自走式玉米收獲機(jī)液壓及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)【需要咨詢購買全套設(shè)計(jì)請加QQ1459919609】圖紙預(yù)覽詳情如下：
自走式玉米收獲機(jī)液壓及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要玉米是我國三大糧食作物之一，各地方都有種植，無論是對于提高糧食綜合玉米生產(chǎn)能力、確保糧食安全，還是對于滿足日益增長的飼料需求，都具有舉足輕重的地位。為了促進(jìn)農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化，必須實(shí)行糧食生產(chǎn)的機(jī)械化，尤其應(yīng)加快實(shí)現(xiàn)收獲環(huán)節(jié)的機(jī)械化。但我國目前玉米收獲程度還不到百分之十。已成為玉米機(jī)械化生產(chǎn)的瓶頸。為此，各級政府和越來越多的農(nóng)機(jī)制造企業(yè)正在加大投入，積極開展玉米收獲機(jī)械技術(shù)的研究和新型裝備的設(shè)計(jì)與開發(fā)。本文主要對春雨 4YZ-4 玉米收獲機(jī)液壓系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。包括液壓原理圖的確認(rèn)，液壓站的設(shè)計(jì)、液壓閥的選擇等。對卸糧液壓缸進(jìn)行了結(jié)構(gòu)和參數(shù)的設(shè)計(jì)，以及對卸糧液壓缸的穩(wěn)定性進(jìn)行校核。設(shè)計(jì)的玉米收獲機(jī)能夠滿足使用功能的要求，安全可靠，操作使用方便，具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。關(guān)鍵詞：玉米收獲機(jī)，液壓系統(tǒng)，液壓站，液壓缸 iAbstractCorn is one of the three main grain crops in our country, the local has grown, both to improve the comprehensive grain corn production capacity, ensure food security or to meet the growing demand for feed has a pivotal position. In order to promote the modernization of agriculture, the mechanization of grain production must be carried out, especially the mechanization of the harvest link should be accelerated.. But the corn harvest degree is still less than ten percent in China.. Has become the bottleneck of corn mechanization production. To this end, governments at all levels and more and more agricultural machinery manufacturing enterprises are increasing investment, and actively carry out the research and design and development of new equipment for corn harvest machinery technology.This paper mainly carries on the design to the spring rain 4YZ-4 corn harvester hydraulic system. Including the confirmation of hydraulic schematic, design of hydraulic station, selection of hydraulic valve, etc.. The structure and parameters of the unloading hydraulic cylinder were designed, and the stability of unloading hydraulic cylinder was checked.. The corn harvester can meet the use of the function, safe and reliable, easy to operate, and has strong practical significance.Keywords: corn harvester, hydraulic system, hydraulic station, hydraulic cylinder ii目錄摘要 ...................................................................................................................................................................iAbstract.............................................................................................................................................................ii第一章 引言 ....................................................................................................................................................11.1 課題研究的目的及意義 ...................................................................................................................11.2 玉米收獲機(jī)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 ................................................................................................21.2.1 國內(nèi)的研究現(xiàn)狀 .....................................................................................................................21.2.2 國外研究現(xiàn)狀 .........................................................................................................................31.3 液壓系統(tǒng)的發(fā)展 ................................................................................................................................41.4 課題設(shè)計(jì)思路 ...................................................................................................................................51.5 課題設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu) ....................................................................................................................................5第二章 春雨 4YZ-4 玉米收獲機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖的設(shè)計(jì) ............................................................................62.1 對玉米收獲機(jī)液壓系統(tǒng)各主要回路的分析 ...................................................................................62.1.1 卸糧回路 .................................................................................................................................72.1.2 行走無級變速回路 ................................................................................................................72.1.3 切碎器回路 .............................................................................................................................82.1.4 割臺回路 .................................................................................................................................92.2 玉米收獲機(jī)液壓系統(tǒng)的工作原理總成 ............................................................................................92.2.1 卸糧機(jī)構(gòu)回路 .......................................................................................................................102.2.2 切割器升降回路 ...................................................................................................................112.2.3 割臺升降回路 .......................................................................................................................112.2.4 無級變速回路 .......................................................................................................................11第三章 春雨 4YZ-4 玉米收獲機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 ..........................................................................123.1 春雨 4YZ-4 玉米收獲機(jī)主要性能參數(shù) .......................................................................................133.2 卸糧液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 ...............................................................................................................133.2.1 系統(tǒng)壓力和卸糧油缸推力的確認(rèn) ......................................................................................133.2.2 卸糧液壓缸缸徑的確認(rèn) ......................................................................................................133.2.3 油缸效率分析 ......................................................................................................................143.2.4 系統(tǒng)背壓的選擇 ..................................................................................................................153.2.5 液壓缸缸徑的確認(rèn) ...............................................................................................................153.2.6 