小型荞麦收割机设计-文献综述

重庆理工大学毕业论文 文献综述 1 小型荞麦收割机设计文献综述 力、传动、行走及功能转换机构） 背景介绍 收割机是由塞勒斯 麦考密克发明的。 收割机它是一体化收割农作物的机械。一次性完成收割、脱粒，并将谷粒集中到储藏仓，然后在通过传送带将粮食输送到运输车上。也可用人工收割，将稻、麦等作物的禾秆铺放在田间，然后再用谷物收获 机械进行捡拾脱粒。收获稻、麦等谷类作物子粒和秸秆的作物收获机械 ， 包括收割机、割晒机、割捆机、谷物联合收割机和谷物脱粒机等。谷物收获机械是在各种收割、脱粒工具的基础上发展起来的。 图一 联合收割机 随着农业 机械化程度的提高，在大中型农机的助力下。农村成方连片的大块农田都能种得很好，可对于零星地块、路边绿化带及无法用大中 型农机作业的套种农田农民劳工费时，而农村又很缺乏青壮年劳动力， 导致大家都惧怕耕种和收获这一类地块。近年来小型收割机偏少，特种小型及人力收割机更少。大中型联合收割机适于连片成方的地块作业。而对于不少麦田套种或植树的地块，如果使用大型收割机收割，会伤害间作套种作物或因树行 间距过窄无法作业。因而，小块田、间作套种的小麦、荞麦及其他作物收割时， 农民仍然采用原始的镰刀收割。为此， 要着力发展研究适用于小块 田等的小型收个机。 重庆理工大学毕业论文 文献综述 2 正文 收割机的动力选择 收割机的动力一般以柴油机为主。但是要注意以下事项。 收割机在工作时，必须以额定负荷大油门持续工作， 工作环境好恶劣，田间状况复杂，发动机负荷波动较大，因此，收割机配套发动机的设计较为严格。 收割机工作装置所需的功率占总功率的 65% 70%，而行走系统所需的功率占总功率的 3O% 35。由于负荷波动，不仅使收割机的功率消耗不断变化，而且对 工作质量 的稳定也 有 一定的影响。 因为 当负荷波动时 ， 发动 机 和 工 作部件的转速也随 之 波动 ， 自接影响机器的切割质量等指标 ， 严重时甚至造成发动机熄 火或飞 车 。因此 ， 在选择发动机时应仔细 分析其 调速 特性 ，而且在选择发动机时，不仅要依据所需要功率的平均值，还要考虑负荷工作时所需功率的最大值，也就是说发动机需要有足够的功率储备。 收割机的传动系统 带传动 带传动是利用张紧在带轮上的柔性带进行运动或动力传递的一种机械传动。根据传动原理的不同，有靠带与带轮间的摩擦力传动的摩擦型带传动，也有靠带与带轮上的齿相互啮合传动的同步带传动。 带传动通常由主动轮、从动轮和张紧在两轮上的环形带组成。 带传动包括平带传动、 楔带传动及双面 型带传动。另外在农机方面还 有农机 专用于农业作业、园艺等设备用传动带，其品种规格几乎包括所有的 中最主要的联合收割机主传动无极变速器用变速 无极变速带 )。其特点是工作环境恶劣 (日晒雨淋、泥沙粉尘和油污等 )、低速高负荷、高冲击、极度拉伸曲挠和大打滑生热，因此形成独立的标准体系。 重庆理工大学毕业论文 文献综述 3 图二 带传动 中国机械工程学会带传动专业技术委员会副主任委员吴贻珍，在对中国传动带技术未来发展的研究中指出：未来带传动将向多品种、系列化方向发展。尼龙片基平带、多楔带和同步带等高传动效率、节能型带在传动带中的比例将 继续上升。各种传动带产品都应引入动态疲劳试验的检测项目，并使普通 5万 h；汽车 18万 机 动带的骨架材料将向聚酪化、轻量化的方向发展。传动带用化学纤维线绳的规格系列将丰富并标准化， 汰棉帆布。国内引进或开发线绳生产设备和软件的企业要使产品质量达到国外同类产品水平，质量、规格和数量均完成对传动带生产企业的配套。对具有经济效益规模的窄 组 步带、切边带、多楔带的应用会在农业、轻工机械、新兴电子 行业配套中会越来越多的普及。并充实和扩大规格系列范围，逐步形成我国完整的系列标准。传动带中的齿型带，集齿轮和聚氨酯弹性体制造的高精度微型带，已进入了高新技术领域。齿型带与传统传动带的最大不同点在于其同步、静音。因此，它是当今最受推崇的环保型产品。近年来，齿型带的齿牙由方齿改为圆齿之后，更进一步增大了传动力，发展前景也极为广阔。 虽然 带传动传动比不准确、带寿命低、轴上载荷较大、传动装置外部尺寸大、效率低。 但是带传动 结构简单、传动平稳、能缓冲吸振、可以在大的轴间距和多轴间传递动力，且其造价低廉、不需润滑、维护容 易等特点 。