卧式旋耕机设计毕业设计.docx
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卧式旋耕机设计毕业设计
1引言:
旋耕机是指由动力驱动刀轴旋转,对田间土壤实施耕,耙作业的耕耘机械。
旋耕机与其他耕耘机相较,具有碎土充分,耕后地表平整,减少机组下地次数及充分发挥拖沓机功率等优势,普遍应用在大田和爱惜地作业。
我国是一个农业大国,农业机械化是农业生产进展的大体方向.随着农业产业结构的不断改革深切,功能齐全,机动性好,操作性好,能够提高经济效益的旋耕机成了必要需求。
2设计要求:
1)负责整体设计,完成机架及刀轴系统设计。
2)要求利用三维CAD软件进行设计并完成模拟装配,完成必要的装配图及零件图。
3)技术参数:
旋耕轴转速200-260r/min灭茬轴转速450-500r/min
3设计说明书
按工作部件的配置和作业方式,旋耕机可分为以下几类:
工作部件绕与机具前进方向相垂直的水平轴旋转切削土壤,如卧式旋耕机图(3-1)。
图3-1卧式旋耕机
1-侧边传动箱;2-刀轴;3-罩壳;4-拖板
工作部件除绕水平轴旋转切土外,同时又绕它自身的轴线旋转,又称旋转锹图(3-2)。
3-2旋转锹工作图
工作部件绕与地面垂直或倾斜的轴线旋转切土,如立式旋耕机图(3-3)。
3-3立式旋耕机工作图
卧式和立式旋耕机具有良好的碎土性能和拌和能力,旋转锹适合原行翻垄。
依照设计要求和适合的土地情形,和采取的折叠方式,选取旋耕机为卧式旋耕机。
卧式旋耕机分类
卧式旋耕机又分为正卧式旋耕机和反转卧式旋耕机,为了适应自己设计的要求,和考虑到工作条件,最后定为正转卧式旋耕机。
卧式旋耕机的整体设计
旋耕机与拖沓机的连接
旋耕机与拖沓机有三点悬挂,直接连接二种连接方式。
三点悬挂式旋耕机如图(3-4),拖沓机的三点悬挂装置与旋耕机的悬挂连接。
动力由拖沓机动力输出轴通过万向节伸缩传动轴传递至旋耕机第一轴,驱动旋耕机工作。
旋耕机的悬挂架设计参数要紧依照拖沓机的三点悬挂装置参数,万向伸缩轴与拖沓机动力输出轴,旋耕机第一轴之间的夹角1.2和机组的田间通过性等约束条件绘制机动图来确信。
要求耕耘时夹角1.2不超过10°,地头转弯提升旋耕机离地100~250mm时,夹角1.2不超过30°。
切断输出动力,提升旋耕机到最高位置时,
机下的通太高度一样不小于400mm,万向节伸缩轴和轴套至少应有40mm的重叠量。
还应考虑到在最大耕深和提升到最高位置时,机架和旋耕刀不碰到拖沓机。
图3-4拖沓机----三点悬挂旋耕机机组的机动图
1-拖沓机动力输出轴;2-万向节伸缩传动轴;3-旋耕机第一轴
Hmax-最大提升高度;α1-万向节伸缩传动轴与拖沓机动力输出轴的夹角;
α2-万向万向节伸缩传动轴与旋耕机第一轴的夹角
三点悬挂式旋耕性能与多种的拖来及配套,因此决定利用三点悬挂的方式进行
悬挂旋耕机。
旋耕机与拖沓机的配置
旋耕机相关于拖沓机有正,偏二种配置形式。
一样与大中型拖沓机配套的旋耕机的耕幅超过拖沓机后轮(或履带)外缘间距10cm以上时采纳正配置,与中小型拖沓机配套的旋耕机,一样采纳偏配置。
目的足排除轮毂,使地表与中小型拖沓机配套的旋耕机,一样采纳偏配置。
目的足排除轮毂,使地表平整,耕幅超出轮胎(或履带)外缘的距离C应大于5-10cm,耕幅窄的取最小值。
为了适应旋耕机的折叠,采纳正配置的放置方式,同时也能够与大型的拖沓机配合。
耕幅的计算
为了适应国内的一样拖沓机的功率和设计的旋耕轴转速200-260r/min,前进速度为2-5km/h,拖沓机功率为,旋耕机耕幅与拖沓机功率之间有以下体会关系:
B=—√N
式中B—旋耕机耕幅(m)
