀片的設計幾個問題 .53.5 懸掛設計 . 6 4 主要工作部件設計計算 .74.1 基本參數計算 .74.2 錐齒輪的設計計算 .84.3 皮帶輪的設計計算 .124.4 軸的設計計算 .155 性能的校核 .235.1 爬坡穩(wěn)定性能指數 .235.2 拖拉機懸掛機構油缸提升能力校核 .236 標準化審查報告.246.1 產品圖樣的審查 .246.2 產品技術文件的審查 .246.3 標注件的使用情況 .246.4 審查結論 .24結論.24致謝.25參考文獻.26 12 屆畢業(yè)設計棉花秸稈粉碎機還田機設計說明書學生姓名 程 玉 龍 學 號 8031208113 所屬學院 機械電氣化工程學院 專 業(yè) 農業(yè)機械化及其自動化班 級 12-1 班 指導教師 范 修 文 日 期 2012 年 5 月 棉桿收集粉碎機還田機的設計一、課題研究的意義我國地處溫帶和亞熱帶,棉田分布較廣。70 年代我國棉花分布局部分散,生產水平低。80 年代以后,經過農業(yè)區(qū)劃及實施,棉花區(qū)域分布局域開始戰(zhàn)略性調整,方向是:鞏固提高現有的集中棉區(qū)。主要是長江中下游平原的集中高產棉區(qū),加速其現代化建設;回復建設黃河中下游包括冀中南、魯西北、豫北平原等老的集中棉區(qū);積極發(fā)展條件適宜的新棉區(qū),主要是在黃淮平原和南疆等地積極發(fā)展棉花生產:逐步收縮華北北部、南方紅壤丘陵區(qū)和云貴高原地區(qū)生態(tài)條件不適宜的棉區(qū)。近年來,農作物秸稈成為農村面源污染的新源頭。每年夏收和秋冬之際,總有大量小麥、玉米等秸稈在田間焚燒,產生了大量濃重的煙霧,不僅成為農村環(huán)境保護的瓶頸問題,甚至成為殃及城市環(huán)境的罪魁禍首。據有關統(tǒng)計,我國作為農業(yè)大國,每年可生成 7 億多噸秸稈,成為“用處不大”但必須處理掉的“廢棄物” 。在此情況下,完全由農民來處理,就出現了大量焚燒的現象。在的種植區(qū)域里,其中棉花的種植面積達到 2000 畝。棉桿收集粉碎機還田機對于大面積種植棉花的區(qū)域來說非常重要。消除了秸稈以便夏種能夠順利進行。目前還有部分農民依靠人工撿拾,或燃燒的方式來處理棉稈。這樣不僅對勞動力和資源產生了浪費,還對環(huán)境造成了極大的危害。二、現狀及分析1 國內外秸稈(棉桿)還田機的研究現狀并不是秸稈利用,同時要適當分析現有秸稈還田機 是否存在問題那些需要改進這就是你設計棉桿還田機原因。也可簡要說明一下現在棉桿處理方式2.國內秸稈還田機的現狀及發(fā)展趨勢我國目前不少地方使用正轉旋耕機進行秸稈還田作業(yè),正轉旋耕機由于受到刀輥旋轉方向及結構的限制,其覆蓋性能差。另外,正旋耕機入土能力差且易產生寄生功率,加重了旋耕機和拖拉機傳動裝置的負荷,導致功率消耗很大且折損機械壽命?,F有的用于滅茬的翻轉旋耕機,其植被覆蓋、碎土、平整度等耕作質量均優(yōu)于正轉旋耕機,也有利于避免產生寄生功率。但刀輥前方壅土嚴重,纏草多,造成旋耕刀重復切削,功率消耗也很大?,F有秸稈切碎還田機幾乎都試用甩刀(L 型甩刀、錘爪式甩刀等)砍切秸稈。2.1 目前試用的三種類型棉花秸稈粉碎機還田(1):瑪納斯縣興工高橋雙豐農機廠生產的 ZJH-0.9/1.6 型秸稈粉碎還田機,作業(yè)幅寬為 90cm 或 160cm,切碎長度15cm 。該機已經得到廣泛推廣試用。(2):心境巴州農機研究所研制的 1JGCN-80 型秸稈粉碎還田殘膜回收機,可將秸稈粉碎和殘膜回收兩項作業(yè)同時進行,不必分段作業(yè),大大節(jié)約了成本、時間,提高了經濟效益、作業(yè)幅寬為 80cm,適合棉花收完后,進行秸稈還田和殘膜回收。(3):農科院農機研究所研制的 4JSM-1800 型秸稈粉碎殘膜回收機,可連續(xù)進行棉稈粉碎還田、松土、挑膜、送膜和集裝作業(yè),一次完成秸稈還田和殘膜回收。工作幅寬為140-180cm,秸稈切碎長隊15cm 。