導(dǎo)向長度的確認(rèn) ...................................................................................................................163.2.7 活塞寬度 的確定 ...............................................................................................................16B3.2.8 缸體長度的確定 ..................................................................................................................163.2.9 缸筒壁厚的計(jì)算 ..................................................................................................................173.2.10 缸體外徑尺寸的計(jì)算 ........................................................................................................173.2.11 活塞桿強(qiáng)度和液壓缸穩(wěn)定性計(jì)算 ....................................................................................183.2.12 缸筒壁厚的驗(yàn)算 ................................................................................................................193.2.13 活塞設(shè)計(jì) .............................................................................................................................203.2.14 密封件的選用 ....................................................................................................................20 iii3.2.15 活塞桿的設(shè)計(jì) ....................................................................................................................223.2.16 緩沖裝置和排氣閥 ............................................................................................................233.3 主要液壓輔助裝置的選擇 ..............................................................................................................253.3.1 液壓油的選擇 .......................................................................................................................253.3.2 濾油器的選擇 .......................................................................................................................253.3.3 壓力表的選擇 .......................................................................................................................253.3.4 閥類元件的選擇 ...................................................................................................................253.3.5 液壓泵的選擇 .......................................................................................................................25第 4 章 結(jié)論 ..................................................................................................................................................274.1 本論文所取得的結(jié)果 .....................................................................................................................274.2 技術(shù)展望 .........................................................................................................................................27參考文獻(xiàn) ........................................................................................................................................................27致謝 ................................................................................................................................................................30 0第一章 引言1.1 課題研究的目的及意義我國玉米種植面積和總產(chǎn)量僅次于美國居世界第二位。在我國玉米是僅次于小麥的主要糧食作物。全國玉米種植面積 0.24 億公頃(約 3.6 億畝)，約占全國總面積的 21.1%。玉米年產(chǎn)量達(dá) 11409 萬噸，按莖桿和產(chǎn)糧比為 1.8 計(jì)算將產(chǎn)生 20536.2 萬噸的玉米莖桿。