甜菜起拔機(jī)的設(shè)計學(xué)士學(xué)位論文

緒論在我國，甜菜是除甘蔗之外的第2大重要糖料作物，是我國北方地區(qū)制糖的主要原料來源。近年來，由于甜菜良種培育技術(shù)和先進(jìn)種植技術(shù)的推廣普及，我國甜菜單位面積產(chǎn)量有了較大提高，如新疆地區(qū)單產(chǎn)已在54～57t/hm2，接近發(fā)達(dá)國家先進(jìn)水平。甜菜作為我國北方傳統(tǒng)的糖料作物，種植面積和總產(chǎn)量都將會穩(wěn)定在一個適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。為發(fā)展甜菜生產(chǎn)，我國甜菜產(chǎn)業(yè)研究機(jī)構(gòu)和甜菜產(chǎn)區(qū)的農(nóng)技部門對甜菜良種選育、栽培模式等現(xiàn)代技術(shù)進(jìn)行了大力推廣示范，已經(jīng)形成了一套比較成熟的種植技術(shù)和完善的農(nóng)藝制度，有力地支撐了甜菜種植業(yè)的發(fā)展。相比之下，我國甜菜生產(chǎn)全程機(jī)械化發(fā)展和機(jī)械裝備水平卻落后很多，尤其收獲環(huán)節(jié)的機(jī)械化問題更為突出，與當(dāng)前甜菜種植技術(shù)發(fā)展形勢極不適應(yīng)。我國甜菜產(chǎn)區(qū)的種植模式大致相同，普遍以采用地膜覆蓋、直接播種的種植方式為主，也有采用育苗移栽方式的，但其成本較高，推廣應(yīng)用的比較少[1]。黑龍江和內(nèi)蒙古東部地區(qū)以壟作為主，壟（行）距為500、600mm，定苗密度一般為6萬～9萬株/hm2；華北、西北和夏播地區(qū)，大部分采用溝播畦作，行距450、500mm，定苗密度一般為7.5萬～10.5萬株/hm2。隨著優(yōu)良品種選育技術(shù)、種植技術(shù)的不斷進(jìn)步以及種植條件的日益改善，單位面積產(chǎn)量的提高還有較大空間，種植甜菜的經(jīng)濟(jì)效益也將進(jìn)一步提高[2]。1.1甜菜莖葉的利用甜菜的莖葉是理想的多汁綠色飼料，除含有牲畜所需的一般營養(yǎng)物質(zhì)外，還富含胡蘿卜素，能補(bǔ)充飼料中的甲種維生素之不足，增加其乳制品中甲種維生素的含量。其營養(yǎng)成分見表14-2。甜菜莖葉還可以作為肥料還田，培肥地力，增加土壤中有機(jī)質(zhì)含量。1.2菜根的利用甜菜的塊根水分占75%，固形物占25%，固形物中蔗糖占16%～18%，非糖物質(zhì)占7%～9%。非糖物質(zhì)又分為可溶性和不溶性兩種：不溶性非糖主要是纖維素、半纖維素、原果膠質(zhì)和蛋白質(zhì);可溶性非糖又分為無機(jī)非糖和有機(jī)非糖。無機(jī)非糖主要是鉀、鈉、鎂等鹽類;有機(jī)非糖可再分為含氮和無氮。無氮非糖有脂肪、果膠質(zhì)、還原糖和有機(jī)酸;含氮非糖又分為蛋白質(zhì)和非蛋白質(zhì)。非蛋白非糖主要指甜菜堿、酰胺和氨基酸。甜菜制糖工業(yè)副產(chǎn)品主要是塊根內(nèi)3.5%左右的糖分和7.5%左右的非糖物質(zhì)以及在加工過程中投入與排出的其它非糖物質(zhì)。果膠的生產(chǎn)及利用。甜菜中的纖維素和半纖維素由于不溶于水，故在浸糖過程中不移入糖汁中而留在廢粕內(nèi)。蛋白質(zhì)、灰分、皂素等大多也殘留在廢粕內(nèi)。唯獨果膠質(zhì)處于與纖維素化合狀態(tài)，在一定溫度和酸性或堿性條件下，能水解成可溶性的水果膠質(zhì)，進(jìn)入糖汁后，成為影響清潔和結(jié)晶的有害物質(zhì)。因此在制糖過程中，通過控制浸糖溫度，可使90%以上的果膠留在甜菜粕中。