三、對課題所涉及的任務要求及實現預期目標的可行性分析 作業(yè)時,拖拉機動力經萬向節(jié)傳到主變速箱,主變速箱的錐齒輪將動力傳到側變速箱,通過圓柱齒輪傳至粉碎刀軸,粉碎刀軸又通過圓柱齒輪和雙排鏈輪兩級傳動最后帶動旋耕刀軸旋轉。粉碎刀軸上粉碎錘爪的高速旋轉和撞擊,把作物秸稈從地面上剪斷后吸入殼體。在秸稈進入喂入口時遇到第一行定刀的阻攔進行第一次切割,秸稈在折線型的機殼內多次受到錘爪的撞擊,被推送到最后一排定刀進行剪切和粉碎。秸稈粉末被氣流吹出。滅茬旋耕刀將作物根茬連同秸稈粉末一起均勻地攪拌在土壤里,作業(yè)后的地面由限深滾筒軋實,利于保墑并加快秸稈的漚制。四、本課題需要重點研究的、關鍵的問題該機動力源選用小四輪拖拉機,通過萬向節(jié)傳動,需要設計:(1)秸稈粉碎機的傳動裝置。(2)粉碎刀片的型式與線速度的確定。(3)刀片的排列形式以及機架和行走裝置。五、工作方案及進度第 12 周 查閱相關文獻,撰寫開題報告。第 34 周 根據國內外現有的秸稈切碎機和玉米秸稈粉碎還田機確定棉稈收集粉碎還田機的總體設計方案,繪制總體結構簡圖。第 56 周 根據工作要求,計算并查閱相關手冊,選擇和設計各零部件。第 79 周 運用 AutoCAD 軟件,繪制二維零件圖和裝配圖。第 1011 周 運用三維設計軟件完成整機各零部件的三維建模并進行運動仿真。第 12 周 從工藝性能,經濟性能,實用性能等方面對產品進行綜合評價、校核、修正。說明書。說明書。說明書。第 14 周 整理材料,準備答辯。參考文獻【1】 陳小兵,陳巧敏,我國機械化秸稈還田技術現狀及發(fā)展趨勢【J】 。農業(yè)機械,2000, (4):14-15【2】 欒玉振,侯季理, JZH-2 型秸稈根茬還田通用機結構與性能參數的選擇【J】 。農業(yè)機械學報,1955, (1):120-121【3】毛罕平,陳翠英,秸稈還田機工作機理與參數分析【J】 。農業(yè)工程學報,1955,11(4):62.66【4】河北省農業(yè)機械化研究所,論秸稈還田機刀片的設計【J】 。農牧與食品機械,1922, (2):18-21【5】史建新,陳發(fā),郭俊先,等。拋送式棉稈粉碎還田機的設計與實驗【J】 。農業(yè)工程學報,2006,22(3):68-72.【6】歸柯庭,汪軍,王秋穎。工程流體力學【M】 。北京:科學出版社,2003.塔里木大學畢業(yè)設計0前 言保護性耕作技術是全球農業(yè)技術發(fā)展的必然趨勢,秸稈還田技術是機械化保護性耕作中的一項關鍵技術,在農忙期間,使用機械化的秸稈還田技術可以使耕作更為高效化,同時有力推動機械化還田技術可以避免由于秸稈焚燒而帶來的一系列環(huán)境污染。本文所研制棉花秸稈粉碎機還田機粉碎率高,適合大面積田間的秸稈還田。在對秸稈粉碎及滅茬的基本理論分析的基礎上,對此機具做了具體結構方案設計。通過拖拉機傳動軸將動力經過聯軸器傳遞給變速箱,變速箱經一軸傳遞給大帶輪,再有大帶輪經皮帶傳給小帶輪,最終由小帶輪帶動刀軸旋轉達到秸稈粉碎還田的目的。 塔里木大學畢業(yè)設計11 引言1.1 機械化秸稈還田的目的及意義我國作為一個農業(yè)大國,對于田間作業(yè)趨于機械化是一個必然的發(fā)展過程,它可以節(jié)約勞動力和提高經濟效益。在北方棉花是一種常見的經濟作物,過去由于認識上、政策上及經濟上的原因,基本上農民都是在收獲以后直接將秸稈焚燒,這樣不僅造成了資源的浪費,還污染了環(huán)境,隨著科技的發(fā)展,生態(tài)農業(yè)是現代農業(yè)的發(fā)展方向,作為寶貴資源的秸稈,也開始了被重新利用,而秸稈直接還田就是其中的主要途徑之一 1。將秸稈粉碎后,鋪撒在地里有許多作用:秸稈還田補充土壤養(yǎng)分。秸稈還田促進微生物的活動,改善土壤的理化性狀??梢詼p少化肥的使用量,從而改善環(huán)境。還可以改善農業(yè)生態(tài)環(huán)境。這樣不僅可以從分利用資源,還可以改善我們生活的環(huán)境 4。1.2 機械化還田技術的現狀由于我國國土遼闊,南北方差異較大,各地區(qū)的耕作制度和農藝要求不同,同時作物的秸稈也不同,其物理性能和機械性能差異也很大,這就決定了我國機械化秸稈還田技術及配套機具的多樣化。