玉米在我國分布很廣，南自海南島，北至黑龍江省的黑河以北，東起沿海省份，西到及青藏高原，都有種植。由于氣候差異和歷史傳統(tǒng)種植模式的影響，在我國玉米栽培模式千差萬別，如有春玉米一年一作、春玉米一年兩作和兩年三作、夏玉米一年兩作以及小麥、玉米套種、一家一戶小規(guī)模種植等多種模式玉米植株的產(chǎn)量、高度等生長特點(diǎn)也差異較大。這些模式都是基于傳統(tǒng)的手工作業(yè)基礎(chǔ)上發(fā)展和沿襲下來，較少地考慮到機(jī)械化作業(yè)方式的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化水平的提高和農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)、機(jī)械技術(shù)的發(fā)展，在玉米生產(chǎn)中廣泛采用機(jī)械化生產(chǎn)方式明顯地受到玉米農(nóng)藝栽培技術(shù)的相互制約，還沒有一套系統(tǒng)的玉米機(jī)械化生產(chǎn)技術(shù)體系指導(dǎo)和應(yīng)用到玉米生產(chǎn)中。因此機(jī)械化技術(shù)的應(yīng)用和玉米栽培制度的改革成為缺少規(guī)范性的玉米機(jī)械化收獲技術(shù)體系這個矛盾中的兩個主要方面。由此農(nóng)民在生產(chǎn)中存在著機(jī)具有了怎么應(yīng)用的問題（即適應(yīng)玉米種植模式），以及如何種植玉米來適應(yīng)機(jī)械化收獲的問題，而不造成減產(chǎn)、減少收入等方面的問題。為了適應(yīng)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的要求，玉米收獲機(jī)械化水平需要進(jìn)一步提高。玉米收獲是玉米種植中最繁重的體力勞動，約占整個玉米種植投入勞動量的 55%，在玉米生產(chǎn)全過程中機(jī)械化占據(jù)舉足輕重的地位。利用機(jī)械收獲，不僅把農(nóng)民從繁重的體力勞動中解放出來，還為農(nóng)民節(jié)省了費(fèi)用，更能節(jié)省時間，用于外出打工，增加收入。因此，機(jī)械收獲是減輕農(nóng)民“三秋”勞動強(qiáng)度、為農(nóng)民增效、增收的有效途徑之一。農(nóng)業(yè)部 2004 年最新統(tǒng)計(jì)我國小麥機(jī)收率達(dá) 82%比去年提高了 10 個百分點(diǎn)，而玉米的收獲機(jī)械化水平不到 2%玉米機(jī)械化收獲問題，已經(jīng)成為我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的瓶頸，引起了各級政府和有關(guān)專家的高度重視，玉米收獲機(jī)械化被農(nóng)業(yè)部定為“十五”期間我國重點(diǎn)推廣的十大農(nóng)業(yè)機(jī)械化新技術(shù)之一，加大了科研和推廣的支持力度。山東、河南、河北、遼寧、吉林等主要玉米產(chǎn)區(qū)都把玉米機(jī)收列為重點(diǎn)發(fā)展方向。初步預(yù)測，若要實(shí)現(xiàn)玉米收獲機(jī)械化，全國共需玉米收獲機(jī) 30 萬臺，工業(yè)產(chǎn)值可達(dá) 240 多億元。隨著人民生活水平的不斷提高城鄉(xiāng)人民的飲食結(jié)構(gòu)也在不斷變化， 1人均的食用口糧逐年下降，飼料糧的需求逐年增多，而飼料糧中首選的作物是玉米。玉米不僅是優(yōu)質(zhì)的飼料，而且是制藥、化工、食品等行業(yè)不可缺少的原料。在玉米產(chǎn)量不斷提高的同時，也產(chǎn)生了大量的莖桿。由于一直以來沒有合理的莖桿處理技術(shù)和機(jī)具，華北地區(qū)的玉米莖桿焚燒現(xiàn)象十分嚴(yán)重，每到秋收種麥季節(jié)，濃煙四起，60%~66%以上的莖桿被焚燒掉，只有 14.7~20.1%的玉米莖桿經(jīng)機(jī)械粉碎還田，用于青貯的也只有 20%~22%。這樣一來，大量的莖桿被付之一炬，不僅是巨大的浪費(fèi)，而且也造成了嚴(yán)重的空氣污染，還導(dǎo)致了諸如飛機(jī)不能起降、高速公路事故頻發(fā)等社會公害事件的發(fā)生。怎樣有效地處理這些莖桿已經(jīng)成為政府關(guān)注的問題。在對 YZ-4 玉米收獲機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程中，先對玉米收獲機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理有一定的認(rèn)識。了解液壓傳動的知識，重點(diǎn)對液壓系統(tǒng)的四個回路進(jìn)行設(shè)計(jì)。意義：鞏固和進(jìn)一步熟練掌握所學(xué)知識，提高自己的學(xué)習(xí)能力、設(shè)計(jì)能力和制圖能力，熟悉設(shè)計(jì)流程，提高設(shè)計(jì)能力及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)綜合能力，為今后從事設(shè)計(jì)工作打好基礎(chǔ)。1.2 玉米收獲機(jī)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢1.2.1 國內(nèi)的研究現(xiàn)狀我國玉米收獲機(jī)械研制起步晚，水平低，玉米機(jī)械化收經(jīng)歷了從引進(jìn)國外樣機(jī)試用、仿制、改進(jìn)到消化吸收、自行設(shè)計(jì)兩個階段，并取得了很好的成果。到目前為止，我國從事玉米收獲機(jī)研制生產(chǎn)的單位有 60 多家，已開發(fā)研制出的機(jī)型有 60 多個產(chǎn)品。從整體情況看，目前生產(chǎn)玉米聯(lián)合收獲機(jī)除懸掛式(背負(fù)式)外，大都處于樣機(jī)研制或試驗(yàn)階段。各種機(jī)型仍需不斷改進(jìn)和完善，到大規(guī)模投入生產(chǎn)應(yīng)用尚需一段時間。我國生產(chǎn)的玉米聯(lián)合收獲機(jī)按收獲工藝可分為兩種：摘穗—剝皮—果穗收集—莖稈粉碎還田(或收集)；摘穗—果穗收集—莖稈粉碎還田(或收集) 。玉米收獲工藝研制的機(jī)型有牽引式、懸掛式(背負(fù)式)、自走式和玉米割臺等四種機(jī)型。國內(nèi)可實(shí)現(xiàn)果穗收獲、莖稈切碎一體化的技術(shù)已申報專利有很多，代表性的有：立式摘穗莖桿切碎裝置；在普通臥式摘穗輥式收獲機(jī)割臺下方安裝與摘穗輥平行的刀軸，在刀軸上安裝不同形式的切刀，通過動定刀配合、動動刀配合等方式實(shí)現(xiàn)玉米收獲、秸稈粉碎一體化技術(shù)兩種技術(shù)類型。但總體說來國內(nèi)的果穗收獲、莖稈切碎一體化的技術(shù)尚未成熟。我國玉米收獲機(jī)械化仍然存在著許多問題。首先表現(xiàn)在基礎(chǔ)部件研究不足，很多單位只是注重整機(jī)的研制開發(fā)，從而造成眾多機(jī)型在收獲工藝和機(jī)構(gòu)參數(shù)上大同小異、重復(fù)制造。