所以，对于小型收割机，带传动是一种不错的传动选择。 齿轮传动 齿轮传动是利用两齿轮的轮齿相互啮合传递动力和运动的机械传动 。 齿轮传动 根据两轴的相对位置和轮齿的方向，可分为以下类型： 直齿圆柱齿轮传动；斜齿圆柱齿轮传动 ； 人字齿轮传动； 锥齿轮传动； 交错轴 斜齿轮传动 。 根据齿轮的工作条件，可分为： 开式齿轮传动式齿轮传动，齿轮暴露在外，不能 保证良好的润滑。 半开式齿轮传动，齿轮浸入油池，有护罩，但不封闭。 闭式齿轮传动，齿轮、轴和 轴承 等都装在封闭箱体内，润滑条件良好，灰沙不易进入，安装精确，齿轮传动按齿轮的外形可分为圆柱齿轮传动、锥齿轮传动、非圆齿轮传动、齿条传动和 蜗杆传动 。 重庆理工大学毕业论文 文献综述 4 齿轮传动 优点： 1、使用的圆周速度和功率范围广； 2、效率较高； 3、传动比稳定； 4、寿命长； 5、工作可靠性高； 6、可实现平行轴、任意角相交轴和任意角交错轴之间传动 。 缺点： 1、要求较高的制造和安装精度，成本较高； 2、不适宜远距离两轴之间传动 链传动 链传动是通过链条将具有特殊齿形的主动链轮的运动和动力传递到具有特殊齿形的从动链轮的一种传动方式。 链可分为起重链、 牵引链 和 传动链 三大类。起重链主要用于起重机械中提起重物 。 传动链有齿形链和滚子链两种。齿形链是利用特定齿形的链片和链轮相啮合来实现传动的。齿形链传动平稳，噪声很小，故又称无声链传动。齿形链允许的工作速度可达 40m/s，但制造成本高，重量大，故多用于高速或运动精度要求较高的场合。用于动力传动的链主要有套筒滚子链和齿形链两种。套筒滚子链由内链板、外链板、套筒、销轴、滚子组成。外链板固定在销轴上 ,内 链板固定在套筒上，滚子与套筒间和套筒与销轴间均可相对转动，因而链条与链轮的啮合主要为滚动摩擦。套筒滚子链可单列使用和多列并用 ,多列并用可传递较大功率。套筒滚子链比齿形链重量轻、寿命长、成本低。在动力传动中应用较广。齿形链是用销轴将多对具有 60 角的工作面的链片组装而成。链片的工作面与链轮相啮合。为防止链条在工作时从链轮上脱落，链条上装有内导片或外导片。啮合时导片与链轮上相应的导槽嵌合。齿形链传动平稳，噪声很小，故又名无声链，常用于高速传动。套筒滚子链和齿形链链轮的齿形应保证链节能自由进入或退出啮合，在啮入时 冲击很小，在啮合时接触良好。 图三 链传动 农业机械上使用的链条，不仅载荷变化大而且季节性很强，尽管一年内使用的时间并不太长，但是在作业季节为赶农时要求链条可靠工作。所以如果使用链传动，需要对其进行可靠性分析。在农业机械上一般均把链条作为易损件处理，重庆理工大学毕业论文 文献综述 5 这是开展可靠性设计时的前提。对链传动装置来说，链条的使用寿命比其它零部件的使用寿命要短得多，如链轮的使用寿命是链条使用寿命的 2 3 倍。因此，链条的可靠性决定着链传动的可靠性。确定链条的可靠性，首先需要确定可靠性指标。对农机上的链条来说， 由于多在中、低速工况下使用，其主要的失效形式是疲劳与磨损， 因此，曾盲目地出现同时规定强度与磨损两项作为链条可靠性指标的做法。事实上链条磨损后的伸长是逐渐出现的过程，链条伸长后产生的垂度还可以通过调整张紧装置以消除链条磨损伸长后带来的不良影响。所以磨损失效判断不具有明确性、显著性与实用性。又考虑到在确定可靠性指标时，对不同工况链条疲劳与磨损两项指标的加权方法是不同的，因而在可靠性检验中对磨损失效的判别无甚意义。综上所述，对链传动进行可靠性设计时只能选用疲劳强度一项指标，亦即链传动的可靠工作寿命取决于链条疲劳 可靠工作寿命。 链传动 特点与带传动相比，链传动没有弹性滑动和打滑，能保持准确的平均传动比；需要的张紧力小，作用于轴的压力也小，可减少轴承的摩擦损失；结构紧凑；能在温度较高、有油污等恶劣环境条件下工作。与齿轮传动相比，链传动的制造和安装精度要求较低；中心距较大时其传动结构简单。瞬时链速和瞬时传动比不是常数，因此传动平稳性较差，工作中有一定的冲击和噪声。链传动平均传动比 准确 ,传动 效率高，轴间距离适应范围较大，能在温度较高、湿度较大的环境中使用；但链传动一般只能用作平行轴间传动，且其瞬时传动比波动，传动噪声较大。 