在北方多數是以拖拉機牽引并驅動的秸稈還田機,把站立的棉花秸稈就地粉碎后鋪撒在地面上,數日后犁翻耕土地時把晾曬的秸稈翻埋入土 4。由于機械化秸稈還田技術是利用秸稈最經濟最有效的技術,具有較大的經濟效益、生態(tài)效益和社會效益,因此外國在研制和生產方面起步較早,發(fā)展較快。尤其是意大利、英國,德國、法國、日本和西班牙等發(fā)達國家在該領域處于領先地位。綜合國外機械化秸稈還田技術比較完善,機具品種較多,性能可靠,但價格昂貴。1.3 機械化秸稈還田技術的發(fā)展趨勢雖然我國農具多樣化,但就北方而言現在已經在解決秸稈及根茬單項作業(yè)的基礎上將開發(fā)新的聯合作業(yè)機具,并在一段時間后將會取代單項作業(yè)機具 5。收割農作物和秸稈還田機結合,使作業(yè)成本大大降低,靈活度也增加。機械化秸稈還田技術得到政府的高度重視和大力支持,雖然還有許多問題但前景還是樂觀的。2 技術任務書隨著人們越來越重視可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的保護,農業(yè)機械化的裝備將得到進一步的發(fā)展。例如農業(yè)保護性耕作機械,秸稈綜合利用裝備。對于秸稈還田是重要的秸稈綜合利用,根據市場調查粉碎秸稈機一般工作幅寬為 1500mm 到 2000mm 之間不等,其動力一般由拖拉機提供,用拖拉機懸掛并驅動,使農具的靈活性增加 5。由于機械化秸稈還田技術是利用秸稈資源最經濟,最有效的塔里木大學畢業(yè)設計2技術,最具有經濟效益,生態(tài)效益和社會效益。因此國外在研制和生產方面起步較早,發(fā)展很快。尤其是意大利、美國、英國、德國、法國、丹麥、日本、西班牙等發(fā)達國家在該領域處于領先地位。意大利的 OMARV 公司尤為突出,它的產品配套動力 26-132kW 工作幅寬 1.2-6 米。刀片轉速1950r/m。美國萬國公司(International Harvester Company Co.),美國埃茲拉。隆達爾有限公司在此方面的研究生產水平均很高。此外,國外還研制出拖拉機帶動的臥式轉子切碎機,幅寬 6m,刀片可更換,轉子最高轉速 2000r/min,外殼上有擋板,使莖稈撒布均勻,同時帶有遇到障礙物的安全機構。綜合國外機械化秸稈還田技術,技術比較完善,機具品種多,性能可靠,但價格也昂貴。我們可以借鑒國外現有技術,通過消化吸收,開發(fā)出適合我國國情的產品。一般土地是由一家為單位的耕種,工作面積不會很大,工作量也小,所以一般配套動力為 50到 65 馬力的拖拉機。根據以上內容綜合得出本人設計一臺外形尺寸為 7671645876 并選用 55 馬力的拖拉機。3 整機設計3.1 總體設計總體設計示意圖如圖 3-1 所示1箱傳動軸 2變速 3皮帶出動部分 4粉碎機罩殼 5工作部件圖 3-1 總體設計示意圖3.2 傳動機構其功能是將拖拉機的動力傳遞到工作部件,進行粉碎作業(yè),它有萬向聯軸器傳動軸、齒輪箱和側邊傳動裝置組成。 (1)萬向聯軸器傳動軸連接拖拉機動力輸出和齒輪箱輸入軸。安裝時,帶套的夾叉裝在粉碎塔里木大學畢業(yè)設計3就輸入軸端,且必須使兩個夾叉的開口處在同一平面內。(2)齒輪箱:它內部裝有一對圓錐齒輪,起改變方向和增速的作用。(3)側邊傳動裝置:由三角皮帶輪組成,采用單側邊傳動方式,要起傳遞動力的作用,另外也有起過載保護作用和傳動比分配的作用。3.3 工作部件本機所采用如圖一所示的(d)Y 型,采用背靠裝置。其尺寸如圖 3-2 所示圖 3-2 Y 型刀示意圖3.4 秸稈還田機刀片的設計幾個問題(1)甩刀刀片形狀的確定:本秸稈還田機主要選用 Y 型 刀片,也可以用其它刀片替換 3。Y型刀片是 L 型刀片的改進型,其優(yōu)點體現在:(2)消除應力集中或緩解了拐角處的應力集中。(3)刀片的功耗小,原因是 Y 型刀切割秸稈斜切,即刀片要省力。此類型刀片已形成標準,代號為 ZBB98008-88.(4)刀片的材料選擇及其熱處理:考慮刀片經常與泥土地、秸稈等磨擦,工作條件極其惡劣,所以選材要好,要求有較強的耐 磨性和較強的抗沖擊韌性。