小型自动耕地机设计

小型自动耕地机设计小型自动耕地机设计#工作部件链条传动所消耗的功率N:iN+N+N+N/、N二一q业且y（kW）（3—18）i耳耳cd式中：N绞龙推运土壤刀沟旁所消耗的功率（kW）；yn、耳——链刀工作部件传动效率（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'——切削总阻力（N）；qV——链刀绝对速度（m/s）。a沿沟升运土壤所消耗的功率N，可按下式求出：ykZ，np（片+H）KN二t201（kW）（3—20）yk3.6x106式中：n工作部件的理论生产率（m3/h）；p土壤容重（t/m3）；t土壤容重［21是土壤在未破坏的自然结构下，单位容积中的重量，通常以克/立方厘米表示。土壤容重大小反映土壤结构、透气性、透水性能以及保水能力的高低，一般耕作层土壤容重1〜1.3克/立方厘米，土层越深则容重越大，可达1.4〜1.6克/立方米。Z——沟深（m）；cK'——考虑土壤颗粒在链刀与沟侧壁间滞塞的可能的系数，湿的和粘的土壤1K'=1,干的和粘结不紧的土壤K'=1.05〜1.15;长方形链刀K'=1.2〜1.25；菱形链刀111K'=1.0；1H——链刀卸土平均高度（m）0

H=LsinB（m）（3—21）0c式中：L刀片节距（m）；cB链刀运动绝对速度对水平面的夹角（）。被运送土壤与沟道土壤摩擦所消耗的功率N，按下式计算:ktZc(3-22)np（片+h）fctg^

N二'―2-t（kW）(3-22)kt3.6X106式中：f——土壤与土壤的摩擦系数（见表3-3）t其它符号与上式相同。表3-3I和f值tut项目沼泽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选择拖拉机的功率N:tN=N=(1.3〜1.5)N(kW)tl(3-23)式中：N——工作部件链条传动所消耗的功率（kW）；机器前进所需的功率Nj：(kW)(3-24)FV(kW)(3-24)N=k

j3.6x106nh式中；F'——总的牵引阻力（N）；V=V（链刀工作部件水平移动的工作速度）（m/h）；kyn——行走机构传动效率，n=0.75~0.85。hh对于机组前进行走阻力F，可以做受力分析图3-5.a图3-5机组前进受力图式中：耳1——耕地链传动效率耳2机组行走传动效率辅助机械的传动所消耗的功率N:fN=(0.05〜0.07)(N+N)(kW)(3—25)fij式中：竹——工作部件链条传动所消耗的功率(kW)；N——机器前进所需的功率(kW)。j3.6链刀式耕地机的整体参数计算与确定根据课题中的耕地要求,这种新式链式耕地机的优点是开挖深窄的沟，最大耕地深度为1500mm至2000mm,沟宽限制在100mm至80mm。根据耕地要求，将设计参数定为:BT=80mm;沟深Ht=1500mm;在土壤类型为重土壤时，理论生产率20m3/h，链刀运动速度Vc=1.5m/s，耕地链和水平方向夹角a=45，链刀切削厚度6=1mm，根据这些条件，得出拟定的耕地机参数如表3-4。表3-4耕地机参数链条节距/mm76.2同时切土的刀片数30单片链刀切土阻力/N148切土总功耗/KW8.7链条总功耗/KW17.7耕地机前进总功耗/KW0.73发动机功率/KW47.6耕地机工作速度/(m/h1)1503.7耕地器的结构3.7.1耕地器的结构分析耕地器链条共有38对链节，每对链条上有一个刀架板。刀具(包括切割齿和鄂式切断齿)用螺栓固定在刀架板上。刀具的排列规律是杯型齿交错排列，每2个为一个循环，2个刀具的排列规律。当挖宽沟时，需要改变一下齿的排列规律，利用垫块将切割齿的尺寸向外拓宽，交错的进行拓宽便可加大挖沟的宽度。这样一个循环需要4个或更多的刀具。耕地机的支架7是用来在耕地机上固定挖沟器的。它的连接螺栓具有通用性，即：在换掉挖沟器后，可以用来固定岩石切割轮，进行其它形式的作业。耕地机的挡板3可前后移动，它通过螺栓10被固定在支架上，而另一端被张紧链轮轴固定在张紧链轮的两端。它的移动是通过在支架内的一个油缸的伸缩来实现的。当油缸伸长时，油缸的前端推动张紧链轮，然后通过张紧链轮轴使挡板向前移动；当油缸缩短时，由于链条的重力和张紧力的影响，张紧链轮轴带动挡板向后移动。从而使挡板处于相应的位置，目的为张紧链条，调节油缸使链条的张紧度适中。同时也可方便的安装、拆卸链条。同时链条工作时在挡板上面进行滑动。另外，分土器8的作用是使挖下来的土壤运移到挖沟器的两边，分土依靠从动轮驱动，使耕地机持续工作。链轮的驱动动力采用的低速大扭矩液压马达，马达被固定在支架上。工作时，通过控制马达，使其转动，带动主动链轮，使链轮带动链条连续的作业，如图3-7所示。