從甜菜粕中提取果膠的工藝較簡單，即將甜菜粕加溫、水解，再使果膠質(zhì)與廢渣分離便生產(chǎn)出初級果膠質(zhì)。初級果膠質(zhì)與水泥、石膏爐灰渣混合，便可生產(chǎn)出泡沫硅酸鹽制品，達(dá)到建筑行業(yè)對保溫隔熱材料的技術(shù)要求，從而成本較低。該項技術(shù)工藝簡單，易于操作且有利于環(huán)保，前景很好。廢蜜的生產(chǎn)及二氧化碳的利用。在制糖過程中所產(chǎn)生的低度糖蜜，不能再返回煮糖，此類糖蜜稱之為廢蜜，其產(chǎn)量為甜菜加工量的4%左右。一是生產(chǎn)發(fā)酵制品凡是用淀粉作為原料所生產(chǎn)的發(fā)酵制品，絕大部分可以用廢蜜制取。由于廢蜜價格低，產(chǎn)品產(chǎn)值高;經(jīng)濟(jì)效益好，因此目前我國的甜菜制糖廠均利用廢蜜生產(chǎn)發(fā)酵制品。主要產(chǎn)品有：酒精、有機(jī)溶劑(如丙酮、丁醇和乙醇等)、甘油、酵母、谷氨酸、味精、檸檬酸等。二是作飼料由于廢蜜中含有糖分、多種維生素、氨基酸及一些微量元素，可用做作牲畜飼料。如有增進(jìn)食欲、幫助消化、牛泌乳提高乳量、促進(jìn)新陳代謝和體質(zhì)發(fā)育等[3]。1.3甜菜機(jī)械收獲現(xiàn)狀目前，我國還沒有專門用于甜菜種植的系列機(jī)械裝備，甜菜種植中的耕整地、鋪膜、播種及中耕管理等生產(chǎn)環(huán)節(jié)使用的機(jī)械大部分與大田作物機(jī)械通用，或?qū)⑦@些機(jī)械稍加改進(jìn)、改裝后使用，機(jī)械化水平雖然不高，但是整地、播種、中耕除草和植保等生產(chǎn)環(huán)節(jié)基本上沒有對甜菜的正常生產(chǎn)形成制約性的影響。收獲環(huán)節(jié)則不然，由于機(jī)械化程度低，已經(jīng)嚴(yán)重影響到甜菜不能在最佳收獲期內(nèi)及時收獲，對甜菜的增產(chǎn)增收構(gòu)成直接威脅。機(jī)械化收獲已然成為我國甜菜種植全程機(jī)械化最落后最薄弱環(huán)節(jié)。我國甜菜收獲機(jī)械化水平落后局面的形成，并不是因為甜農(nóng)不想實現(xiàn)機(jī)械化收獲，而是渴望早日實現(xiàn)收獲機(jī)械化，渴望在解決及時收獲和保障收獲質(zhì)量的同時，從繁重的體力勞動中解放出來。我國甜菜收獲機(jī)械化水平落后最重要原因是國產(chǎn)收獲機(jī)械裝備落后，沒有完全適合于生產(chǎn)要求的成熟機(jī)型可用。由于現(xiàn)有的國產(chǎn)機(jī)械不能完全滿足使用要求，為了生產(chǎn)急需，近幾年開始由國外進(jìn)口機(jī)器，把解決甜菜機(jī)械化收獲的著眼點瞄向了進(jìn)口機(jī)械裝備。盡管進(jìn)口機(jī)器價格昂貴，每年各地還是進(jìn)口了一定數(shù)量、不同類型的甜菜收獲機(jī)，并在生產(chǎn)中發(fā)揮了作用。由此不難看出，實現(xiàn)甜菜機(jī)械化收獲，關(guān)鍵在于機(jī)械裝備。目前，甜菜產(chǎn)區(qū)的農(nóng)場和農(nóng)戶對實現(xiàn)甜菜機(jī)械化收獲的呼聲日高，迫切希望先進(jìn)、適用和價格低廉的國產(chǎn)機(jī)械裝備盡快取得突破，以滿足國內(nèi)甜菜生產(chǎn)需要。1.4塊根挖掘收獲機(jī)塊根挖掘收獲機(jī)用于收獲已切去莖葉的甜菜。它可以分成兩類。類用于兩段收獲法，它具有挖掘、撿拾、分離、裝載機(jī)構(gòu)，另一類用于三段收獲法，它具有挖掘、檢拾、分離、集條機(jī)構(gòu)。總體形式多為牽引式和懸掛式，自走式較少。