本機選 用 20CrMnTi,熱處理工藝:將刀片加熱至 880900。c,再保溫 10 分鐘。然后用 10%的 NaCl 水溶液淬火,最后在 180-200。C回火 2 小時,可達到 3.16ha/g 的耐磨性和 290J/cm 以上的抗沖擊韌性(農牧與食品機械,2002) 。(5)刀片的排列方式:刀片的排列方式對于秸稈是至關重要的,合理的排列方式不僅能使還田機粉碎質量提高,而且還可以是還田機平衡性能好,減輕還田機的震動。目前大多數秸稈還田機采用加配重塊的方法解決振動問題,這樣不僅制造煩瑣,而且配重塊加入后不同程度的影響粉碎質量,而甩刀的排列有單螺線排列,雙螺線排列,星形排列,對稱排列幾種,不管哪種排列均應滿足:刀軸受力均勻,徑向受力平衡。相鄰兩刀片徑向夾角要大。單雙螺線排列有一個共同的弊病,即在粉碎過程中秸稈測向移動現象嚴重,使還田機有“頭沉”現象。根據以上幾種排列方式的利弊得出一種新的排列方法均力免震法。排列方式如圖 3-3 所示塔里木大學畢業(yè)設計406128430634567891023145圖 3-3 刀得排列示意圖特點是:刀軸受力均勻。刀軸旋轉時不震動,無需加配重塊。3.5 懸掛設計牽引點:農具牽引裝置和拖拉機機體的連接點。虛牽引點:懸掛機構上拉桿和下拉桿在縱向垂直面或水平面內投影延長的交點,亦稱“瞬時轉動中心”。懸掛農具工作時,如果作用力的平衡破壞,農具就要繞瞬時轉動中心轉動。懸掛點:連接懸掛式農具和懸掛機構桿件的鉸鏈點。在農具懸掛設計中心提到懸掛點時,常常是指鉸鏈點的幾何中心。連接三角:連接懸掛式農具的上、下懸掛點所得到的幾何圖形。農具立柱:通常指連接三角形的高 a。懸掛軸:指懸掛農具的橫梁,其兩端德爾軸銷與懸掛機構下拉桿的后球鉸相連。(1)農具和拖拉機的聯結型式牽引力:農具具有獨立的行走輪。農具在運輸或工作時,其重量均由本身的輪子承受。機組的穩(wěn)定性好,對不平地面的適應性強。但機動性較差,金屬消耗最大。多用于各種寬幅,重型農具。懸掛式:農具在,機動性好,效率高。但穩(wěn)定性差,使用調整較復雜,對地表的適應運輸時全部重量由拖拉機承受。重量輕,結構緊湊性不如牽引式和半懸掛式。廣泛應用于各種農具,在大部分場合有取代牽引式的趨勢。半懸掛式:農具有自己的行走輪,運輸是承受部分重量,另一部分重量由拖拉機承受,其優(yōu)、缺點介于懸掛式和牽引式農具之間,當大型、重型農具用懸掛式有困難時可用半懸掛式。根據實際情況和以上特點,所以本設計選懸掛式(2)農具在拖拉機上懸掛的位置后懸掛:特點 農具配置在拖拉機后面,增大驅動輪載荷,提高了牽引性能。拖拉機走在未耕地上,工作后不留輪轍。但不便于觀察作業(yè)情況,運輸時穩(wěn)定性和操作性較差。塔里木大學畢業(yè)設計5前懸掛:農具配置在拖拉機前面,拖拉機走在以工作過的地面上,能滿足收獲機械要求,但可能使前輪負荷過大,轉向費力或輪胎超載。中間懸掛:農具配置在拖拉機前、后軸之間,便于觀察作業(yè)情況。但裝卸費事,農具和拖拉機配套行強,通用性小(農機化, 2002)。側懸掛:農具配置在拖拉機側面,視線好。但橫向穩(wěn)定性較差,不適于配帶較重的農具作業(yè)。分組懸掛:農具分幾組分別順次懸掛在拖拉機側面、前面或后面,機組穩(wěn)定性較好。根據所設計還田機的特點和以上所說的特點選擇后懸掛。(3)農具在拖拉機上懸掛的方法單點懸掛:農具通過拉桿與拖拉機相連,可以在垂直面內一點 O 自由轉動,結構簡單。但農具工作性能受地面起伏影響較大,不易控制。拉桿容易和拖拉機發(fā)生干涉,O 點的位置選擇不受限制。常在一些簡易的或無專門懸掛系統(tǒng)的拖拉機上用。兩點懸掛:兩點懸掛點 A、B 布置在水平面內,農具繞 A-B 軸線轉動桿件,與農具剛性連接,相當于兩個單點懸掛并聯。懸掛機構通常是專用的。用于沒有或不宜采用三點懸掛系統(tǒng)的地方。三點懸掛:農具通過上拉桿和兩個下拉桿與拖拉機三點相連。在垂直面和水平面內各有一個瞬時轉動中心 O1、O2,農具上下左右可自由運動。虛牽引點 0、O1 的位置不受結構限制。O 在農具入土過程中位置有變化有利于農具入土。