小型自动耕地机设计

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2005年刘迎春等设计了一种用于果园的链式施肥耕地机。根据动力学原理,导出了耕地机工作状态的运动方程,获得了耕地机前后轮所受外力的数学表达式对其可能的纵向滑移、前倾和横向倾翻条件进行了讨论,为耕地机的总体设计提供了理论依据(刘迎春和杨有刚,2005。)

2006年罗海峰在现有手扶拖拉机上设计一种耕地机,单边抛土距离达到1.0m以上,土壤颗粒细碎,覆土厚度均匀,能满足油菜、小麦、蔬菜等农作物机械化种植。通过对旋耕机的工作原理进行理论分析,找出合理的旋耕抛土运动参数。对耕地刀在整个切、抛土过程中进行运动学动力学分析,找出耕地切、抛土的运动规律,为耕地机的设计提供理论依据(罗海峰,2006)。

2006年房恩宏确定了能够满足耕地宽度为80mm,深度达2000mm要求的链式耕地机的结构,分析了部件的受力情况以及推导了耕地机的整体功率消耗公式。此外,给出了计算链式耕地机的具体尺寸的步骤,结合装配图的绘制,进行了相应的部分结构和尺寸的合理化调整。在设计完链式耕地机的整机框架以后,针对链条在土壤中的受力情况,提出了具体的实验方案,通过实验,验证了课题设计的合理性(房恩宏,2006)。

2006卢峰提出一种新型刀式矿土复合型链式耕地机的结构方案,并对此结构方案的链式耕地机的工作原理、总功率的确定等进行了理论研究。深入剖析了链传动过程中链刀切削土壤的切削机理,并建立了土壤颗粒由切下、输送到抛出的运动模型和所处不同状态时速度计算公式,而且针对土壤介质链传动过程中链条的受力情况、受力计算进行了详细的分析和推导(卢峰,2006)。

1.3 本论文研究意义

耕地机是工程机械的主要机种之一,广泛应用于农田水利建设、通讯电缆及石油管线的铺设、市政施工以及军事工程的建设。耕地机具有专用性强,设备投资少,可连续开掘,工作效率高等特点,特别是对于窄而深的沟渠,耕地机的优势更加明显。耕地机尤其适应于土质较硬、施工场地狭小,人工无法开挖而挖掘机等土方机械无法作业的地方。同时耕地机的施工成本低于挖掘机等土方机机械的施工成本,甚至比人工施工还低而深受广大施工单位的欢迎。

在国外,连续式耕地机己经使用的很普遍,地下公用设施施工都用专业耕地机,很

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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耕地机外,国产耕地机投入使用的较少。随着生产建设全面启动,耕地施工工程的规模越来越大,如基础建设施工耕地、光缆、电缆、管道铺设等方面都面临着巨大的耕地工作量。特别是在农业工程领域,果树施肥、农田耕地、蔬菜园耕地,都是用工量很大的作业,我国几乎都用人工完成。果园、农田等的地表不平整,有杂草、树枝及石块等,地下有树根,耕地条件比较恶劣,一般耕地机难以适应。因此研制适合我国土壤情况的耕地设备,对提高耕地的效率、减少人力和物力资源的浪费、提高劳动生产率有重要意义。

据相关农艺要求,所研制的耕地机必须满足的技术指标为:纯小时生产效率不低于80m/h;开挖深度大于30cm、宽度30cm,沟宽和沟深可调:配套柴油机动力至马力:沟槽必须一次性开挖成型,沟形完整且基本达到人工开挖的效果。

耕地机的耕地装置是其关键部件,而刀片是影响耕地质量、功耗和振动等的重要因素,因此有必要对耕地装置及刀片结构进行深入的研究分析。本文以耕地装置为研究对象,以功耗低、适应性强和可操作性好为目标,为研究一种适用于开挖窄儿深的地下沟槽,埋设在地下排水管道或铁道,邮电,城建等部门用于埋设电缆于管道等要求的链刀式耕地机指出依据.

2 链传动概述及链刀式耕地机设计的初步理论

2.1 链传动概述

链传动是一种用链条做中间挠性件的啮合传动,它由主动链轮、从动链轮和绕在两轮上的一条闭合链条所组成[11]见图 2-1,它靠链条与链轮之间的啮合来传递运动和动力。与带传动比较,链传动有结构紧凑,作用在轴上的载荷小承载能力较大,效率较高(一般可达96%~97%),能保持准确的平均传动比等优点。工作时有振动和冲击,瞬时速度不均匀等现象。链传动广泛应用于在农业、矿山、冶金、建筑、起重、运输、石油、化工、纺织等机械设备中被广泛运用。

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图 2-1 链传动组成图

链传动适用于两轴相距较远,要求平均传动比不变,但对瞬时传动比要求不严格,

工作环境恶劣(多油、多尘、高温)等场合。 2.1.1 链传动基本原理

在一般机械传动中,链传动是在两个或多于两个链轮之间用链作为挠性拉曳元件的一种啮合传动。按工作性质的不同,链有传动链、起重链和曳引链三种。传动链主要用来传递动力,通常都在中等速度(v≤20m/s)下工作,链传动又可以分为滚子链、套筒链、齿形链和成型链。起重链主要用在起重机械中提升重物,其工作速度不大于 0.25m/s。曳引链主要用在运输机械中移动重物,其工作速度不大于 2-4m/s。链传动在传递功率、速度、传动比、中心距等方面都有很广的应用范围。目前,最大传递功率达 5000kw,最高速度达到 40m/s,最大传动比达到 15,最大中心距达到 8m。由于经济及其它原因,链传动的传动功率一般小于 100kw,速度小于 12~15m/s,传动比小于8[11]。

链条是由若干组件(或元件)以铰链副的形式串接起来的挠性件,如图2-2。

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图2-2 链条

2.1.2链传动的特点

链传动是一种具有中间挠性件的啮合传动。它兼有齿轮传动和带传动的一些特点。现通过与齿轮传动、带传动做比较,具体介绍一下链传动的特点[12]。

1、链传动与带传动相比较

(1)链传动的传动比准确,传动效率较高

链传动没有弹性滑动和打滑,因此与带传动相比,链传动能保持准确的平均传动和较高的机械效率。对要求转速恒定的两轴传动和多轴传动,采用链传动更为适宜。

(2)效率较高,η=0.98。 (3)链条对轴的作用力较小

链传动的预紧力比带传动小得多,因此减轻了施加在轴和轴承上的压力,减少了轴承的摩擦损失。在低速时,链传动的这一优点更为突出。

(4)链传动的尺寸较紧凑

在传递相同功率的情况下,链条比常用的胶带要窄些,链轮直径也比带轮小些,所以链传动的结构尺寸要比带传动紧凑。

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