塊根挖掘收獲機(jī)的主要工作部件有挖掘部件、分離清理部件、貯箱等三部分。挖掘部件：可以分為動方式和非動力式兩大類。動力式挖掘部件在工作時振動成轉(zhuǎn)動)，它適于低洼地和粘重土壤，不易堵塞，工作質(zhì)量好，適應(yīng)不同氣候的能力強(qiáng)。如蘇聯(lián)PKC一6機(jī)型上用振動式挖掘叉。法國的一些機(jī)型上則多裝振動式犁樺挖掘鏟。非動力式挖掘部件，工作時不接受動力，靠其與土壤的相對運動來挖掘塊根。國外常用的是球面傾斜圓盤與導(dǎo)向滑掌相配合的組合式挖掘器，法國的一些機(jī)型上都采用這種挖掘器。分離(清理)部件目前用于生產(chǎn)機(jī)型上的分離部件主要有：大轉(zhuǎn)輪式分離部件:始見于美國的一些機(jī)型上，它結(jié)構(gòu)簡單，分離能力強(qiáng)，在分離同時將塊根提升，便于進(jìn)行下道工序。美國JD一4910型甜菜收獲機(jī)上的分離部件就屬于這種。柵狀同轉(zhuǎn)圓盤分離部件:它可以一個、兩個、三個搭配使用。用它劉塊根進(jìn)行初次清理、集條、輸送。法國的機(jī)型普遍采用這種形式。螺旋滾筒分離部件:通過這稱分離部件的塊根流可轉(zhuǎn)向90。在轉(zhuǎn)向過程中塊根上的土壤受葉片沖撞而脫落。法國莫羅公司的CN系列撿拾裝載機(jī)土就采用了這種分離部件。貯箱為了提高機(jī)具的生產(chǎn)率，在1一3行收獲機(jī)上都設(shè)有貯箱(1~3m)，在多行自走式聯(lián)合收獲機(jī)上，有的也設(shè)有貯箱。貯箱的大小由行數(shù)和馬力大小來確定，西德佩因特納型自走式聯(lián)合收獲機(jī)為貯箱可容納12t塊根貯箱卸載方式有側(cè)面輸送鏈?zhǔn)胶蛢ο湔w傾翻式兩種[4]。1.5課題研究目的及意義在我國，甜菜是除甘蔗之外的第2大重要糖料作物，是我國北方地區(qū)制糖的主要原料來源。為發(fā)展甜菜生產(chǎn)，我國甜菜產(chǎn)業(yè)研究機(jī)構(gòu)和甜菜產(chǎn)區(qū)的農(nóng)技部門對甜菜良種選育、栽培模式等現(xiàn)代技術(shù)進(jìn)行了大力推廣示范，已經(jīng)形成了一套比較成熟的種植技術(shù)和完善的農(nóng)藝制度，有力地支撐了甜菜種植業(yè)的發(fā)展。相比之下，我國甜菜生產(chǎn)全程機(jī)械化發(fā)展和機(jī)械裝備水平卻落后很多，尤其收獲環(huán)節(jié)的機(jī)械化問題更為突出，與當(dāng)前甜菜種植技術(shù)發(fā)展形勢極不適應(yīng)。甜菜收獲是投入工時最多的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，不但用工多、勞動強(qiáng)度大和作業(yè)條件艱苦，而且對收獲質(zhì)量要求很高。甜菜收獲是保證甜菜增產(chǎn)增收最重要的環(huán)節(jié)，其中保證及時收獲和收獲質(zhì)量尤為重要。保證甜菜增產(chǎn)增收除當(dāng)?shù)貧夂?、土壤、品種及栽培技術(shù)等條件外，最重要的是保證在最佳收獲期內(nèi)及時收獲和儲藏。收獲過早不僅產(chǎn)量低，塊根含糖率低，而且非糖物質(zhì)多、品質(zhì)差；反之，收獲過晚，甜菜容易遭受凍害，造成轉(zhuǎn)化糖含量增加，降低產(chǎn)糖率，而且塊根不耐儲藏，影響品質(zhì)等級和收購價格。保證收獲質(zhì)量，是把收獲環(huán)節(jié)造成的“掐頭去尾”的損失降低至最低程度，既要滿足糖廠收購標(biāo)準(zhǔn)的要求，又要保證甜菜品質(zhì)不致因收獲質(zhì)量而降低，影響甜農(nóng)的經(jīng)濟(jì)收益。