小型自動耕地機設計

小型自動耕地機設計小型自動耕地機設計#工作部件鏈條傳動所消耗的功率N:iN+N+N+N/、N二一q業(yè)且y（kW）（3—18）i耳耳cd式中：N絞龍推運土壤刀溝旁所消耗的功率（kW）；yn、耳——鏈刀工作部件傳動效率（耳二0.4?0.6;耳二0.7?0.75）；TOC\o"1-5"\h\zcdcdN——切削土壤功率。qFV/、N=-^a（kW）（3—19）q103式中：F'——切削總阻力（N）；qV——鏈刀絕對速度（m/s）。a沿溝升運土壤所消耗的功率N，可按下式求出：ykZ，np（片+H）KN二t201（kW）（3—20）yk3.6x106式中：n工作部件的理論生產率（m3/h）；p土壤容重（t/m3）；t土壤容重［21是土壤在未破壞的自然結構下，單位容積中的重量，通常以克/立方厘米表示。土壤容重大小反映土壤結構、透氣性、透水性能以及保水能力的高低，一般耕作層土壤容重1?1.3克/立方厘米，土層越深則容重越大，可達1.4?1.6克/立方米。Z——溝深（m）；cK'——考慮土壤顆粒在鏈刀與溝側壁間滯塞的可能的系數(shù)，濕的和粘的土壤1K'=1,干的和粘結不緊的土壤K'=1.05?1.15;長方形鏈刀K'=1.2?1.25；菱形鏈刀111K'=1.0；1H——鏈刀卸土平均高度（m）0

H=LsinB（m）（3—21）0c式中：L刀片節(jié)距（m）；cB鏈刀運動絕對速度對水平面的夾角（）。被運送土壤與溝道土壤摩擦所消耗的功率N，按下式計算:ktZc(3-22)np（片+h）fctg^

N二'―2-t（kW）(3-22)kt3.6X106式中：f——土壤與土壤的摩擦系數(shù)（見表3-3）t其它符號與上式相同。表3-3I和f值tut項目沼澤泥炭土重粘土壤土重壤土Itu1?518?245?109?18ft0.9?1.00.8?1.00.7?0.80.7?0.8選擇拖拉機的功率N:tN=N=(1.3?1.5)N(kW)tl(3-23)式中：N——工作部件鏈條傳動所消耗的功率（kW）；機器前進所需的功率Nj：(kW)(3-24)FV(kW)(3-24)N=k

j3.6x106nh式中；F'——總的牽引阻力（N）；V=V（鏈刀工作部件水平移動的工作速度）（m/h）；kyn——行走機構傳動效率，n=0.75~0.85。hh對于機組前進行走阻力F，可以做受力分析圖3-5.a圖3-5機組前進受力圖式中：耳1——耕地鏈傳動效率耳2機組行走傳動效率輔助機械的傳動所消耗的功率N:fN=(0.05?0.07)(N+N)(kW)(3—25)fij式中：竹——工作部件鏈條傳動所消耗的功率(kW)；N——機器前進所需的功率(kW)。j3.6鏈刀式耕地機的整體參數(shù)計算與確定根據(jù)課題中的耕地要求,這種新式鏈式耕地機的優(yōu)點是開挖深窄的溝，最大耕地深度為1500mm至2000mm,溝寬限制在100mm至80mm。根據(jù)耕地要求，將設計參數(shù)定為:BT=80mm;溝深Ht=1500mm;在土壤類型為重土壤時，理論生產率20m3/h，鏈刀運動速度Vc=1.5m/s，耕地鏈和水平方向夾角a=45，鏈刀切削厚度6=1mm，根據(jù)這些條件，得出擬定的耕地機參數(shù)如表3-4。表3-4耕地機參數(shù)鏈條節(jié)距/mm76.2同時切土的刀片數(shù)30單片鏈刀切土阻力/N148切土總功耗/KW8.7鏈條總功耗/KW17.7耕地機前進總功耗/KW0.73發(fā)動機功率/KW47.6耕地機工作速度/(m/h1)1503.7耕地器的結構3.7.1耕地器的結構分析耕地器鏈條共有38對鏈節(jié)，每對鏈條上有一個刀架板。