其次是產(chǎn)品的穩(wěn)定性、可靠性差，機(jī)器故障頻繁，從而造成玉米籽粒破碎率、果穗損失率、高等問題。 2我國目前從事玉米聯(lián)合收獲機(jī)研究和制造的單位有 30 多家，約 20 個產(chǎn)品，分為自走式、懸掛式、牽引式和谷物聯(lián)合收獲機(jī)配玉米割臺等四種形式，又分單行和多行。但各廠家的產(chǎn)量都不大，其主要原因就是如上所提到的機(jī)具的適應(yīng)性題、農(nóng)民的購買力和玉米收獲機(jī)的關(guān)鍵部件的可靠性等問題。因此必須加快對玉米聯(lián)合收獲機(jī)械化關(guān)鍵技術(shù)與裝備的研究，以加速玉米收獲機(jī)械化的進(jìn)程。在自動化程度方面，由于國產(chǎn)玉米收獲機(jī)以實(shí)用為主，主要考慮降低制造成本，對自動化要求不高，因此明顯落后于國外產(chǎn)品。目前，在已研制的機(jī)型中還有可靠性差、效率低、對作物的不同行距適應(yīng)能力不強(qiáng)等問題，個別機(jī)型的損失率和破碎率還有待進(jìn)一步降低。國內(nèi)近期玉米收獲機(jī)械仍以價格較低的懸掛式機(jī)型為主，適應(yīng)多種行距的玉米收獲機(jī)具將會隨著技術(shù)的不斷完善迅速占領(lǐng)市場。穗莖兼收型玉米聯(lián)合收獲機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)莖稈資源的回收利用，將是玉米聯(lián)合收獲機(jī)近期研究、開發(fā)的重點(diǎn)，以適應(yīng)畜牧業(yè)發(fā)展的要求，在畜牧業(yè)發(fā)展就快的地區(qū)，這種機(jī)型有較好的發(fā)展前景，預(yù)計(jì)未來幾年將會出現(xiàn)比較實(shí)用的暢銷機(jī)型。1.2.2 國外研究現(xiàn)狀目前國外玉米收獲機(jī)的研究與生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)成熟，目前在美國、德國、烏克蘭、俄羅斯等西方國家的玉米收獲(包括籽粒和秸稈青貯)已基本實(shí)現(xiàn)了全部機(jī)械化作業(yè)。國外多采用一年一作的種植方式，玉米收獲時含水率低，主要采用玉米摘穗直接脫粒的收獲工藝。如美國的 Johndeere 公司、Case 公司、德國的 Mengle 公司、道依茨公司生產(chǎn)的玉米聯(lián)合收獲機(jī)，絕大部分是在小麥聯(lián)合收獲機(jī)上換裝玉米割臺，并通過調(diào)節(jié)脫粒滾筒的轉(zhuǎn)速和脫粒間隙進(jìn)行玉米的收獲。主要表現(xiàn)在以下幾個特點(diǎn)：1．在保證良好性能的前提下，向高效、大型、大功率、大割幅、大喂入量和高速發(fā)展。喂入量已由一般的 5~6 千克／秒發(fā)展到 10~12 千克／秒所配發(fā)動機(jī)的功率最大到 243 千瓦，正在研發(fā)的有 276 千瓦；割臺最大割幅已超過 9 米，配谷物聯(lián)合收割機(jī)的玉米割臺由收割4~6 行發(fā)展到收割 8 行，發(fā)動機(jī)功率為 19 千瓦，最高作業(yè)速度超過 3.6 千米／小時。 2．向擴(kuò)大機(jī)器的通用性和提高適應(yīng)性發(fā)展。除發(fā)展多種專用割臺（大豆、玉米、向日葵、水稻或捋穗型割臺）外，同一臺機(jī)器還可配不同割幅的割臺以適應(yīng)不同作物和不同單產(chǎn)的需要；改進(jìn)機(jī)體結(jié)構(gòu)（如收割臺的仿型機(jī)構(gòu)、清糧室的自動調(diào)平裝置等） ，使其更好地適應(yīng)不同作物和傾斜地面，行走裝置配置多種寬度的輪胎、履帶，以提高工作的適應(yīng)能力。3．對保持收獲中低損失率、高清潔度的主要工作部件的研究更為深入新型脫粒分離裝 3置的研究，以提高生產(chǎn)率，減少谷粒損失為目標(biāo)，是現(xiàn)代玉米聯(lián)合收割機(jī)最主要的發(fā)展趨勢。在傳統(tǒng)的紋桿切流滾筒及鍵式逐鎬器的脫粒分離裝置之后，雙滾筒橫置的軸流式結(jié)構(gòu)廣為應(yīng)用，繼而又研制了單滾筒或雙滾筒縱置的軸流式脫粒分離結(jié)構(gòu)，大大提高了脫粒率。4．新材料和先進(jìn)制造技術(shù)的廣泛應(yīng)用使產(chǎn)品性能更好，可靠性更高將玉米聯(lián)合收割機(jī)機(jī)架、割臺體加大壁厚或加強(qiáng)骨架、用大直徑薄壁鋼管作軸，紋桿進(jìn)行表面硬化處理、各種聯(lián)合收割機(jī)在易堵塞的部件上設(shè)置各種快速切離的安全裝置、傳動膠帶采用新的結(jié)構(gòu)和材料、切割裝置都進(jìn)行 8 小時以上磨合試驗(yàn)和升溫運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)、重要工作部件裝機(jī)前的磨合試驗(yàn)或試運(yùn)轉(zhuǎn)，嚴(yán)格保證體系。5．廣泛應(yīng)用機(jī)電一體化和自動化技術(shù)，向舒適性、使用安全性、操作方便性方向發(fā)展為改善駕駛員工作條件，普遍裝有現(xiàn)代化的密閉駕駛室以隔熱、隔噪音；轉(zhuǎn)動部件轉(zhuǎn)速、收割機(jī)切割高度、谷物損失量、糧箱填充量、排草堵塞等配有信息顯示；自控裝置包括自動對行、割茬高度自動調(diào)節(jié)，自動控制車速，自動停車等；安全生產(chǎn)的警報輸出和互鎖補(bǔ)償系統(tǒng)有故障警報、信號報警或語音報警、啟動耳鎖、單柄操作互鎖、運(yùn)輸與收獲互鎖等功能。6．向智能化收獲機(jī)發(fā)展集全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，地理信息系統(tǒng)和遙感系統(tǒng)于一身的"精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)" 技術(shù)在智能化玉米收割機(jī)上的應(yīng)用是當(dāng)今收獲機(jī)械化最新、最重要的技術(shù)發(fā)展。通過以上的比較不難發(fā)現(xiàn)，我國的玉米聯(lián)合收獲機(jī)械的現(xiàn)狀跟國外一些先進(jìn)技術(shù)相比還有相當(dāng)大的差距，我國的科研人員在機(jī)器的制造質(zhì)量和可靠性、發(fā)展模式及如何使農(nóng)藝和農(nóng)機(jī)相結(jié)合等科研課題上，應(yīng)該有很大的發(fā)展空間。1.3 液壓系統(tǒng)的發(fā)展隨著液壓技術(shù)的深入普及和應(yīng)用領(lǐng)域的日益擴(kuò)大，對液壓缸的工作性能、結(jié)構(gòu)、使用范圍、制造精度、外觀、材料、試驗(yàn)方法都不斷提出新的要求。在新的形勢下，液壓缸的發(fā)展趨勢為：（1） 高壓化、小型化高壓化是減小液壓缸徑向尺寸和減輕重量，并縮小整套液壓裝置體積尺寸的有效途徑，目前超高壓泵的輸出壓力已經(jīng)高達(dá) 250MPa 以上，一臺工作壓力為 100MPa 的 15t 輕型壓力機(jī)，可以制造成手電筒一般大小。