因此,甜菜收獲環(huán)節(jié)已經(jīng)成為制約我國甜菜種植業(yè)發(fā)展的最大瓶頸，解決甜菜的機(jī)械化收獲問題迫在眉睫[5]。2設(shè)計方案的選擇2.1甜菜收獲的農(nóng)業(yè)技術(shù)要求（1）為了得到最高的含糖量。甜菜必須適時收獲，理論上最適宜的收獲期應(yīng)在甜菜糖分的積蓄量開始小于其呼吸的耗量時進(jìn)行。實際收獲期應(yīng)選在理論收獲期的前后一段最短的時間內(nèi)，在寒冷的地區(qū)必須在嚴(yán)重霜凍前收獲。（2）甜菜塊根的挖凈率不應(yīng)小于98%，損傷率不應(yīng)小于7%，切割根頭的厚度，在葉族不散的情況下盡量少切，一般切去根頭的厚度為10—20mm。（3）切去根頭后，在塊根山個不應(yīng)留有側(cè)葉和葉柄。切除的莖葉要保持清洗，以便收集做飼料。上交糖廠的塊根含土量不得大于6%。甜菜生長情況和物理機(jī)械特性。要求作物在田間生長的直線性好，行距和橫距均勻，根頭長勢一致，莖葉生長集中等。但是影響甜菜生長情況及其物理特性的因素很多，這主要與作物的品種，土壤，氣候，栽培技術(shù)和田間管理等條件有關(guān)。2.2設(shè)計可行性分析由于分段式收獲工藝易于與中小型拖拉機(jī)配套，因此這種方法較適合我國目前國情?？紤]到由于目前國內(nèi)尚未制定出適于機(jī)械收獲甜菜的標(biāo)準(zhǔn)，多數(shù)地區(qū)甜菜收購中仍要求用人工對甜菜青頭進(jìn)行輔助清理，該機(jī)作為分段式收獲工藝的配套機(jī)具之一，除要求該機(jī)能一次完成甜菜挖掘、揀拾、清理輸送和裝車的聯(lián)合作業(yè)，適應(yīng)機(jī)械收獲甜菜的需要外，還要求該機(jī)能單獨實現(xiàn)甜菜集堆作業(yè)，以方便目前人工輔助清理作業(yè)的需要，一機(jī)多用。綜合以上考慮，確定其總體技術(shù)方案為：機(jī)組與拖拉機(jī)采用半懸掛方式連接，挖掘揀拾部分采用組合式挖掘部件與柵狀揀拾清理圓盤相結(jié)合的配置，輸送、清理部分由桿條鏈傾斜輸送裝置和垂直鏈耙式升運機(jī)構(gòu)組成，塊根箱采用前置式結(jié)構(gòu)并采用液壓驅(qū)動翻轉(zhuǎn)的自動卸載機(jī)構(gòu)，以使整機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、緊湊。關(guān)于機(jī)組作業(yè)方式機(jī)組作業(yè)方式主要是根據(jù)甜菜種植模式及配套動力確定。近年來，由于甜菜“寬膜密植”種植模式的推廣以及為了與棉花等中耕作物的鋪膜播種機(jī)、中耕機(jī)“一機(jī)多用”，新疆墾區(qū)甜菜生產(chǎn)中多采用了“2膜8行”60～30cm寬窄行鋪膜種植模式。為適應(yīng)甜菜寬窄行鋪膜種植模式的挖掘作業(yè)，機(jī)組配置也以一次跨3行挖掘為宜，此時作業(yè)幅寬為1800mm。本著簡單、實用的原則，通過對有關(guān)樣機(jī)及資料的綜合分析，我們設(shè)計采用對甜菜塊根具有較提升能力，結(jié)構(gòu)簡單、易于安裝配置的圓盤組合式挖掘部件，并結(jié)合田間試驗合理地確定了其組合形式與結(jié)構(gòu)參數(shù)。采用與柵狀回轉(zhuǎn)式揀拾清理圓盤相結(jié)合的配置，實現(xiàn)對甜菜塊根的挖掘、揀拾和初步清理。另外，在位于挖掘部件一側(cè)還設(shè)置了輔助上盤裝置，以利于提升挖掘后的甜菜，順利地過渡到揀拾清理圓盤，提高柵狀揀拾清理圓盤撿拾性能和減少甜菜塊根的“過橋”損失。