刀具(包括切割齒和鄂式切斷齒)用螺栓固定在刀架板上。刀具的排列規(guī)律是杯型齒交錯排列，每2個為一個循環(huán)，2個刀具的排列規(guī)律。當挖寬溝時，需要改變一下齒的排列規(guī)律，利用墊塊將切割齒的尺寸向外拓寬，交錯的進行拓寬便可加大挖溝的寬度。這樣一個循環(huán)需要4個或更多的刀具。耕地機的支架7是用來在耕地機上固定挖溝器的。它的連接螺栓具有通用性，即：在換掉挖溝器后，可以用來固定巖石切割輪，進行其它形式的作業(yè)。耕地機的擋板3可前后移動，它通過螺栓10被固定在支架上，而另一端被張緊鏈輪軸固定在張緊鏈輪的兩端。它的移動是通過在支架內的一個油缸的伸縮來實現(xiàn)的。當油缸伸長時，油缸的前端推動張緊鏈輪，然后通過張緊鏈輪軸使擋板向前移動；當油缸縮短時，由于鏈條的重力和張緊力的影響，張緊鏈輪軸帶動擋板向后移動。從而使擋板處于相應的位置，目的為張緊鏈條，調節(jié)油缸使鏈條的張緊度適中。同時也可方便的安裝、拆卸鏈條。同時鏈條工作時在擋板上面進行滑動。另外，分土器8的作用是使挖下來的土壤運移到挖溝器的兩邊，分土依靠從動輪驅動，使耕地機持續(xù)工作。鏈輪的驅動動力采用的低速大扭矩液壓馬達，馬達被固定在支架上。工作時，通過控制馬達，使其轉動，帶動主動鏈輪，使鏈輪帶動鏈條連續(xù)的作業(yè)，如圖3-7所示。

A671A671—鏈條，2—張緊鏈輪，3—擋板，4—杯形齒，5—刀架板，6—提升油缸，7—支架，8—從動輪和分土器，9—主動鏈輪和液壓馬達，10—緊固螺栓。圖3-7耕地機結構圖3.7.2耕地器的工作原理耕地器是在封閉的鏈上均勻的裝有多個切割齒，封閉鏈沿著構架移動。切割齒挖掘土壤，土壤被帶到卸載地點卸載。螺旋分土器把切下來的土分到溝的兩邊。在液壓馬達的驅動下，驅動鏈輪旋轉，鏈條的緊邊上的切割齒承擔著連續(xù)的挖掘土壤。土壤在切割齒的帶動下繞過驅動鏈輪時卸載，卸載后的鏈齒沿構架的上側往下運動。切割齒繞過構架的端部后進行挖掘，這樣連續(xù)不斷的工作。在驅動鏈輪處落下來的土壤，經過兩側的分土器，被分到溝的兩側。耕地機前行，就形成了溝槽。耕地機柴油機馬力為64KW。為了改變耕地機工作面的傾角和挖溝深度，在機器上面裝有提升油缸，通過控制液壓缸提升或下放挖溝器。為了清理殘留在溝里的土壤，在構架上安裝了刮土器，用于清理溝中的土壤。4結論與展望4.1結論本文通過理論分析和計算得出以下結論：對鏈式耕地機工作機理進行了詳細的分析。分析了耕地機的各項參數(shù)的確定,并經過推導計算，得出通過對耕地機耕地切削功耗的方程的研究，得出耕地機功率與切削厚度的關系，為研究土壤介質中鏈傳動嚙合過程及其運動學和動力學特性奠定基礎。通過計算得知觸土部件在工作過程中廣泛存在粘附現(xiàn)象，土壤粘附對工作部件的工作效率、工作質量有著直接的負面影響，給生產實踐帶來了許多不必要的浪費，因此減粘降阻研究是土壤機具系統(tǒng)領域的熱點。由于本人的知識水平和實際經驗的限制，論文中有些問題未得到完整的解決。對于耕地機的總體參數(shù)確定中，功率消耗的最優(yōu)選擇仍需要做進一步的研究，文章中只就該問題做了一定量的定性分析，基于功率消耗方程的定量分析有待在今后需要做更穩(wěn)詳細的探討和研究。4.2觀察研究后根據(jù)鏈式耕地機的傳動環(huán)境與切削的分析提出見解鏈式耕地機屬于具有主動型工作部件的機具，由于工作時鏈式耕地機工作部件的鏈條刀具一邊繞鏈輪旋轉，一邊隨拖拉機低速直線前進，形成了鏈條刀具嵌入土壤、切斷土壤、輸送土壤并拋出土壤的過程。鏈條刀具轉速遠遠大于機器前進速度，機器前進速度非常慢。4.2.1根據(jù)土壤介質鏈傳動的特點提出見解鏈傳動是一種具有中間撓性件的嚙合傳動。