N-拖沓机发动机的额定功率(KW)
B=*√=
因此取得耕幅为。
旋耕机的传动和变速
三点悬挂旋耕机有中间传动和侧边传动二种形式。
中间传动系统由万向节伸缩传动轴和中间齿轮箱组成;侧边传动系统由万向节伸缩传动轴,中间齿轮箱和侧边传动箱组成图(3-5)。
图3-5旋耕机传动
a侧边传动b中间传动
1-万向节伸缩传动轴2-旋耕刀轴
考虑到旋耕机的折叠情形,采纳中间传动,将齿轮箱安在旋耕机中间部份。
a万向节伸缩传动轴(农用万向节传动轴)
万向节伸缩传动轴是将拖沓机动力传递给三点悬挂旋耕机的传动件,它能适应旋耕机的升,降而转变的夹角和长度。
由于旋耕机作业时经受变载荷,工作条件严酷,因此万向节伸缩传动轴的关键部份---十字轴应具有足够的强度和靠得住性。
一样利用载重卡车用十字轴总成。
按标准规定的平安技术要求,农用万向节传动轴应带塑料防护罩。
b中间传动齿轮箱
拖沓机的输出动力经万向节伸缩传动轴传给圆锥齿轮副减速并改变方向后,经三个圆柱齿轮传递到输出轴,带动刀刀轴分为左,中,右三个部份安装在齿轮箱双侧。
这种齿轮箱结构特点是布局紧凑合理,传动途径短,以其为核心部件形成旋耕机对称机架,刚性较强。
适用于宽幅旋耕机。
缺点是箱体宽度内不能布置旋耕刀,会出漏耕带。
卧式旋耕机的机架结构
中小型卧式旋耕机的机架主体都是由中间传动箱体,左右主梁,侧板和侧边传动箱体(或双侧板)组成的倒U型平面结构,且基础件由左右主梁与中间箱体分段联结组成,尽管结构简单紧凑,但强度和刚性一样。
关于本次的设计,为了达到折叠的要求,机架要分为三部份,左,中,右,要连接,且能够实现能够回转,知足折叠要求,机架与刀轴连接要有轴承槽。
图(3-6)。
图3-6平面框式机架示用意
依照耕幅的要求和折叠的功能要求,中间的机架长度定为2m,宽度定为700mm,采纳焊接钢材,同时在两头要焊接销连接的栓,两头下部份焊接支架。
三点悬挂式旋耕机整体布置如图(3-7),为中间传动旋耕机,传动箱前下方装有排除漏耕的小犁体。
图3-7旋耕机三点悬挂
三点悬挂有U型框架势,A型框架势,连杆式和杆式,每种挂接器的尺寸必需符合GB17121的相关规定,四点刚性挂接器,能够将机具刚性的固定在拖沓机。
本设计中机架将采纳A型框式挂接器如图(3-8),国标GB/规定了U型框架势挂接器的尺寸及与机具有关的尺寸。
依照农业机械设计手册上册表1-4-5和表1-4-6
可得:
挂接器立柱销垂直距离h1为687mm;下连接销内肩间距L1为1168mm;
下连接销内肩外间距L2为1361mm;挂接器立柱销直径为30mm;
图3-8A型框架
卧式旋耕机的运动参数
旋耕刀的运动轨迹,旋耕速度比和耕层底部凸起高度
正转旋耕机作业时,旋耕刀上各点的运动轨迹均为余摆线。
刀端点的运动轨迹图(3-8)可用以下方程式表示:
X=Rcosωt+vmt
Y=-Rsinωt
式中vm-机组前进速度(m/s)
R-旋耕刀的回转半径(mm)
ω-旋耕刀的回转角速度(rad/s)
ωt–旋耕刀的转角(rad)
旋耕刀端点的回转切线速度与机组前进速度之比概念为旋耕速比λ:
λ=Rω/vm
带入上式得
X=R(cosωt+ωt/λ)
Y=-Rsinωt
上述公式表示,当λ值不同时,旋耕刀的运动轨迹和切削土壤的形状各不相同,旋耕速比越大,切土节距越小。
依照本课题的设计要求,依照计算的公式λ=Rω/vm其中R依照国标去IT245为245mm,依照旋耕的转速n=200-260rpm,
ω=rad/s,前进速度为5km/h。
因此λ=245*/=
耕后耕层底部显现波浪形的凸起,其高度α1除与旋耕速比λ和旋耕刀回转半径R有关外,还与旋耕刀轴单元切屑区域内圆周设置的刀片个数Z有关,其关系如下:
