开沟机的改造

开沟机的改造

随着我国葡萄酒产业的发展，葡萄酒种植面积逐渐扩大。为了使葡萄获得丰收,施肥是关键,据调查施肥时需开深度和宽度达400mm×400mm的沟,若用人工挖掘,劳动强度相当大。而现有的开沟机虽然能开出达到施肥深度、宽度要求的沟,但配套动力是自走式,或是大功率的拖拉机,不能在狭小空间的葡萄园里使用。为此,笔者在现有开沟机的基础上进行改装,以期与8.8kW手扶拖拉机配套使用,在狭小的葡萄园中开出施肥沟。1设备方法和工作原则1.1工作部件带轮驱动根据现有链式开沟机原理,选用链节距lc=152mm的3列链,总宽度为400mm。将宽度bc=225mm,高度hc=150mm的圆弧形刮刀,每两把一组交错安装在链条上,每组刮刀间的距离为8lc。这样既能减少切土阻力又能提高刮刀的强度。采用两组四杆机构与手扶拖拉机尾部相连,开沟深度由操纵手柄控制(图1)。动力由手扶拖拉机的动力输出带轮经带传动将动力传到工作部件,即主动链轮。经链传动带动其上的链刀10随之旋转,对土壤进行切削,被切下的土壤由链刀传送落到分土板15上,由分土板将土输送到沟的一侧,分土板的长度使沟边形成的土丘不影响拖拉机驱动轮的行走。非工作状态下,工作部分(链传动部分)升起离开地面,工作状态下,工作部件落下与地面成α=45°角度进行开沟作业,工作部件的升降机构通过两组四杆机构实现(图2)。开沟时,整个机组前进,链刀工作部件旋转。扳动操作手柄,链刀工作部件逐渐向下伸出切土,开出一段斜沟,当滑块到达滑槽右端时,沟深恰好满足要求,将操作手柄锁定,整个机组水平前进。开沟过程中,刀片由前向后上方切土,切土阻力在水平方向的分力与机组前进的方向一致,从而降低了开沟机的牵引阻力,同时由于机器的行走阻力大于水平方向的切土阻力,开沟机的操纵性能不会降低;若需退出开沟作业时,只要扳动操纵手柄,通过两组四杆机构便可实现,工作链刀部件上扬,沿着由深到浅切出的斜沟退出沟外,开沟机的左右转向由手扶拖拉机操纵。2链刀回转线速度,v0—设计计算链刀的线速度va=√v20+v2Τ-2v0vΤcosαva=v20+v2T−2v0vTcosα−−−−−−−−−−−−−−−−−√式中:vT——手扶拖拉机前进速度,选Ⅰ挡线速度并考虑滑转率影响取vT=0.28m/s。v0——链刀转动的线速度,取v0=2m/s。α——v0与地面的夹角,取α=45°。所以:va=1.8m/s。切土厚度s=lcsin(β-α)=15mm式中:β——va与地面的夹角,β=51°。链刀切削土壤的阻力F´c=2Crzs(bckB+zrks)1+0.156kφgF′c=2Crzs(bckB+zrks)1+0.156kφg式中:zr——侧切削数,zr=0;kφ——切削角影响系数,kφ=0.85;kB——加工土困难程度系数,kB=22500;ks——侧刀切削土壤的比例系数,ks=1280;Crz——坚实度冲击次数,Crz=6。所以:F′c=113.22(N)3槽开口所需的功率计算3.1按功率的计算公式,分为7.27.35.Ν1=Νg+Νs+Νbηcηd=1.63+0.172+0.3010.8×0.8=3.286(kW)N1=Ng+Ns+Nbηcηd=1.63+0.172+0.3010.8×0.8=3.286(kW)式中:Ng——链刀切削土壤所需的功率,Ng=F′c×Z′c×Va×10-3=1.63(kW);Z′c——同时与土壤作用的刀片数,Z′c=8;Ns——升送土出沟所需的功率,Νs=9.8QΗ3.6×106ηs=0.172(kW)Ns=9.8QH3.6×106ηs=0.172(kW);Nb——输送土到沟沿上所需的功率,Νb=9.8Q3.6×106ηb(L+Η)/2=0.301(kW)Nb=9.8Q3.6×106ηb(L+H)/2=0.301(kW);Q——每小时的送土量,Q=πT×kp×q=160×1.2×1.4=268.8(t/h)πT——理论生产率;kp——土壤的松散系数;q——松散土壤单位容积的质量;ηs,ηb——输送效率,均为0.85;H——升土高度,H=200mm;L——送土宽度,L=500mm。3.2机器进出时的阻力开沟机前进所需的功率Νj=FvΤ3.6×103ηhNj=FvT3.6×103ηh式中:F=F′x-ΣPx-Fx=2745(N)vT=0.28(m/s)F——机器受到的总阻力;F′x——机器行走时的阻力,F′x=3495(N);ΣPx——被切削土壤对链刀的水平反力,ΣPx=747(N);Fx——被输送的土壤对链刀的水平反力,Fx=3.18(N)。所以:Nj=0.25(kW)机械传动的功率为:Nf=(0.05～0.07)(Nl+Nj)=0.25(kW)3.3开沟机与扶拖拉机配套使用的动力值NT=1.5(Nl+Nj+Nf)=5.7(kW)<8.8(kW)上述计算表明,改装后的开沟机与8.8kW手扶拖拉机配套使用,动力足够。4开沟机与小型中小级国车笔者新设计的开沟机与现有的开沟机相比有以下特点:从配套动力分析,现有的可开深沟的开沟机,有的需要与大功率拖拉机配套使用,有的则为自带动力式,都无法与8.8kW或8.8kW以下的小型拖拉机配套使用。而笔者新设计的开沟机则能与8.8kW小型拖拉机配套使用,可在狭小空间内作业,扩大了开沟机的使用范围。本开沟机使用方便,需开沟作业时,将开沟机与手扶拖拉机装配好即可,不需开沟作业时,将其拆下,手扶拖拉机则可去完成其他农用作业。本设计挖掘了小型拖拉机的使用潜力,提高了利用率。从工作部件