現(xiàn)代化的鏈條工業(yè)正提供著多種多樣的鏈條產品，以滿足各方面的需要。鏈條及鏈傳動裝置的產品占傳動零件的比例越來越高。除了傳統(tǒng)的工業(yè)鏈傳動以外，邊緣性的鏈傳動的應用也越來越廣泛。許多工況下，鏈條和鏈輪都在各種狀態(tài)下的土壤介質中工作，很明顯，土壤介質中鏈傳動的鏈條和鏈輪齒的嚙合過程不同于傳統(tǒng)的嚙合方式。在土壤介質中，鏈傳動的機理較傳統(tǒng)的工業(yè)鏈傳動的工況復雜，它們在土壤中傳動,并輸送土壤，其工作介質比常規(guī)的空氣介質增加了很多切削過程中產生的土壤顆粒，同時增加了傳動過程的潤滑難度。在地表層下面的鏈傳動可將其稱為土壤介質封閉鏈傳動，或者是一部分在地表層的上面，而另一部分在地表層的下面可將其稱為土壤介質半封閉鏈傳動。應設計一種土壤介質封閉式和半封閉式的鏈傳動，其特點應該包括了普通傳動鏈和輸送鏈的特性，還要伴有挖掘或提升攜帶土壤等功能。因此，鏈條在土壤介質中的運動包括傳動，挖掘，輸送和提升攜帶等復雜的過程及其特性。并且鏈條與鏈輪輪齒的嚙合過程不像在液體或空氣介質中那樣干涉較小，或傳動幾乎不受影響。在土壤介質中嚙合，由于受到土壤介質的干涉，并且嚙合比較復雜，鏈條和鏈輪齒會受到土壤附著力，摩擦阻力等。因此應設計一種新型鏈式耕地機，使其鏈傳動屬于半封閉式鏈傳動，一次比較好的提高鏈刀式耕地機的效率與質量。4.2.2土壤質地、濕度、硬度對土壤介質鏈傳動的影響土壤質地也稱為土壤類型或土壤機械組成可以分為三類：砂土、砂壤土、粘土。因砂土的砂粒含量多、孔隙大幾乎沒有粘結性、粘附性，彈塑性極差，流動性好，易破碎，切土阻力小，升運土壤的阻力也小，所以在砂粒中的鏈傳動所需轉矩和所受耕地阻力最小，粘土則情況相反鏈傳動所需轉矩和所受耕地阻力最大，砂壤土居中。同時粘附與土壤中膠體含量成正比。在相同條件下含粘粒越多，土壤的粘附力越大。同時由于砂粒的直徑大于粘粒，單位金屬表面上粘粒實際接觸面積要比砂粒大。因而含粘粒越多的土壤與金屬表面的實際接觸面積就越大，化學吸附就越大，對土壤中鏈傳動性能的影響也越大［20］。同時當鏈刀切削土壤時，土壤破碎成松散的土粒，當土壤含水率低時，土壤與鏈條、鏈刀表面不出現(xiàn)粘附，脫土性能良好，切下的土壤基本可以拋出溝外，此時轉矩、耕地阻力較平穩(wěn)。相反，切土后不能松碎土壤反而會使土壤成為較大的垡塊，同時產生粘附。因此當土壤含水量達到使土壤在塑性范圍內時，土壤介質中鏈傳動所需轉矩和所受阻力會越大［20］。顯然，隨著土壤硬度的增加，鏈傳動所需轉矩和所受阻力會逐漸增大。4.2.3研究后對耕地鏈傳動的切削分析(1)切削區(qū)域的劃分觀察后得出，由于此鏈式耕地機屬于后置鏈式耕地機故整個耕地裝置與地面成一定的角度，因此工作狀態(tài)下的鏈條有一部分處在旋轉切削狀態(tài)，有一部分處在平動切削狀態(tài)，其旋轉切削區(qū)域與平動切削區(qū)域。(2)切削過程土壤的切削是一個很復雜的過程。土壤在鏈條刀具的壓力作用下受到擠壓和剪切而開始變形，當壓力繼續(xù)增大，土體的原始結構被破壞，土塊或土層便被切離。此時，產生了土體松散與擠壓兩個現(xiàn)象，土粒與土粒、土塊與土塊、土壤與鏈條刀具之間產生了摩擦而形成阻力。而切削刃阻力是切削刃插入土體，使土體剪切破壞而流動產生的反力。工程實踐觀察得出：土壤的破壞大多數(shù)是剪切破壞。這是因為土壤顆粒自身的強度遠大于顆粒間的連接強度，在外力作用下，土壤中的顆粒沿接觸面互相錯動而發(fā)生剪切破壞。當鏈條刀具與土壤接觸后，由于土壤具有一定強度，當切削力沒有達到土壤的強度極限時,土壤在切削力的作用下產生變形,同時切削力逐漸升高；當切削力達到土壤的強度極限后,土壤開始被破壞,切削力不再增加,當整個土塊被破壞后,切削力迅速下降。