通用性好,可掛各種農具 7。根據本設計的要求,選用三點懸掛,因為通用性好。(4)農具工作位置的調節(jié)方式和特點根據選用懸掛的方式和還田機的特點選用高度調節(jié)原理:懸掛機構在農具工作中呈自由狀態(tài),對農具不起控制作用。農具 1 的工作位置由本身的支持輪 2 決定。調節(jié)絲桿可以改變農具的工作深度。特點:工作可靠,便于調整。農具的工作位置不受土壤阻力變化影響,耕深一致性好。支持輪有一定的仿形作用,但輪子本身滾動要消耗動力增加結構重量支持輪下方的局部起伏和下陷深度會改變農具的工作位置。4 主要工作部件設計計算4.1 基本參數計算(1)傳動比分配刀軸的工作轉速為 160/minr10523/minr所以總轉動比塔里木大學畢業(yè)設計612/53/60.27in取 1.4i23/5/0.213.580/min9679nri(2)功率分配拖拉機輸出功率 05.738%4.36pkw一軸輸出功率 10=.9=.0聯 軸 承 1二軸輸出功率 21p齒 輪 軸 承=3.06.8231.kw三軸輸出功率 32帶 輪 =1.9=.拖拉機輸出轉矩 0034.6/52Tpn=95/95743.1Nm一軸輸出轉矩 11/=.0/=8.6二軸輸出轉矩 22Tpn=950/953.1/2.59412.Nm三軸輸出轉矩 33/=0.86/0=76.84.2 錐齒輪的設計計算(1)考慮到錐齒輪所受載荷較大,所以決定采用硬齒面閉式傳動,大小齒輪均用 20CrMnTi 材料。齒面滲碳后淬火,齒面硬度 5862HRC。查圖得 lim130HMpalim1920FMpalim290FMpa塔里木大學畢業(yè)設計711950/53.0/26.581TpnNm(查表得)1.25AK(查表得)0.3R2213 31 22(lim)() 60.581.414 050.5.23(.3)AfeRHRTKDu取 0Z2.47則(與 的誤差不大于 5%)210.5Zui大端模數取 m=5mm1.4feDmmZ21758fe140arctnarct612f290623fe151.8sinsi8feDRm取 b=340.3.3.4b11(5)(05)27.5mRfe7./606mDnv ms(2)校核計算按齒面接觸疲勞強度校核 1202.58691.774tmTFND(查表得)189.EZMpa(8 級精度及 )3vK14.752.38/0vzs塔里木大學畢業(yè)設計82110.425(0.5)697.30.41.8. 5.934)tmAHEfeRFKuZbD (查圖得)1.8NZw(查表得)minHSlimlin130.8167.4HNZwMpaS所以安全li min67.4/59HS按齒根彎曲強度校核 1012.5cos68dnfZ27.4s3dnf(查圖得)12.8FY2.75F(查圖得)0Sr 8Sr(查圖得).N1x11(0.5)tmAvFFRKYb69.2715.32.1854.334(0)Mpa21.8Flimli1192 1643.0NXSrYli2li2 2.Fr(查表得) 安全lim11 min064.3.85FFS(查表得) 安全li22 in.138F S表 4-1 輪的基本參數塔里木大學畢業(yè)設計9小齒輪 大齒輪節(jié)錐角(分度圓錐角) fe23148 65812大端分度圓直徑 fD85 200錐距 R 109.25 109.25齒寬 b 34 34齒頂高 ihd8.11 8.11齒根高 g 2.89 2.89齒頂高直徑 diD99.93 206.35齒頂角 4.25/1.52 4.25/1.52頂錐角 di27.28 71.22(3)箱座壁厚=0.0125( )+1=0.0125 (70+125)+1 8,故取 =8mm12m箱蓋凸緣厚度 = =12mmb1.5箱座凸緣厚度 b= =12mm箱底座凸緣厚度 = =20mm2.