采用組合式挖掘部件與柵狀揀拾清理圓盤相。該機(jī)設(shè)計中我們選擇采用了柵狀揀拾清理圓盤、桿條鏈傾斜輸送裝置和垂直鏈耙式升運機(jī)構(gòu)相結(jié)合的配置，組成了三級復(fù)式清理輸送機(jī)構(gòu)。柵狀揀拾清理圓盤作為該機(jī)的第一級清理輸送機(jī)構(gòu)可起到揀拾、清理和輸送的三重作用，具有效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、清理效果好、分離作用明顯的特點.該機(jī)采用了拾圓盤的配置結(jié)構(gòu)。揀拾清理圓盤對地面的傾角，國外樣機(jī)中一般不超過，該機(jī)設(shè)計中考慮到適當(dāng)加強(qiáng)揀拾清理圓盤對甜菜塊根的清理作用，揀拾圓盤選取了較大的傾角，經(jīng)試驗確定其設(shè)計值為。另外，該機(jī)設(shè)計中揀拾清理圓盤的前后位置、高度及傾角均設(shè)計為可調(diào)，其調(diào)整范圍為±，這樣在田間作業(yè)時，還可根據(jù)作業(yè)條件如土壤硬度、含水率及甜菜生長條件的不同，方便地對揀拾清理圓盤的傾角進(jìn)行調(diào)整，以取得最好的作業(yè)效果。該機(jī)作業(yè)時一次跨3行作業(yè)，采用雙揀拾清理圓盤配置，每個圓盤揀拾幅寬為600mm；為使塊根全部揀拾上盤，柵狀揀拾清理圓盤揀拾扇形角應(yīng)基本滿足≤，圓盤直徑設(shè)計取值：D=1400mm。一般地，用于清理、集條的柵狀揀拾清理圓盤其圓周線速度約為4.0～6.0m/s；通過計算結(jié)合試驗，確定該機(jī)圓盤轉(zhuǎn)速為n=180r/min，此時V線一5.18m/s。桿條鏈傾斜輸送裝置其結(jié)構(gòu)如整機(jī)結(jié)構(gòu)圖示，具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、分離作用好等特點[6-8]。2.3整機(jī)結(jié)構(gòu)方案的確定我國目前多采用人工及半機(jī)械化機(jī)具分段收獲，近年來正在研制機(jī)械化收獲機(jī)具。國外現(xiàn)在甜菜收獲機(jī)的機(jī)型很多，分段收獲的有：莖葉收獲機(jī)、塊根挖掘集條機(jī)、除莖挖掘集條機(jī)、塊根揀拾清理轉(zhuǎn)載機(jī)、塊根挖掘清理裝載機(jī)。甜菜收獲機(jī)的結(jié)構(gòu)因其完成的收獲項目而異。由于對甜菜莖葉和根頭的切除是在挖掘塊根之前或挖掘之后進(jìn)行。收獲機(jī)械又分為兩種基本形式：一是在挖掘塊根之前把莖葉和跟頭切除；另一種是在挖掘之后再切除莖葉和根頭。采用第一種方案切除，因地形氣候以及甜菜生長情況的影響往對根頭的切除多少與要求有較大差異，致使不能廣泛推廣。目前各地技術(shù)人員對其進(jìn)行多方面的改進(jìn)，但效果甚微。就目前兵團(tuán)的情況而言，大都采用第二種方案，半機(jī)械化的收獲，各地都配備有起拔機(jī)，然后人工切除。為了適應(yīng)當(dāng)前各團(tuán)場狀況，我們在此采用拔后切纓，即與其起拔機(jī)配套。常用的集中撿拾清理裝置的比較：柵板式傾斜輸送裝置具有一定的集條作用，但是其清理泥土的能力差。加上震動裝置后較好些，也不利于排除泥土和其他雜質(zhì)。輸送帶不具有集條功能，輸送天才時容易打滑，使甜菜落下，輸送效率低。同時也不利于清理泥土和殘葉等。凸輪式輸送裝置雖然清理能力好，但是因為采用的是凸輪之間相互擠壓傳動，因此效率極低，消耗能量很大，制造工藝也很復(fù)雜。因此在實際中很少采用。本設(shè)計通過調(diào)查、實驗得出結(jié)論：采用旋轉(zhuǎn)式輸送裝置輸送崛起的甜菜塊根具有非常好的清理輸送能力[9]。