A671A671—链条，2—张紧链轮，3—挡板，4—杯形齿，5—刀架板，6—提升油缸，7—支架，8—从动轮和分土器，9—主动链轮和液压马达，10—紧固螺栓。图3-7耕地机结构图3.7.2耕地器的工作原理耕地器是在封闭的链上均匀的装有多个切割齿，封闭链沿着构架移动。切割齿挖掘土壤，土壤被带到卸载地点卸载。螺旋分土器把切下来的土分到沟的两边。在液压马达的驱动下，驱动链轮旋转，链条的紧边上的切割齿承担着连续的挖掘土壤。土壤在切割齿的带动下绕过驱动链轮时卸载，卸载后的链齿沿构架的上侧往下运动。切割齿绕过构架的端部后进行挖掘，这样连续不断的工作。在驱动链轮处落下来的土壤，经过两侧的分土器，被分到沟的两侧。耕地机前行，就形成了沟槽。耕地机柴油机马力为64KW。为了改变耕地机工作面的倾角和挖沟深度，在机器上面装有提升油缸，通过控制液压缸提升或下放挖沟器。为了清理残留在沟里的土壤，在构架上安装了刮土器，用于清理沟中的土壤。4结论与展望4.1结论本文通过理论分析和计算得出以下结论：对链式耕地机工作机理进行了详细的分析。分析了耕地机的各项参数的确定,并经过推导计算，得出通过对耕地机耕地切削功耗的方程的研究，得出耕地机功率与切削厚度的关系，为研究土壤介质中链传动啮合过程及其运动学和动力学特性奠定基础。通过计算得知触土部件在工作过程中广泛存在粘附现象，土壤粘附对工作部件的工作效率、工作质量有着直接的负面影响，给生产实践带来了许多不必要的浪费，因此减粘降阻研究是土壤机具系统领域的热点。由于本人的知识水平和实际经验的限制，论文中有些问题未得到完整的解决。对于耕地机的总体参数确定中，功率消耗的最优选择仍需要做进一步的研究，文章中只就该问题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稳详细的探讨和研究。4.2观察研究后根据链式耕地机的传动环境与切削的分析提出见解链式耕地机属于具有主动型工作部件的机具，由于工作时链式耕地机工作部件的链条刀具一边绕链轮旋转，一边随拖拉机低速直线前进，形成了链条刀具嵌入土壤、切断土壤、输送土壤并抛出土壤的过程。链条刀具转速远远大于机器前进速度，机器前进速度非常慢。4.2.1根据土壤介质链传动的特点提出见解链传动是一种具有中间挠性件的啮合传动。现代化的链条工业正提供着多种多样的链条产品，以满足各方面的需要。链条及链传动装置的产品占传动零件的比例越来越高。除了传统的工业链传动以外，边缘性的链传动的应用也越来越广泛。许多工况下，链条和链轮都在各种状态下的土壤介质中工作，很明显，土壤介质中链传动的链条和链轮齿的啮合过程不同于传统的啮合方式。在土壤介质中，链传动的机理较传统的工业链传动的工况复杂，它们在土壤中传动,并输送土壤，其工作介质比常规的空气介质增加了很多切削过程中产生的土壤颗粒，同时增加了传动过程的润滑难度。在地表层下面的链传动可将其称为土壤介质封闭链传动，或者是一部分在地表层的上面，而另一部分在地表层的下面可将其称为土壤介质半封闭链传动。应设计一种土壤介质封闭式和半封闭式的链传动，其特点应该包括了普通传动链和输送链的特性，还要伴有挖掘或提升携带土壤等功能。因此，链条在土壤介质中的运动包括传动，挖掘，输送和提升携带等复杂的过程及其特性。并且链条与链轮轮齿的啮合过程不像在液体或空气介质中那样干涉较小，或传动几乎不受影响。在土壤介质中啮合，由于受到土壤介质的干涉，并且啮合比较复杂，链条和链轮齿会受到土壤附着力，摩擦阻力等。因此应设计一种新型链式耕地机，使其链传动属于半封闭式链传动，一次比较好的提高链刀式耕地机的效率与质量。4.2.2土壤质地、湿度、硬度对土壤介质链传动的影响土壤质地也称为土壤类型或土壤机械组成可以分为三类：砂土、砂壤土、粘土。因砂土的砂粒含量多、孔隙大几乎没有粘结性、粘附性，弹塑性极差，流动性好，易破碎，切土阻力小，升运土壤的阻力也小，所以在砂粒中的链传动所需转矩和所受耕地阻力最小，粘土则情况相反链传动所需转矩和所受耕地阻力最大，砂壤土居中。同时粘附与土壤中胶体含量成正比。在相同条件下含粘粒越多，土壤的粘附力越大。同时由于砂粒的直径大于粘粒，单位金属表面上粘粒实际接触面积要比砂粒大。因而含粘粒越多的土壤与金属表面的实际接触面积就越大，化学吸附就越大，对土壤中链传动性能的影响也越大［20］。同时当链刀切削土壤时，土壤破碎成松散的土粒，当土壤含水率低时，土壤与链条、链刀表面不出现粘附，脱土性能良好，切下的土壤基本可以抛出沟外，此时转矩、耕地阻力较平稳。