地腳螺釘數目 n=底凸緣周長之半/200300 4,取 n=4地腳旁連接螺釘直徑 =0.018( )+1 12, 取fd12md12fd蓋與座連接螺栓直徑 =(0.50.6) , 取 2f8軸承端蓋螺釘直徑 =(0.40.5) , 取 =63f3軸承旁凸臺半徑 =c2=121R鑄造過渡尺寸 k=3,R=5,h=15大齒輪頂圓與內箱壁距離 11.2, 取 1=10mm齒輪端面與內箱壁距離 20.5, 取 2=5mm軸承端蓋外徑=D+(55.5) ,2D3d由于結構的特殊性,取 D30306=108mm,D30308=135140mm塔里木大學畢業(yè)設計104.3 皮帶輪的設計計算(1)基本參數傳遞功率 231.pkw轉速210.589/minnr360/inr(2)定 V 帶型號和帶輪直徑工作情況系數 .3AK計算功率 21.40.3CPkw選帶型號得為 C 型小帶輪直徑 30Dm大帶輪直徑 232(1)/(10.)160/23.5847.n m取 257(3)計算帶長 23()/(5720)/8.5mDm求取中心距 230230.7()()aD取31945帶長 2 20 8.8.520179.5mLDa m基準長度 取 2d(4)求中心距和包角 020179.5640.dLamin.164.515m塔里木大學畢業(yè)設計11max0.364.03270.45dLm小帶輪包角 2231806()/D 18(5)/6.1.620 (5)求帶根數帶速 3/6012016/016.7/vn ms傳動比 3.589/.79i帶根數由表得 由表得06.7Pkw0K由表得 由表得8LK.4Pkw0 .36.3()(6.079)80.CLz 取 Z=7 根(6)求軸上載荷張緊力2 20min(2.5)(.5098)4.6() 0.3174.671cKPFqvz取 .3/gqk20 4.6sin73.2sin8.40QzFN對于新安裝的 V 帶初拉力應為 1.5(F0 )min;對于運轉后的 V 帶,初拉力應為 1.3(F0)min 。帶傳動作用在軸上的壓軸是 20 174.6sin73.2sin81.40PFz由于 v0.07d,谷取 h=7,則軸環(huán)處的直徑 d5-6=89mm,軸寬度 b1.4h,取 l5-6=12mm。取齒輪距箱體內壁之距離 a=16mm,考慮到箱體的鑄造誤差,在確定滾動軸承位置時,應距箱體內壁一段距離 s,取 s=8mm。已知滾動軸承寬度 T=33.5mm,小齒輪的大端分度圓直徑塔里木大學畢業(yè)設計14B=85mm。 34(8076)3.58164.5lTsam6 0lB齒輪、萬向節(jié)與軸的周向定位均采用平鍵鏈接,按 d4-5 由表查的平鍵截面 ,201bhm鍵槽用鍵槽銑刀加工長為 63mm,同時為了保證齒輪與軸配合有良好的中性,故選擇齒輪與軸轂與軸的配合為 ;同樣萬向節(jié)與軸連接,選用平鍵 鍵槽長為 25mm。如圖 4-176Hn 149bhm圖 4-1 一軸示意圖軸的強度校核計算齒輪受力:拖拉機作用在軸上的力 1/630/126.5QFN大齒 11(0.5)(.5)7mRddm大齒輪受力 轉矩 1628.TN圓周力 112/05./17089.tmFd徑向力 1tancosrF7089.20.4791235.N軸向力塔里木大學畢業(yè)設計151tansi7089.1tan20.87926.04aF N受力圖如圖 4-2 所示圖 4-2 一軸受力彎矩圖計算支承反力水平反力 1 1184.5/2(06.384.5).3.R rFQFa25912260.4N20.38/2145rRFFa6.52.96.0438/10.N垂直反力 184.5/2.789.14.5/2.87.45RFt N230310總彎矩 22569.781.45.9Mm扭矩 105.6TN進行校核時通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強度根據以上數據,以及軸單向旋轉,扭矩切應力為脈動循環(huán)變應力取 a=0.6 軸的計算為:塔里木大學畢業(yè)設計1622221 3()3405.9(.60581.)14.87caMTMPaW由表得 =60MPa,因此 故安全。ca(4)二軸的設計和校核 231.0kP2130.589/minnr2419.5TNm初步確定軸的最小直徑。