α1/R=1-cos{∏/Z(λ-1)}
旋耕机刀轴单元切屑区域内圆周设置刀片个数Z=2时,凸起高度比较适中,同时关于旋耕速比也是能够适用的。
切土节距和碎土质量
土垄的水平纵向厚度S称为切土节距,可用下式计算:
S=6000vm/nz=∏R/5λz
式中vm–机组前进速度(m/s)
R–旋耕刀的回转半径(mm)
n–刀轴转速(r/min)
依照已知条件和公式能够计算得出:
S=*245/5**2=9cm
切土节距的大小直接阻碍碎土质量和耕地平整度。
由上述公式可知,降低机组前进速度,提高刀轴的转速和增加每切削小区内的刀片数,都能减小切土节距,提高碎土质量。
可是机组前进速度过慢,生产率降低;刀轴转速过快,功率消耗大;刀片数增多,刀间的间隙小,容易堵泥缠草。
因此切土节距不能选择过小。
同时切土节距加大时在必然的耕深α的情形下,耕层底部未耕的凸起高度,即耕底不平度也加大。
依照设计要求和利用的场合,决定选取切削节距为9cm。
旋耕刀有效隙角的验算
如图(3-9)所示,旋耕刀正切刃在切土进程中若是隙角≤0°,那么外磨刃面或与未耕土接触,或挤入未耕土中,增加功率消耗,严峻时乃至使旋耕机猛烈跳动,耕深变浅,以致不能正常工作。
因此推荐旋耕刀作业时的有效隙角取1°-3°,有效隙角的验算方式:
△ε=△ε1-△ε2
式中△ε1-公称隙角△ε2-无效隙角
公称隙角△ε1是与旋耕刀正切刃设计参数公称切土角v,刃角iv运动参数有关的变量。
图3-9公称起土角与公称隙角
ε1=v-θ-i
式中v–旋耕刀正切刃的公称切土角,GB/T5669-1995中规定的
IT245和IT260旋耕刀的V值别离为40°和°
θ-圆周切线与余摆切线的夹角
iv-旋耕刀正切刃纵向截面上的刃磨角
上式中v和iv为定值,θ值那么为变量。
由式子能够看出θ值增大,那么△ε1变小。
θ角是随着旋耕速度比和旋耕刀回转眼间位置而转变的变量
θ=arctg{√k(2-k)/λ-1+k}
式中λ-旋耕速比
K-刹时位置刃口至耕底的距离d'与刃口回转半径R的比值,K=d/R
该设计中耕深为14cm,当外磨刃面回转到地表入土位置时,计算得刃口与耕底距离d'=,k=,因此计算得θ=16°17′
△ε1=3°43′
在旋耕刀切土的进程中θ角在不断转变,当刃口至耕底的距离为d'=(λ-1)/λ,即K=(λ-1)/λ时,θ角达到该速比下的最大值,θmax=arctg(√λ2-1/λ2-1),但通常耕深d 无效隙角△ε2是旋耕刀正切刃外磨刃面成为余摆线的弦时,该弦与余摆线切线构 成的夹角图(3-10) 图3-10无效隙角 △ε2=arcsin(h′/2ρ) 式中h′—纵向截面上外磨刃面的宽度 ρ—余摆线的曲率半径 依照上式带入计算: △ε2=arcsin(h′/2ρ)=1°49′ △ε=1°54′ 验算结论是: IT245旋耕刀在许可工作条件范围内利用,其最小有效隙角为 1°54′,可不能发生外磨刃面干与未耕土现象,其设计是合理的。 卧式旋耕机的功率消耗 刀轴受力计算与校核 刀辊轴的外径为70mm,内径60mm,壁厚5mm,截面面积 刀轴受到的最大扭矩为: T刀轴=9550*(P刀轴/N刀轴)==3548Nm 旋耕刀产生的阻力矩: 旋耕机作业时,旋转的弯刀对土壤进行切削、破碎及抛掷,土壤便反作用于弯刀上,从而形成了土壤阻力。 由于在整个切削土壤的进程中,耕深由小到大,切割的土壤面先是由小到大,然后又由大到小,弯刀的位置也在不断转变着,因此土壤阻力的大小、方向及作用点在整个切削土壤的进程中都在转变。 通常旋耕刀所受的
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