（2） 新材質(zhì)、輕型化不久前，日本采用新組份的鋁合金，從液態(tài)開始進(jìn)行新的熱處理工藝，結(jié)果最終成型鋁合金材料的抗拉強(qiáng)度等機(jī)械性能可達(dá)到 45 號優(yōu)質(zhì)碳素鋼的水平。這將使現(xiàn)用的液壓缸的重 4量減輕三分之二以上。此外，國外在航空航天工業(yè)中已采用高彈性纖維復(fù)合樹脂塑料制作液壓缸筒和活塞桿。據(jù)資料記載：該材料的比重僅為鋁的 1/2 左右，強(qiáng)度為碳素鋼的 2 倍。隨著新型材料的社會需求總量的擴(kuò)大以及成形、加工方法的不斷更新，價格下降后，將會在其他機(jī)械結(jié)構(gòu)中推廣應(yīng)用。（3） 新型機(jī)構(gòu)復(fù)雜化隨著社會分工的進(jìn)一步細(xì)化以及液壓缸在社會生產(chǎn)活動的普及應(yīng)用。為了適應(yīng)液壓缸應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，各種新穎結(jié)構(gòu)的液壓缸不斷出現(xiàn)。（4） 高性能、多品種化高速、低速性能以及密封件的壽命是評價液壓缸的重要指標(biāo)。國外，超高速性能的液壓桿在高速達(dá) 2000mm/s 的工況下能均勻運(yùn)動，且換向平穩(wěn)。低速液壓缸能在 8mm/s 至零的最易發(fā)生液壓振蕩的速度區(qū)間，要不存在爬行，別勁等現(xiàn)象，液壓缸的工作溫度擴(kuò)大到-60 至+200℃ 。因此，對新型密封件，密封件的材料與摩擦體間的匹配性，以及液壓缸的加工工藝均提出了相應(yīng)的要求（5） 節(jié)能化與耐腐蝕高水基工質(zhì)和水質(zhì)液壓缸，以及用于深海開發(fā)的耐蝕海水用傳動液壓缸也在不斷的完善、發(fā)展，在我國也已進(jìn)入適用和試制階段1.4 課題設(shè)計(jì)思路1）參考所有與玉米收獲機(jī)產(chǎn)品相關(guān)數(shù)據(jù)，了解整個玉米收獲機(jī)的液壓系統(tǒng)的組成。2）玉米收獲機(jī)液壓原理圖的確認(rèn)。3）玉米收獲機(jī)機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。4）玉米收獲機(jī)卸糧油缸的設(shè)計(jì)。1.5 課題設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)本文以玉米收獲機(jī)項(xiàng)目作為應(yīng)用背景，對其機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究。全文共分為五章，各章的主要內(nèi)容如下：第一章前言部分，主要介紹玉米收獲機(jī)的研究現(xiàn)狀和課題研究的目的及意義；第二章對整個玉米收獲機(jī)的液壓原理圖進(jìn)行確認(rèn)。第三章完成整個玉米收獲機(jī)液壓系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算；第四章對玉米收獲機(jī)卸糧油缸進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算； 5第五章總結(jié)了全文的研究工作，給出了存在的問題和進(jìn)一步研究的方向。第二章 春雨 4YZ-4 玉米收獲機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖的設(shè)計(jì)2.1 對玉米收獲機(jī)液壓系統(tǒng)各主要回路的分析玉米收獲機(jī)液壓系統(tǒng)一般割臺升降、切碎器升降、卸糧機(jī)構(gòu)、無極變速機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)五個主回路組成。春雨 4YZ-4 的結(jié)構(gòu)簡圖如圖 2-1 所示：。圖 2-1 春雨 4YZ-4 結(jié)構(gòu)簡圖1．上層割臺總成 2．切割器總成 3.下層割臺總成 4．莖桿輸送箱總成 5 切碎機(jī)總成 6.駕駛室總成 7．驅(qū)動橋總成 8．儀表總成 9．操縱總成 10．電平、電器總成 11．輸送器總成 12．傳動總成 13．大輸送總成 14．振動篩總成 15．剝皮機(jī)齒輪箱總成 16．苞葉輸送器總成 17 剝皮機(jī)總成 18．動力總成 619．糧箱總成 20．轉(zhuǎn)向橋總成 21．機(jī)架總成 22．液壓系統(tǒng)總成2.1.1 卸糧回路絕大部分玉米收獲機(jī)為了滿足料倉的裝、卸工作要求，糧倉滿后需要經(jīng)常需要卸糧。卸糧回路則是實(shí)現(xiàn)改變卸糧機(jī)構(gòu)的液壓工作回路，用來提高玉米收獲機(jī)的生產(chǎn)率。卸糧回路主要由液壓泵、換向閥、液壓鎖和卸糧液壓缸組成如圖 2-2。圖 2-1 卸糧回路2.1.2 行走無級變速回路玉米收獲機(jī)具有行走功能。通過行走無級變速回路可以調(diào)節(jié)收獲機(jī)行走的速度。在設(shè)計(jì)此回路時應(yīng)保證行走無級變速缸以一定的速度伸縮，所以設(shè)置了調(diào)速閥來控制其速度。此外，為了保證整個回路的壓力在允許值范圍內(nèi)，可以添設(shè)溢流閥。由以上條件可知無級變速回路主要由液壓泵、換向閥、液壓缸、溢流閥和調(diào)速閥等組成組成。初步確定其油路圖如圖 2-3 7圖 2-3 行走無級變速回路2.1.3 切碎器回路玉米收獲機(jī)設(shè)置切碎器機(jī)構(gòu)，然而在不工作時，需要切碎器抬起。由以上要求可知，支腿回路由液壓泵、液壓缸、換向閥、溢流閥、液壓鎖等組成。 同時可以初步確定其油路如圖 2-4。圖 2-4 切碎器回路 82.1.4 割臺回路玉米收獲機(jī)設(shè)置割臺升降機(jī)構(gòu)，然而在不工作時，需要割臺抬起。由以上要求可知，支腿回路由液壓泵、液壓缸、換向閥、溢流閥、液壓鎖等組成。 同時可以初步確定其油路如圖 2-5。圖 2-5 割臺回路2.2 玉米收獲機(jī)液壓系統(tǒng)的工作原理總成系統(tǒng)液壓原理圖如圖 2-6 所示： 9圖 2-6 春雨 4YZ-4 玉米收獲機(jī)液壓原理圖0-油箱; 1-主泵; 2-濾油器; 3-阻尼器; 4-壓力表; 5-雙向液壓鎖; 6-卸糧液壓缸; 7-切碎器升降液壓缸; 8-割臺升降液壓缸; 9-行走無級調(diào)速液壓缸;10-調(diào)速閥;（10-1） 、 （10-2） 、 （10-3） 、 （10-4）卸糧、切碎器升降、切臺升降、無極調(diào)速手動換向閥； （10-5）-溢流閥 2.2.1 卸糧機(jī)構(gòu)回路絕大部分玉米收獲機(jī)為了滿足料倉的裝、卸工作要求，糧倉滿后需要經(jīng)常需要卸糧。卸糧時，卸糧液壓缸伸出。 ，如圖 2-6 在油路中設(shè)置手動換向閥（10-1）控制，當(dāng)手動換向閥（10-1 ）工作在左位或右位時，分別驅(qū)動卸糧液壓缸伸出或縮回。為確保卸糧機(jī)構(gòu)能停放在任意位置并能可靠地鎖住，在卸糧液壓缸的控制回路中設(shè)置了雙向液壓鎖 6。當(dāng)三位四通手動換向閥（10-1）工作在右位時，卸糧機(jī)構(gòu)放下，其油路為：進(jìn)油路：液壓泵 1→過濾器 2→手動換向閥（10-1）右位→卸糧液壓缸上腔。