4.2.4根據(jù)分析改進耕地鏈傳動的方式為逆時針切削方式耕地機多為后置式鏈式耕地機，因此根據(jù)實際環(huán)境對耕地鏈的切削方式設計為逆時針切削，即鏈傳動軸的方向與作業(yè)行走輪旋轉方向相反，從下向上切削土壤，這樣可以表現(xiàn)出在作業(yè)性能上的很多優(yōu)越性。由于開始切削時土垡厚度較小，鏈傳動軸受力比較均勻、平穩(wěn)，逆切溝底不平度小，并由于減小了被切削垡塊的平均厚度，而提高了碎土的質量，因此當碎土質量要求相同時，逆切比正切的生產率要高。因此采用逆時針切削進行作業(yè)比較好。4.3寫論文的感受在國外，連續(xù)式挖溝機已經使用的很普遍，地下公用設施施工都用專業(yè)挖溝機，很少使用單斗挖掘機。在我國除極少數(shù)的單位引進國外的連續(xù)式挖溝機外，國產挖溝機基本上是一片空白。隨著改革開放的不斷深入，生產建設全面啟動，城市土方施工工程規(guī)模越來越大，如基礎建設施工挖溝、電力輸送方面的電纜鋪設、有線電視，光纖通訊、天然氣和煤氣輸送、自來水供應和電話等方面都面臨著巨大的挖溝工作量，通過研制適合我國土壤情況的耕地機，可以提高挖溝的效率，避免人力和物力的浪費。我國的耕地機械起步較晚。雖然國外一些發(fā)達國家擁有多種耕地機械，但引進國外的耕地設備不僅成本高，維修也不方便。以往土地耕地這項巨大的工作完全靠人工挖掘，人工耕地勞動強度大、費用高，每人每天最多只能挖15m左右。目前人力成本也是逐漸昂貴起來，況且在荒郊野外施工，工人還要承受惡劣環(huán)境的折磨。因此，我們迫切的有必要對鏈式耕地機進行研究開發(fā)，要求研發(fā)產品可提高效率，節(jié)省能源，減少耕地破壞地表面積，符合環(huán)保的國策，應用前景廣闊，市場潛力大，對今后鏈式耕地機的研究與發(fā)展具有重要而深遠的意義。從而還可以填補我國在挖溝機方面的空白。展望現(xiàn)代科技進步和產品工藝性的大幅度提高，耕地機及其相關技術有了更深入地研究。在未來耕地機械發(fā)展中，相信大型化、專業(yè)化、環(huán)保型耕地機會有進一步發(fā)展，尤其是機電一體化技術在耕地機領域運用，使其有更為廣闊的發(fā)展空間。參考文獻北京農業(yè)機械化學院.農業(yè)機械學上冊[M].北京：農業(yè)出版社，1981.李金琦.旋轉耕地機[M].北京：中國農業(yè)機械出版社，1988.董明亮，印文俊，范治國?農業(yè)機械[M].高等教育出版社，1991：14-21朱新民.1KLZ-27型螺旋耕地機[J].農牧與食品機械，1991,24(4)，38宗躍，耿躍海.GC65G型挖溝機J]?工程機械，2000,31(6):1-3劉迎春等?鏈刀前置后傾式耕地機的平衡理論[J].農業(yè)機械學報，2005,36(10):70?72李明等，1K(Kz)—30型鏈式耕地機的研制[J].拖拉機與農用運輸車，2002(8)高勇.AFT65型鏈式耕地機[J].建筑機械，2002(6)李金琦SM550C型鏈式耕地機[M].北京：中國農業(yè)機械出版社，1988HeeremaEngineeringServiceB.V.，1988，Heeremaexperience.鄭志峰，王義行，柴邦衡.鏈傳動[M].北京：機械工業(yè)出版社，1990鄭志峰主編.鏈傳動設計與應用手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，1992Kohgo,Y.Nakano.M.&Miyazaki,T.VerificationoftheGene