先初步估算軸的最小直徑,選取軸的材料為 45 鋼,調質處理,根據表取 A0=112 于是得233min01.32.8905PdA輸出軸的最小直徑是安裝小齒輪外軸的直徑,所以取 ,小齒輪輪轂寬為1d所以 取 ,小齒輪與軸用平鍵連接12(.)ld(9.6)l123lm由于傳動距離較長,所以左右定位用 15:1 錐度。小錐齒右邊用螺母08bhLM30GB54-76 定位,電帶輪左邊用螺母 M24GB-76,皮帶輪與軸采用 聯接則,108967GB如圖 4-3 所示圖 4-3 二軸示意圖(5)二軸的強度校核N2/1630/194.375FQ小輪直徑Nmm22(0.5)(.5)82.Rdmd小輪受力;轉矩Nm2419.T圓周力N22/.5/72.683.17Ftdm徑向力塔里木大學畢業(yè)設計17=2135.71N22tancosF683.17tan20.87o軸向力 22tasi65.LFN計算支承反力水平反力 3 2(7832)5/RarFadm194.51.7165.72./8327.N24 2()/RFQrFad19.351.7583165.72./2.垂直力 3227(583)/QRFrFadm194.1.7()165.72./2.35/836.25/830.RFt N42()17()683.97進行校核時通常只校核軸與承受最大彎矩和扭矩的截面的強度,根據以上數據,以及軸單向旋轉,扭轉切應力為脈動循環(huán)變應力取 a=0.622()MaTcW22317540.(.6419.5)76.3MPa選定軸的材料為 45 鋼,調質處理由表查得a=60Mpa, 因為 a故安全ca(6)刀軸的設計輸出軸上的功率 p3=29.866KW,轉速 n3=1600r/min,轉矩 T3=178262.688Nmm初步確定軸的最小徑。左軸頭的設計塔里木大學畢業(yè)設計18先初步估算軸的最小直徑,選取軸的材料為 45 鋼,調質處理根據取 A0=112 于是得33min029.861.710PdAmmm, ;因為小帶輪的輪轂 B=185mm 所以 。選取 O 基本標1275d3483485l準精度級得單列圓錐滾子軸承 30318 尺寸為 故916.dDT690d, , 。如圖 4-5 所示56.l6710d6710l圖 4-5 左刀軸軸頭示意圖右軸頭的設計先初步估算軸的最小直徑,選取軸的材料為 45 鋼,調質處理取 A0=112 于是得33min029.861.710PdAm由于最小直徑與軸承相連接,故 , ,草圖如圖 4-6 所示12124.5l圖 4-6 右刀軸軸頭示意圖(7)刀軸的校核;對無縫鋼管校核尺寸大小 D=140mm,壁厚取 5.5,其材料選用 20 號剛通過冷撥而成。塔里木大學畢業(yè)設計19;/(14025.)/140.92dD3 3.967.Wt mmax/Tn69.5102.8/1052.TMpa15pa故滿足。對軸的校核由于 皮帶輪直輪 ;329.86PK317826.T320Dm皮帶輪圓周力 3/.68/17.63Ft N皮帶輪徑向力 3329.10/.Qr刀具作業(yè)時間所受阻力N =/786./(425)810.2oFTR阻圖 4-8 刀軸受力彎矩圖計算水平面反力塔里木大學畢業(yè)設計201(5029.37.429.3) 57.QRFf阻 阻( 4+239.)f.3=29.6N21.5.7. 2934293QRff阻 阻 ( )8.508104.7.( )=13.N垂直反力 21225078.63150 7.41RFt N132() 9.Rt進行校核時通常只校核承受最大彎矩和扭矩的截面的強度,根據以上數據,以及軸單向旋轉,扭轉切應力為脈動循環(huán)變應力取 a=0.6 軸的計算應為22()MaTcW22338.7165(0.786.)1.7Mpa,因為 故安全60pa5 性能的校核5.1 爬坡穩(wěn)定性能指數爬坡行駛狀態(tài)下,拖拉機前軸垂直地面的載荷減小,存在翻傾危險。一般道路規(guī)定的最大坡度角 ,此時機縱向穩(wěn)定性小于爬坡穩(wěn)定性指數表征,該指數越大越好。