2.4甜菜起拔機(jī)整體結(jié)構(gòu)機(jī)架2.螺母3.傳動輸出軸4.起拔器5.輪胎搖桿6.輪胎7.收集清理圓盤8.支撐桿9.擋板10.變速箱11.圓錐齒輪12軸承13.主傳動軸14.螺桿圖2-1甜菜起拔機(jī)3傳動裝置的設(shè)計3.1傳動方案的設(shè)定拖拉機(jī)的動力軸轉(zhuǎn)速為540r/min，輸出端的轉(zhuǎn)速為180r/min，由此可得減速器的傳動比為3:1。3.2直齒圓錐齒輪的傳動設(shè)計計算（1）選擇齒輪的材料考慮到齒輪的傳動載荷一般，參考類似減速器的結(jié)構(gòu)，大小齒輪都選用45號鋼，小齒輪調(diào)質(zhì)處理，HB1=220～240；大齒輪正火處理，HB2=190～210，查《新編機(jī)械設(shè)計實用手冊》圖9-4和圖9-5得：σHlim=540Mpa，σFlim1=210Mpa，σFlim2=180Mpa。（2）由簡化計算初步選定主要參數(shù)按接觸強(qiáng)度設(shè)計計算：T1=9550P/n=9550*1.5/500=28.65N·m由表9-29查得：KA=1由表9-67查得：Kβ=1.2Dfe1=1140(3-1)=1140=63mm取Z1=16；Z2=大端模數(shù)：m=Dfe1/Z1=3.5mm3.3錐齒輪的校核（1）齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核由表《新編機(jī)械設(shè)計實用手冊》9-65可知：Ftm=2000T1/Dm1=N查表9-32得ZE=189.8Mpa由圖9-6按8幾級精度查得：Kv=1.1(3-2)=352Mpa按無限壽命設(shè)計查圖9-21ZN=1大小齒輪都是軟齒輪Zw=1查表9-31SHmin=1(3-3)==540Mpa(3-4)=540/352=1.53＞Shmin故按齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核安全（2）按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核由表9-65Zdn1=Z1/cos=18

/cos26.5°=2(3-5)Zdn2=Z2/cos=36/cos63.5°=80查圖9-3YF1=2.75YF2=2.18查圖9-18Ysr1=0.88Ysr2=1.02按無限壽命設(shè)計，查圖9-16YN=1由圖9-17Yx=1(3-6)==52(3-7)==41(3-8)==239=180/1.02=176Mpa(3-9)=239/52=4.59＞Sfmin=1(查表9-31)=176/41=4.29＞Sfmin=1(查表9-31)故按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核也安全3.4軸的設(shè)計計算確定軸的最小直徑，初步估算軸的最小直徑，選擇軸的材料為45號鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表15-3，取A0=112，于是得dmin=(3-10)=112=19.6mm軸的設(shè)計的結(jié)構(gòu)與尺寸關(guān)系如下圖：圖3-1軸上圖中1標(biāo)示的是喂料裝置的撥齒，它是直接焊接在軸上的。