相反，切土后不能松碎土壤反而会使土壤成为较大的垡块，同时产生粘附。因此当土壤含水量达到使土壤在塑性范围内时，土壤介质中链传动所需转矩和所受阻力会越大［20］。显然，随着土壤硬度的增加，链传动所需转矩和所受阻力会逐渐增大。4.2.3研究后对耕地链传动的切削分析(1)切削区域的划分观察后得出，由于此链式耕地机属于后置链式耕地机故整个耕地装置与地面成一定的角度，因此工作状态下的链条有一部分处在旋转切削状态，有一部分处在平动切削状态，其旋转切削区域与平动切削区域。(2)切削过程土壤的切削是一个很复杂的过程。土壤在链条刀具的压力作用下受到挤压和剪切而开始变形，当压力继续增大，土体的原始结构被破坏，土块或土层便被切离。此时，产生了土体松散与挤压两个现象，土粒与土粒、土块与土块、土壤与链条刀具之间产生了摩擦而形成阻力。而切削刃阻力是切削刃插入土体，使土体剪切破坏而流动产生的反力。工程实践观察得出：土壤的破坏大多数是剪切破坏。这是因为土壤颗粒自身的强度远大于颗粒间的连接强度，在外力作用下，土壤中的颗粒沿接触面互相错动而发生剪切破坏。当链条刀具与土壤接触后，由于土壤具有一定强度，当切削力没有达到土壤的强度极限时,土壤在切削力的作用下产生变形,同时切削力逐渐升高；当切削力达到土壤的强度极限后,土壤开始被破坏,切削力不再增加,当整个土块被破坏后,切削力迅速下降。4.2.4根据分析改进耕地链传动的方式为逆时针切削方式耕地机多为后置式链式耕地机，因此根据实际环境对耕地链的切削方式设计为逆时针切削，即链传动轴的方向与作业行走轮旋转方向相反，从下向上切削土壤，这样可以表现出在作业性能上的很多优越性。由于开始切削时土垡厚度较小，链传动轴受力比较均匀、平稳，逆切沟底不平度小，并由于减小了被切削垡块的平均厚度，而提高了碎土的质量，因此当碎土质量要求相同时，逆切比正切的生产率要高。因此采用逆时针切削进行作业比较好。4.3写论文的感受在国外，连续式挖沟机已经使用的很普遍，地下公用设施施工都用专业挖沟机，很少使用单斗挖掘机。在我国除极少数的单位引进国外的连续式挖沟机外，国产挖沟机基本上是一片空白。随着改革开放的不断深入，生产建设全面启动，城市土方施工工程规模越来越大，如基础建设施工挖沟、电力输送方面的电缆铺设、有线电视，光纤通讯、天然气和煤气输送、自来水供应和电话等方面都面临着巨大的挖沟工作量，通过研制适合我国土壤情况的耕地机，可以提高挖沟的效率，避免人力和物力的浪费。我国的耕地机械起步较晚。虽然国外一些发达国家拥有多种耕地机械，但引进国外的耕地设备不仅成本高，维修也不方便。以往土地耕地这项巨大的工作完全靠人工挖掘，人工耕地劳动强度大、费用高，每人每天最多只能挖15m左右。目前人力成本也是逐渐昂贵起来，况且在荒郊野外施工，工人还要承受恶劣环境的折磨。因此，我们迫切的有必要对链式耕地机进行研究开发，要求研发产品可提高效率，节省能源，减少耕地破坏地表面积，符合环保的国策，应用前景广阔，市场潜力大，对今后链式耕地机的研究与发展具有重要而深远的意义。从而还可以填补我国在挖沟机方面的空白。展望现代科技进步和产品工艺性的大幅度提高，耕地机及其相关技术有了更深入地研究。在未来耕地机械发展中，相信大型化、专业化、环保型耕地机会有进一步发展，尤其是机电一体化技术在耕地机领域运用，使其有更为广阔的发展空间。参考文献北京农业机械化学院.农业机械学上册[M].北京：农业出版社，1981.李金琦.旋转耕地机[M].北京：中国农业机械出版社，1988.董明亮，印文俊，范治国•农业机械[M].高等教育出版社，1991：14-21朱新民.1KLZ-27型螺旋耕地机[J].农牧与食品机械，1991,24(4)，38宗跃，耿跃海.GC65G型挖沟机J]•工程机械，2000,31(6):1-3刘迎春等•链刀前置后倾式耕地机的平衡理论[J].农业机械学报，2005,36(10):70〜72李明等，1K(Kz)—30型链式耕地机的研制[J].拖拉机与农用运输车，2002(8)高勇.AFT65型链式耕地机[J].建筑机械，2002(6)李金琦SM550C型链式耕地机[M].北京：中国农业机械出版社，1988HeeremaEngineeringServiceB.V.，1988，Heeremaexperience.郑志峰，王义行，柴邦衡.链传动[M].北京：机械工业出版社，1990郑志峰主编.链传动设计与应用手册[M].北京：机械工业出版社，1992Kohgo,Y.Nakano.M.&Miyazaki,T.VerificationoftheGene