規(guī)定大于 20.定義爬20坡穩(wěn)定性指數(1)1Zmax20upgradeRc式中:R1Z max-爬坡行駛狀態(tài)下懸掛農具時拖拉機前軸垂直地面載荷 NR1z-爬坡行駛狀態(tài),懸掛農具時拖拉機前軸垂直地面的載荷 Nsmaxs12max1(a)co(h+)inzwGbwGRL塔里木大學畢業(yè)設計21(30786134)cos20(3817642)sin05169.5N smaxs1max1maxcohinZwRL0cos381si2608.3245N 將得數帶入式(1)中得 69.851027.93upgradeC所以機組滿足縱向穩(wěn)定性要求,不需要增加配重塊。5.2 拖拉機懸掛機構油缸提升能力校核鐵牛-55 使用 YG-100 型油缸,其最大推入推出力 PZmax 分別為 6250N、7500N,油缸提升能力儲備指數提升能力儲備達到 83%,故懸掛機構油缸提升能力足夠。6 結論還田機的工作幅寬為 1500mm,使用 55 馬力的拖拉機后懸掛工作,工作部分是 Y 型刀,秸稈成一定傾斜角,喂入性能好。使工作 間隙在定刀處突然減小,甩刀與秸稈將發(fā)生相對運動,利用定刀刃口粉碎。在田間轉移行駛狀態(tài)時,各桿參數不變的情況下,滿足懸掛犁由耕作位置提升到運輸位置,符合各種性能要求。因為本次設計采用了免震法排列甩刀,所以在工作和運輸期間不會出現震動,也不需要增加配重塊,工作幅寬適中輕巧便捷,在田間具有很強的靈活性。本設計的懸掛裝置不是中間懸掛,有些偏差。雖然對工作時有一定的影響,但是不影響重心的位置??傮w不會對裝置的平穩(wěn)行有什么影響。在本次設計中對變速箱的設計時,由于轉速變化較大,對齒輪的要求也會增加,這樣就會增加成本。以后可以采用別的方法來改本轉速和轉動方向。max7512.640%835ZlifePC塔里木大學畢業(yè)設計22致 謝在這做畢業(yè)設計的過程中,我學到了很多,許多人也幫助了我。首先我要感謝我的指導老師范修文老師,是他不停的督促我,在設計中告訴我不同的傳動連接方式,使我學會了許多東西,尤其是想問題和解決問題的思路,對我以后有很大的幫助。還有我的同學,隨時都會幫助我,這次最大收獲是掌握了 Autocad 制圖。謝謝他們幫助了我,使我順利的完成畢業(yè)設計。塔里木大學畢業(yè)設計23參考文獻1 陳小兵,陳巧敏,我國機械化秸稈還田技術現狀及發(fā)展趨勢J。農業(yè)機械,2000, (4):14-152 王金武,互換性與測量技術M 。中國農業(yè)出版社 2007.12:693河北省農業(yè)機械化研究所,論秸稈還田機刀片的設計J。農牧與食品機械,2002, (2)4應義斌,李建平.我國設施農業(yè)機械的現狀及待解決的技術問題 J。5戴志中,我國設施農業(yè)機械的現狀及發(fā)展趨勢分析J 。中國農機化。6 李生軍,閆向輝.兵團農業(yè)機械化發(fā)展現狀與工作重點J農機化,2002,(05)。7 李寶筏農業(yè)機械學M.北京:中國農業(yè)出版社 2003.8:24-258毛罕平,陳翠英,秸稈還田機工作機理與參數分析J 。農業(yè)工程學報,1955,11(4)9 張良成,材料力學M ,北京:中國農業(yè)出版社 2006.12.10 范崇夏,溫琴美主編.國家標準機械制圖應用示例圖冊,中國標準出版社, 198811 黃健求,機械制造技術基礎M 。機械工業(yè)出版社 199912 劉朝儒,機械制圖M。北京:高等教育出版社 200113 李愛華,.工程制圖基礎M 。北京:高等教育出版社 200314機械設計手冊聯合編寫組,機械設計手冊(中冊) M.化學工業(yè)出版社,1982:75515機械設計手冊編委會,機械設計手冊(第 3 卷) M.機械工業(yè)出版社,2004.8:22-143.8016機械設計手冊編委會,機械設計手冊(第 3 卷) M.機械工業(yè)出版社,2004.8:22-157
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