回油路：卸糧液壓缸下腔→液控單向閥→手動換向閥（10-1）右位→油箱。 10當(dāng)三位四通手動換向閥（10-1）工作在左位時，卸糧機(jī)構(gòu)抬起，其油路為：進(jìn)油路：液壓泵 1→過濾器 2→手動換向閥（10-1）左位→卸糧液壓缸下腔?；赜吐罚盒都Z液壓缸上腔→液控單向閥→手動換向閥（10-1）左位→油箱。2.2.2 切割器升降回路玉米收獲機(jī)設(shè)置切碎器機(jī)構(gòu)，然而在不工作時，需要切碎器抬起。如圖 2-6 在油路中設(shè)置了三位四通手動換向閥（10-2）控制，在其工作過程中，通過改變手動換向閥（10-2）工作位，即可調(diào)節(jié)切割器升降。為確保切割器升降機(jī)構(gòu)能停放在任意位置并能可靠地鎖住，在切割器升降液壓缸的控制回路中設(shè)置了雙向液壓鎖 6當(dāng)三位四通手動換向閥（10-2）工作在右位時，切碎器機(jī)構(gòu)放下，其油路為：進(jìn)油路：液壓泵 1→過濾器 2→手動換向閥（10-2）右位→切碎器液壓缸上腔?；赜吐罚呵懈钇饕簤焊紫虑弧嚎貑蜗蜷y→手動換向閥（10-2）右位→油箱。當(dāng)三位四通手動換向閥（10-2）工作在左位時，切碎器機(jī)構(gòu)抬起，其油路為：進(jìn)油路：液壓泵 1→過濾器 2→手動換向閥（10-2）左位→切割器液壓缸下腔?；赜吐罚呵懈钇饕簤焊咨锨弧嚎貑蜗蜷y→手動換向閥（10-2）左位→油箱2.2.3 割臺升降回路玉米收獲機(jī)設(shè)置割臺機(jī)構(gòu)，然而在不工作時，需要割臺抬起。如圖 2-6 在油路中設(shè)置了三位四通手動換向閥（10-3）控制，在其工作過程中，通過改變手動換向閥（10-3）工作位，即可調(diào)節(jié)割臺升降。為確保割臺升降機(jī)構(gòu)能停放在任意位置并能可靠地鎖住，在割臺升降液壓缸的控制回路中設(shè)置了雙向液壓鎖 6當(dāng)三位四通手動換向閥（10-3）工作在右位時，割臺機(jī)構(gòu)放下，其油路為：進(jìn)油路：液壓泵 1→過濾器 2→手動換向閥（10-3）右位→割臺液壓缸上腔?；赜吐罚焊钆_液壓缸下腔→液控單向閥→手動換向閥（10-3）右位→油箱。當(dāng)三位四通手動換向閥（10-3）工作在左位時，割臺機(jī)構(gòu)抬起，其油路為：進(jìn)油路：液壓泵 1→過濾器 2→手動換向閥（10-3）左位→割臺液壓缸下腔?；赜吐罚焊钆_液壓缸上腔→液控單向閥→手動換向閥（10-3）左位→油箱2.2.4 無級變速回路玉米收獲機(jī)具有行走功能。通過行走無級變速回路可以調(diào)節(jié)收獲機(jī)行走的速度。如圖 2-6 無級變速液壓缸由三位四通手手動換向閥（10-4）控制，速度由雙向調(diào)速富 10 調(diào)節(jié)。其油路為： 11進(jìn)油路：液壓泵 1→過濾器 2→手動換向閥（10-4）左(右)位→雙向調(diào)速閥 10→無級變速液壓缸。回油路：無級變速液壓缸→雙向調(diào)速閥 10→手手動換向閥（10-4）左(右)位→油箱。 12第三章 春雨 4YZ-4 玉米收獲機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算3.1 春雨 4YZ-4 玉米收獲機(jī)主要性能參數(shù)型號規(guī)格：春雨 4YZ-4，結(jié)構(gòu)型式：自走式，工作行數(shù)：4 行，結(jié)構(gòu)質(zhì)量：8000kg，理論作業(yè)速度：3-6km/h, 外形尺寸：8500×3050×3450，工作幅寬：1100mm，適用行距范圍：600-750mm，最大卸果穗高度：≤2200mm，最小離地間隙：260mm，最小通過半徑：左轉(zhuǎn)6420mm 右轉(zhuǎn) 6380mm，作業(yè)小時生產(chǎn)率：0.13-0.35hm 2/h，配套動力：150 馬力，糧箱容積：5m3。3.2 卸糧液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算3.2.1 系統(tǒng)壓力和卸糧油缸推力的確認(rèn)如下表 3-1 所示，我們初選系統(tǒng)壓力為 10MPA。由設(shè)計(jì)參數(shù)可得，糧箱容積為 5m3，估算糧箱和糧食總質(zhì)量為 7T。表 3-1 各種機(jī)械常用的系統(tǒng)工作壓力機(jī)床機(jī)械類型磨床 組合機(jī)床 龍門刨床 拉床農(nóng)業(yè)機(jī)械小型工程機(jī)械建筑機(jī)械液壓鑿巖機(jī)液壓機(jī)大中型挖掘機(jī)重型機(jī)械起重運(yùn)輸機(jī)械工作壓力/ aMP＜0.8～23～5 2～8 8～10 10～18 20～303.2.2 卸糧液壓缸缸徑的確認(rèn)油缸實(shí)際推力公式：F= Fw + +Fa (3-1)fF式中 Fw-----工作負(fù)載Fa------運(yùn)動部件速度變化時的慣性負(fù)載;------導(dǎo)軌摩擦阻力負(fù)載，啟動時為靜摩擦阻力。啟動后為動摩擦fF阻力 13摩擦負(fù)載計(jì)算公式：= f( G + FRn ) (3-2)fF式中G------重力，工作臺和彎曲的總量假定為900KG----垂直于導(dǎo)軌的工作負(fù)載，本系統(tǒng)中為零;Rnf-------摩擦系數(shù)，靜摩擦系數(shù)取 0.02,動摩擦系數(shù)為 0.01。得出摩擦負(fù)載幾乎忽略不計(jì)慣性負(fù)載計(jì)算公式：(3-3) aGF=gt??式中 —重力加速度—加速或減速時間，一般△t 取 0.1s—0.5s?— 時間內(nèi)的速度變化量。?求的： = = =285.7N慣FtgxvGX△△ 5.0x8927根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，列出各工作階段所受的外負(fù)載求的F= Fw + +Fa≈70285NfF3.2.3 油缸效率分析油缸的效率 由以下三種效率組成：?A.機(jī)械效率 ，由各運(yùn)動件摩擦損失所造成，在額定壓力下，通?？扇?=0.9m m?B.容器效率 ，由各密封件泄露所造成，通常容積效率 為：v v?裝彈性體密封圈時 1v??裝活塞環(huán)時 0.98C.作用力效率 ，由出油口背壓所產(chǎn)生的反作用力而造成。d一般取 =0.9? 14所以 =0.9 =1 =0.9m?v?d總效率為 。0.8d?3.2.4 系統(tǒng)背壓的選擇系統(tǒng)被壓如表 3-2 所示表 3-2 執(zhí)行元件背壓力系統(tǒng)類型 背壓力 P/MPa簡單系統(tǒng)或輕載節(jié)流調(diào)速系統(tǒng) 0.2—0.5回油路帶調(diào)速閥的系統(tǒng) 0.4—0.6回油路設(shè)置有背壓閥的系統(tǒng) 0.5—1.5用補(bǔ)油泵的閉式回路 0.8—1.5回油路較復(fù)雜的工程機(jī)械 1.2—3回油路較短，且直接回油箱 可忽略不計(jì)按表 3-1 可取 p2 為 0.5MPa3.2.5 液壓缸缸徑的確認(rèn)(3-4)221cm14FDpdD????????????????????????