由于链节是刚性的，因而存在多边形效应（即运动不均匀性），这种 运动特性 使 链传动的瞬时传动比变化并引起附加动 载荷 和 振动 ，在选用链传动参数时须加以考虑。 综上，小型收割机是适用于小块田，个体户等群体，首要目标是要重量轻，成本低，而链传动和齿轮传动相对于带传动，质量大，成本高，所以在收割机的传动方面倾向于带传动。 收割机的行走装置 行走系统是联合收割机的重要组成部分，它不仅要求传递功率大，并且要求结构紧凑、高效率和性能稳定，还要具有良好的调速、差速、转向等方面能力，其可靠性将直接影响到作业 能否顺利进行。 重庆理工大学毕业论文 文献综述 6 图四 履带式收割机 履带行走装置是通过一条卷绕的环形履带支承在地面上，主要由履带、驱动轮、支重轮、导向轮、浮动轮和托轮等组成。履带与地面接触，驱动轮不与场面接触。驱动轮在变速箱驱动扭矩的作用下，通过驱动轮上的轮齿和履带铁齿之间的啮合，连续不断地把履带从后方卷起。接地那部分履带给地面一个向后的作用力，而地面相应地给履带一个向前的反作用力，这个反作用是推动机器向前行驶的驱动力。当驱动力足以克服行走阻力时，支重轮就在履带上表面向前滚动，从而使机向前行驶。 履带式机械的转向机构，根据转向过程中功率 流的传递方式分为单功率流转向机构和双功率流转向机构。单功率流转向机构一般构造方法是，在变速机构后串联某种转向机构，这种方式是构成履带式行走机构转向传动的最为简单的方式。传统履带式联合收割机通常采用转向离合器制动器式转向机构，转向过程中转向精度低、操作过程复杂，并且由于转向时内侧动力被切断，造成内侧履带滑移严重，特别是在湿田行走使土壤被壅起，不但破坏农田 (尤其是水田 )土壤或路面表层，而且增加转向阻力，也不利于驾驶的舒适性和安全性。采用静液压双流差速转向装置，可以实现无动力切断转向，克服上述弊端。 履带式行走 机构具有接地面积大、接地压力小、转弯灵便、转弯半径小、跨沟越埂能力强等特点，因此被广泛应用在联合收割机上。 重庆理工大学毕业论文 文献综述 7 图五 轮式收割机 我国使用收割机最多的还是轮式行走装置。目前，我国年产轮式联合收割机约 4万台，其中大部分用于跨区作业行走系统存在的问题也日渐突出，主要有以下几点： 轮式机的行走系充仍然采用 动带易损坏，动力传递不可靠。目前只有半喂入水稻收割机采用静液压驱动方式，但配套动力均在 44 1 下。跨区作业转移田地行驶速度慢，影响购机户收益。行走系统自动化程度低，机械式操纵手柄多 ，驾驶员劳动强度大。行走无级变速系统过于简单，变速时不能保证胶带平行移动。驾驶室舒适性差，防噪声、防振和防尘效果不好，驾驶员容易疲劳。 整机制造质量及生产工艺还有待是高。联合收割机零部件配套市场不规范等。 目前国外各大联合收割机公司生产的收割机已经是很成熟的产品，在整机生产技术、零部件加工，电器液压元件配套以及自动化控制等方面已经形成了较为完整的生产配套体系，因此产品质量好，使用可靠。在机器行走系统方面，今后将朝着具有四轮驱动的大型化、系列化、智能化和高效率方向发展，发动机的功率储备将有所增加，谷物 联合收割机的功能将更加完善。采用计算机、传感器及声光液控制系统将使联合收割机行走系统的自动化程度更高 ， 驾驶操纵更符合人体工程学要求。采用 行自动测产、在线水分检测、籽粒损失检测和故障诊断等 ， 将使驾驶、操纵和调整联合收割机更方便快捷 结合本课题的设计，考虑到是小型的荞麦收割机以及其实用群体，还是选取轮式的行走装置，减轻重量和减少成本。 重庆理工大学毕业论文 文献综述 8 总结 随着现代科技的飞速发展，农业也越来越倾向于机械化，自动化 以农用机械的发展将是一个很值得探 讨的问题，农用机械也要随着科技的发展而发展，来满足农民的需求。 本课题围绕对小型荞麦收割机的动力、传动、行走及其功能转换机构的设计，在文献的基础上提出了现有收割机的一些动力系统、传动系统以及行走机构的方案，考虑到小型荞麦收割机的使用范围及其适用群体，以轻便、便宜及环保为主，暂时选用柴油机作为动力，并使用带传动系统和轮式行走装置，在此基础上进行设计。 重庆理工大学毕业论文 文献综述 9 参考文献 1 . 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