3.5軸的校核分度圓直徑d=mz(3-11)==126mmP=1.5kWn=500/2=250r/minT=9.551.5250=51570δ1=26.5°dm1=130mmα=20圓周力：Ft1=2T/dm1=794徑向力：(3-12)軸向力：(3-13)合力：(3-14)水平方向：彎矩：垂直方向：彎矩：合成彎矩：(3-15)==30061.8當(dāng)量彎矩：(3-16)=2800.75安全系數(shù)校核初步認(rèn)為A截面有較大應(yīng)力集中，確定其為危險截面，進(jìn)行安全系數(shù)校核45#鋼調(diào)質(zhì)處理等效系數(shù)前面通過計算得A截面合成彎矩：轉(zhuǎn)矩：T=51570mm抗彎截面系數(shù)：(3-17)彎曲應(yīng)力(3-18)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力(3-19)切應(yīng)力副和平均切應(yīng)力求綜合影響系數(shù)(3-20)由于A截面有過盈配合，產(chǎn)生應(yīng)力集中過盈配合時軸的有效應(yīng)力集中系數(shù)配合為材料為碳鋼毛胚直徑〉35-45表面狀態(tài)系數(shù)故(3-21)求安全系數(shù)設(shè)按無限壽命(Kn=1)計算(3-22)(3-23)復(fù)合安全系數(shù)由式(3-24)查得S>[S]所以軸的強(qiáng)度安全。3.6軸承的選用已知：設(shè)計的齒輪軸向載荷為0，徑向載荷是1591.2N軸承轉(zhuǎn)速n=180r/min裝軸承處的直徑為30-40毫米范圍之間選擇，運動平穩(wěn)。由工作條件和環(huán)境可知：選用深溝球軸承選擇軸承的型號（1）求比值=0/1758.75=0根據(jù)表13-5，深溝球軸承的最大e值為0.44故此時＜。（2）初步計算當(dāng)量載荷P，根據(jù)式（13-8a）P=(3-25)按照表13-6，=1.0-1.2,取=1.2按照表13-5，X=1，Y=0，則P=1.2×1655.75=1986.9。（3）根據(jù)式（13-6）求軸承應(yīng)有的基本額定動載荷值(3-26)（4）按照設(shè)計手冊選用C=1021.2N的軸承6007此軸承的基本額定動載荷C=26000。3.7軸承的驗算（1）求相對軸向載荷e值與Y值按照表13-5，對深溝球軸承取f=14.7,則相應(yīng)軸向載荷為零。（2）用線性插值法求Y值Y=0（3）求當(dāng)量動載荷PP=1.2×1571.75=2110.5（4）驗算6109軸承的壽命，根據(jù)式（13—5）L==106021h＞4800h(3-27)所以選用的軸承合適。3.8鍵的選擇（1）選擇鍵聯(lián)接的類型及尺寸已知：直徑d=35mm，輪轂寬度為30毫米，需要轉(zhuǎn)矩T=2.535N·m應(yīng)用平鍵聯(lián)接，選用單圓頭普通平鍵，根據(jù)d=35mm從表6-1中的鍵的截面尺寸寬度b=10mm高度h=8mm由輪轂寬度并參考鍵長度系列取鍵長為L=36mm（比輪轂寬度小一些）。（2）校核聯(lián)接鍵的強(qiáng)度鍵、軸、輪轂材料都是鋼的，由表6-2查的取用擠壓應(yīng)力，取其平均值鍵的工作長度=L-b=32-10=22mm。鍵和輪轂鍵槽的接觸高度k=0.5h=0.5×8mm=4mm.由式(6-1)可得=3.85MPa<(3-28)所以鍵的擠壓強(qiáng)度足夠,鍵的標(biāo)記:鍵10×32GB1096-79。4主要零部件的設(shè)計4.1挖掘器的設(shè)計尺寸采用非驅(qū)動圓盤挖掘器具有安裝使用方便，入土力強(qiáng)，所需動力較小等特點。如果使用過程中一個部件受損，只需更換相應(yīng)的部件即可，而不必同時更換其他部件。同時圓盤挖掘器在崛起甜菜塊根時對甜菜的損傷里比較小。而其他挖掘器都有不同的缺點。