=93.3m 按設(shè)計(jì)手冊取 d/D 為 0.7 ， 故 得 d≈65mm 表 3-3 液壓缸內(nèi)徑尺寸系列（GB2348-80） 8 10 12 16 20 25 3240 50 63 80 (90) 100 (110)125 (140) 160 (180) 200 (220) 250表 3-4 活塞桿直徑系列（GB2348-80）4 5 6 8 10 12 14 16 18 1520 22 25 28 32 36 40 45 5056 63 70 80 90 100 110 125 140根據(jù)表 3-2 和表 3-3 將這些直徑圓整成進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)值時得：油缸有：D=100mm 和活塞 d=70mm由此求得液壓缸面積的實(shí)際有效面積為：A1= =0.00785m A2= =0.0040m4π2D24）d（xπ 2?D23.2.6 導(dǎo)向長度的確認(rèn)當(dāng)活塞桿全部外伸時，從活塞支承面中點(diǎn)到缸蓋滑動支承面中點(diǎn)距離為 H，稱為最小導(dǎo)向長度。如果導(dǎo)向長度過小，將使液壓缸的初始撓度增大，影響液壓缸的穩(wěn)定性，因此在設(shè)計(jì)時必須保證有一定的最小導(dǎo)向長度。圖 3-2 液壓缸最小導(dǎo)向長度對一般的液壓缸，最小導(dǎo)向長度 應(yīng)滿足： H4017022lDm????式中： —液壓缸的最大行程(mm) 設(shè)計(jì)要求 =400mml l—液壓缸內(nèi)徑(mm)D取 H=70mm3.2.7 活塞寬度 的確定B活塞的寬度 一般取 =（ 0.6-1.0） D即 =（0.6-1.0）×100=（60-100 ）mm取 =35mm3.2.8 缸體長度的確定液壓缸缸體內(nèi)部的長度應(yīng)等于活塞的行程 L 與活塞寬度 B 的和。缸體外部尺寸還要考慮 16到兩端端蓋的厚度，一般液壓缸缸體的長度不應(yīng)大于缸體內(nèi)徑 的 20-30 倍。D即：缸體內(nèi)部長度 250+35=285mm3.2.9 缸筒壁厚的計(jì)算在中、低壓系統(tǒng)中，液壓缸的壁厚基本上由結(jié)構(gòu)和工藝上的要求確定，壁厚通常都能滿足強(qiáng)度要求，一般不需要計(jì)算。但是，當(dāng)液壓缸的工作壓力較高和缸筒內(nèi)徑較大時，必須進(jìn)行強(qiáng)度校核。當(dāng) 時，稱為薄壁缸筒，按材料力學(xué)薄壁圓筒公式計(jì)算，計(jì)算公式為0.8D??（3-5 ） ??max2pD??式中， —缸筒內(nèi)最高壓力；maxp—缸筒材料的許用壓力。 = , 為材料的抗拉強(qiáng)度，n 為安全系數(shù)，??????/b當(dāng) 時，一般取 。0.8D?5n?當(dāng) 時,按式（ 3-6）計(jì)算..3?(該設(shè)計(jì)采用無縫鋼管 ) （3-6）??maxa2.3pD???根據(jù)缸徑查手冊預(yù)取 =30此時 300.8.1D????最高允許壓力一般是額定壓力的 1.5 倍，根據(jù)給定參數(shù) ，所以：10PMa?=10 1.5=15MPmaxP?[?]=100～110 M（無縫鋼管） ，取[ ?]=100 a，其壁厚按公式（3-6）計(jì)算為??axma1508.12.32.3-pDm??????滿足要求，就取壁厚為 10mm。 173.2.10 缸體外徑尺寸的計(jì)算缸體外徑 120120Dm?????查機(jī)械手冊表：外徑 取 340mm13.2.11 活塞桿強(qiáng)度和液壓缸穩(wěn)定性計(jì)算1、活塞桿強(qiáng)度計(jì)算活塞桿的直徑 按下式進(jìn)行校核d][4??Fd?(3-7) 式中， 為活塞桿上的作用力；F][?為活塞桿材料的許用應(yīng)力， ][= ,n 一般取 1.40。/bn36470170523.598/.4dmm????滿足要求2、液壓缸穩(wěn)定性計(jì)算活塞桿受軸向壓縮負(fù)載時，它所承受的力 F不能超過使它保持穩(wěn)定工作所允許的臨界負(fù)載 kF，以免發(fā)生縱向彎曲，破壞液壓缸的正常工作。 k的值與活塞桿材料性質(zhì)、截面形狀、直徑和長度以及液壓缸的安裝方式等因素有關(guān)。若活塞桿的長徑比 且桿件承受壓負(fù)/10ld?載時，則必須進(jìn)行液壓缸穩(wěn)定性校核?；钊麠U穩(wěn)定性的校核依下式進(jìn)行 knF?(3-8)式中， kn為安全系數(shù)，一般取 k=2~4。a.當(dāng)活塞桿的細(xì)長比 時/lrmi?(3-9) 2kiEJFl??b.當(dāng)活塞桿的細(xì)長比 時/klri? 18(3-10)21()kkfAFalir??式中， l為安裝長度，其值與安裝方式有關(guān)； k為活塞桿橫截面最小回轉(zhuǎn)半徑，AJrk/?； 為柔性系數(shù)，其值見表 3-4； 為由液壓缸支撐方式?jīng)Q定的末端系數(shù)； E為mi活塞桿材料的彈性模量，對鋼取 21/06.2mNE??；為活塞桿橫截面慣性矩； A為活塞桿橫截面積； f為由材料強(qiáng)度決定的實(shí)驗(yàn)值， ?為系數(shù)，具體數(shù)值見表 3-5。表 3-5 液壓缸支承方式和末端系數(shù) 的值i支承方式 支承說明末端系數(shù)i一端自由一端固定 1/4兩端鉸接 1一端鉸接一端固定 2兩端固定 4表 3-5 f、 ?、 的值m材料 28/10Nf?鑄鐵 5.6 1/1600 80鍛鐵 2.5 1/9000 110鋼 4.9 1/5000 85c.當(dāng) 時,缸已經(jīng)足夠穩(wěn)定，不需要進(jìn)行校核。20lk? 19此設(shè)計(jì)安裝方式兩端固定的方式，此缸已經(jīng)足夠穩(wěn)定，不需要進(jìn)行穩(wěn)定性校核。3.2.12 缸筒壁厚的驗(yàn)算液壓缸的額定壓力 值應(yīng)低于一定的極限值，保證工作安全：np（3-10）21()0.35snD???(MPa根據(jù)式（3-10）得到： 235(0.17). 63()nppa????顯然，額定油壓 = =10MP，滿足條件；n3.2.13 活塞設(shè)計(jì)1、活塞結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)活塞分為整體式和組合式，組合式制作和使用比較復(fù)雜，所以在此選用整體式活塞，形式如下圖：圖 3-2 整體式活塞此整體式活塞中，密封環(huán)和導(dǎo)向套是分槽安裝的。2、活塞的材料選用高強(qiáng)度球墨鑄鐵 QT600-33、加工公差活塞的配合因?yàn)槭褂昧私M合形式的密封器件，所以要求不高，這里不加敘述?；钊鈴綄?nèi)孔的同軸度公差不大于 0.02mm，斷面與軸線的垂直度公差不大于0.04mm/100mm，外表面的圓度和圓柱度不大于外徑公差之半。3.2.14 密封件的選用1、對密封件的要求在液壓元件中，液壓缸的密封要求是比較高的，特別是一些特殊液壓缸，如擺動液壓缸 20等。液壓缸不僅有靜密封，更多的部位是動密封，而且工作壓力高，這就要求密封件的密封性能要好，耐磨