堤坡地膜两用型手扶式割草机设计

堤坡地膜两用型手扶式割草机设计

1开发过程1.1总线装置的改进和分析(1)割草机的机械装置考虑到坡度大、平坦、土壤光滑的特点和森林经营的需要，选择了手扶拖拉机作为切割草机的运行机械装置。参考现有定型割草设备,选用121-A型手扶式拖拉机,配备7.7kW柴油发动机。(2)发动机和档位养殖油面倾斜为摸清121-A型手扶拖拉机在堤坡倾斜行走的情况,在阴河养护段堤坡进行了几次实地测试。结果发现当拖拉机沿堤坡行走20～30min时,发动机冒黑烟。经检查发现发动机和档位变速箱机体温度过高,齿轮箱输出轴油封处向外漏油。原因是倾斜作业造成润滑池内机油油面倾斜,机油泵和齿轮够不到机油造成润滑不良,从而引起发动机和档位变速箱过热。发动机温度过高,使充气密度减小,气缸内进气不足,柴油燃烧不完全造成了冒黑烟现象;漏油则是因油面侧倾使机油顺输出轴流出引起的。另外测试中发现的最大隐患是拖拉机机身倾斜,存在发生侧翻的危险。经过实地测试,说明拖拉机若不经过改造,就不能适应堤坡割草的实际要求。(3)堤坡面轮轮胎直径经分析,在倾斜行走测试中出现的问题均是拖拉机发动机和齿轮箱倾斜引起的,针对堤坡坡度一致的特点,最直接的解决方法便是加大拖拉机一侧的轮胎直径,使机体在堤坡上保持水平状态。121-A手扶拖拉机轮胎直径为500mm,轮距为1000mm,堤坡坡比按1∶3计,则轮胎直径需加大666mm,采用直径1100mm的大轮替换手扶拖拉机的左轮,右轮不变(直径500mm),左轮直径比右轮大600mm。这样,在堤坡上拖拉机机体即可基本保持在水平状态。(4)大轮组之后的行驶试验试验表明,由于拖拉机两轮直径不同、周长不等,行走起来不同步,因此即使频繁操作左侧转向手柄仍不能保持拖拉机直线行走。(5)平坡切换国.针对拖拉机大小轮行走不同步问题,在保证割草机能同时适应平地和堤坡作业的前提下,解决途径有两个:一是将拖拉机由双轮驱动改为单轮驱动;二是制作速比可调的变速箱,安装在一侧轮胎的驱动轴上,使两驱动轴的转速不同,达到拖拉机直线行走的目的。经分析认为,将拖拉机改为单轮驱动的方法不可行,在堤坡等大倾角的作业面上采用单轮驱动会给操作人员带来极大的困难,且存在发生安全事故的危险。所以采用了第二种方法,即在一侧轮胎的驱动轴上加设变速箱。根据手扶拖拉机驱动装置的原理和构造,设计制作了平坡切换变速箱(见图1),安装在手扶拖拉机左轮的驱动轴上。其工作原理是:利用平坡切换变速箱的一轴替换下左轮的原驱动轴,改造后一轴既是拖拉机左轮动力轴,又是平坡切换变速箱的输入轴。一轴通过齿轮Ⅰ与齿轮Ⅱ啮合带动二轴旋转,二轴上除常结合齿轮Ⅱ外,还安装着联体滑动齿轮组Ⅲ、Ⅳ,联体滑动齿轮组Ⅲ、Ⅳ在二轴上有A、B两位置,由切换档杆控制。在A位置齿轮Ⅲ与齿轮Ⅴ啮合,带动三轴旋转。在B位置齿轮Ⅳ与齿轮Ⅵ啮合,带动三轴旋转。三轴是被动轴,带动手扶拖拉机的左轮运转。齿轮Ⅰ与齿轮Ⅱ、齿轮Ⅲ与齿轮Ⅴ均是等速齿轮,只实现传动目的。齿轮Ⅳ与齿轮Ⅵ是变速齿轮,起传动和变速作用。拖拉机在平地作业时,左轮需配备原轮胎,这时切换变速箱内的联体滑动齿轮组Ⅲ、Ⅳ在二轴上的A位置,齿轮Ⅲ与齿轮Ⅴ啮合,一轴与三轴转速相等,实现平地行走。拖拉机在堤坡作业时左轮需配备大轮胎,这时需操作切换档杆使联体滑动齿轮组Ⅲ、Ⅳ处于二轴上的B位置,齿轮Ⅳ与齿轮Ⅵ啮合,通过齿轮变速,一轴与三轴差速运转,实现坡地直线行走的目的。1.2切割设备与切割刀的制造和比较(1)大坡度场地割草作业割草装置选用的是圆盘割草机(割幅为1000mm),其优点是结构紧凑、体积小,适合于林间狭小空间和堤坡的大坡度场地割草作业。圆盘割草机采用手扶拖拉机后悬挂安装,其优点是割草机安装在发动机和扶手架之间,占用空间小,比前悬挂安装的机身短,更适合于林间转向(割草装置及其固定见图2)。割刀采用SKS-5材质,选用三叶片式,通过割刀盘固定在割刀轴上,割刀盘在割刀轴上的位置可调,以满足割茬度要求。割刀罩上安装有万向轮,以便于操作。(2)传动的制作割刀动力有两种:一是采用机械传动,通过三角带等将发动机动力传给割刀;二是采用电力驱动。针对第一种方法,若保证割刀有足够高的转速,传动系统制作将非常烦琐,所以采用了电力驱动的方法,采用Y90L-4(1.5kW)电动机,将电动机轴作为圆盘割草机的割刀轴,电动机通过固定装置连接在拖拉机机体后端。拖拉机柴油发动机带动前侧配置的STC-3(3kW)发电机进行发电,电动机在发电机的驱动下带动割刀运转完成割草作业。1.3调整板、滑槽板、板、板为便于调整割刀的倾角及高度,在电动机与槽钢架的固定板之间加设调整板(见图3),调整板上设有连接螺栓,以调整滑槽,保证割刀平面与地表平行,使割茬整齐美观。割刀固定在割刀盘上,割刀盘在电动机轴上的高度可调,以控制割刀与地面的高度,满足草皮的割茬高度要求。2主要技术和操作流程2.1切割草:面、林地主要技术参数为:整机重量,260kg;长×宽×高,2700mm×1100mm×1100mm;配套动力,7.7kW;割草效率,堤坡≥2000m2/h,坝顶埽面、林地≥3000m2/h;作业速度,堤坡3～5km/h,坝顶埽面、林地4～6km/h;割幅,1000mm;割茬高度,≥30mm。2.2执行过程运行流程见图4。3中堤坡+坝面大型割草机该割草机机型轻巧、重心低,在堤坡作业时通过平坡变速箱的档位切换进行双轮驱动,提高了在大坡度场地作业的安全性能,是一款能适应斜坡作业