叉式挖掘器雖對甜菜的損傷里也比較小，但其挖掘效率較低；鏵式挖掘器損傷率大；驅(qū)動圓盤式挖掘器所需的動力非常大，一般是用在大型聯(lián)合收獲機(jī)上面。挖掘部件由主動輪式挖掘鏟和小鏵鏟組成。這種挖掘鏟在堅硬土壤上具有良好的入土性能,入土需要加的力只有主動式、輪式挖掘鏟的40%,在濕度達(dá)30%有雜草的地方,工作不產(chǎn)生堵塞。塊根挖凈率高,且損傷率低,挖掘鏟功率消耗小。數(shù)據(jù)顯示:當(dāng)機(jī)組前進(jìn)速度為1.6m/s時,這種挖掘鏟消耗功率為2.55kW,而驅(qū)動輪式挖掘鏟消耗功率為4.29kW。經(jīng)試驗測得,這種組合式挖掘鏟的推薦尺寸是：圓盤直徑為650mm,小鏵鏟在水平面內(nèi)的安裝角為15；圓盤在垂直平面內(nèi)的傾角為15。非驅(qū)動圓盤挖掘鏟用在甜菜聯(lián)合收獲機(jī)上。用在聯(lián)合收獲機(jī)上的圓盤挖掘器，大多具備有較高的硬度。圓盤挖掘鏟的集合形狀接近與水平面成@角的雙面楔子，在通常狀況下約取15-20度。工作時，挖掘部件在一定程度上壓縮土壤，使他沿與鏟子工作面垂直的方向移動。由于土壤受積壓產(chǎn)生變形和位移，從而破壞根與土壤的聯(lián)接。圓盤挖掘鏟工作時入土深度為18-23cm。平均牽引阻力為2450-2940N。圓盤挖掘器安裝好，應(yīng)保證在工作時時攙尖超過作物中心5-10mm【10】。如下圖所示：圖4-1挖掘器4.2集條輸送裝置的設(shè)計常用的集中撿拾清理裝置的比較：柵板式傾斜輸送裝置具有一定的集條作用，但是其清理泥土的能力差。加上震動裝置后較好些，也不利于排除泥土和其他雜質(zhì)。輸送帶不具有集條功能，輸送天才時容易打滑，使甜菜落下，輸送效率低。同時也不利于清理泥土和殘葉等。凸輪式輸送裝置雖然清理能力好，但是因為采用的是凸輪之間相互擠壓傳動，因此效率極低，消耗能量很大，制造工藝也很復(fù)雜。因此在實際中很少采用。本設(shè)計通過調(diào)查、實驗得出結(jié)論：采用旋轉(zhuǎn)式輸送裝置輸送崛起的甜菜塊根具有非常好的清理輸送能力。這種清理輸送器用金屬桿條制成,桿條直徑16mm,構(gòu)成指盤的桿條端部,即指盤的外圓周,采用封閉式。工作時,指盤用來接受并托住挖掘上來的混合物,在離心力和摩擦力的作用下,清理并分離塊根上和塊根間的泥土和雜物,然后把較干凈的塊根在地上堆放成條,或者再經(jīng)其它機(jī)構(gòu)進(jìn)一步清理后，將塊根直接裝車。具體如下圖所示：圖4-2收集清理圓盤4.3機(jī)架的設(shè)計機(jī)架結(jié)構(gòu)主要由矩形鋼和方形鋼組成。梁和柱主要以焊接為主，很少用螺釘或鉚接。為避免礎(chǔ)部件的剛性不足，在工作的重力、夾緊力、摩擦力、慣性力和工作載荷等的作用下，產(chǎn)生變形，振動或爬行，而影響產(chǎn)品定位精度、加工精度及其它性能，對機(jī)架進(jìn)行去應(yīng)力退火處理，以削除焊接應(yīng)力，提高機(jī)架的穩(wěn)定性。根據(jù)甜菜的行間距，和收獲機(jī)的作業(yè)寬度，機(jī)架的尺寸應(yīng)為28002000。圖4-3機(jī)架

總結(jié)該甜菜收獲機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，制造方便。鐵牛55通過輸出軸過減速器減速后把動力傳遞給清理輸送裝置，鐵牛55型拖拉機(jī)牽引能夠?qū)⑻鸩说耐诰?、集條一次完成的甜菜收獲機(jī)。它主要由機(jī)架，圓盤挖掘器，圓盤輸送器組成。使用本產(chǎn)品能提高生產(chǎn)效率和降低勞動強(qiáng)度。甜菜在我國東北三省、內(nèi)蒙和西北各省都有大面積種植，其收獲大都采用犁將