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附錄：
對(duì)傳輸動(dòng)力輸出和負(fù)載農(nóng)用拖拉機(jī)齒輪選擇在旋耕的作用
摘要：
為了讓拖拉機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)中獲得更好的性能和耐久性，為這項(xiàng)操作選擇合適的齒輪設(shè)置是必要的。本研究的目的是分析在20cm深的旋耕時(shí)一個(gè)75kW的負(fù)載農(nóng)用拖拉機(jī)的傳輸動(dòng)力輸出和齒輪選擇的作用。為了測(cè)量作用在變速器和動(dòng)力輸出輸入軸的負(fù)載，負(fù)載測(cè)量系統(tǒng)被安裝在拖拉機(jī)上。該系統(tǒng)由測(cè)量轉(zhuǎn)矩的傳遞和動(dòng)力輸出的輸入軸的應(yīng)變儀傳感器，獲取傳感器信號(hào)的一個(gè)無(wú)線電遙測(cè)I / O接口和采集數(shù)據(jù)嵌入式軟件構(gòu)成。旋耕在相同的土壤條件的旱田網(wǎng)站以三個(gè)地面速度和三個(gè)動(dòng)力輸出轉(zhuǎn)速進(jìn)行。用雨流計(jì)數(shù)和SWT （史密斯沃森濤培）方程將負(fù)載數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為載荷譜。對(duì)于每個(gè)齒輪的選擇負(fù)載損壞的總和利用的是改性Miner規(guī)則來(lái)計(jì)算，然后負(fù)載嚴(yán)重性的計(jì)算和損壞總和的計(jì)算同樣重要。當(dāng)PTO轉(zhuǎn)速不變時(shí)，變速器輸入軸的平均扭矩的地面速度顯著地從L1（ 1.87km/h）到L3（ 3.77km/h）。另外，當(dāng)對(duì)地速度不變時(shí)，PTO轉(zhuǎn)速上升的同時(shí)動(dòng)力輸出輸入軸的平均轉(zhuǎn)矩增加。旋耕施加在動(dòng)力輸出輸入軸上的載重顯著比變速器輸入軸大。變速器和PTO軸負(fù)載的嚴(yán)重性增加，同時(shí)作為地面和動(dòng)力輸出旋轉(zhuǎn)速度增加，表明可能降低疲勞壽命。這個(gè)研究的結(jié)果可能會(huì)為齒輪和旋耕的選擇提供有用的信息，不僅考慮耕地效率，還考慮傳輸和動(dòng)力輸出輸入軸負(fù)載的重要性。
1、 簡(jiǎn)介
農(nóng)用拖拉機(jī)作為動(dòng)力源通過(guò)驅(qū)動(dòng)橋，取力器（PTO）設(shè)備，以及液壓管路應(yīng)用于各種野外作業(yè)，如耕作，播種，化學(xué)應(yīng)用，收割，運(yùn)輸。在世界上的很多國(guó)家農(nóng)用拖拉機(jī)的數(shù)量正在不斷增加。例如，在韓國(guó)拖拉機(jī)的利用率已經(jīng)在春季和秋季增加到2010年的農(nóng)業(yè)工作日內(nèi)71.8％（Park等人，2010年a，b）。拖拉機(jī)具有不同程度的駕駛和動(dòng)力輸出齒輪設(shè)置，并且所述齒輪設(shè)置的不同組合可用于提供適用于操作類(lèi)型和耕地條件所需的功率。
因?yàn)檩d重作用在拖拉機(jī)上，部分的耐用性和工作性能是由齒輪設(shè)置（ Park等人， 2010年c ）確定的，所以最佳齒輪設(shè)置為操作類(lèi)型是重要的。拖拉機(jī)零部件的耐用性是需要重要考慮的（Rotz 和Bowers, 1991）之一。西門(mén)子和鮑爾斯（ 1999）報(bào)道，由于過(guò)高的運(yùn)行速度，美國(guó)農(nóng)民花了大約40 ％的總維修費(fèi)用來(lái)修復(fù)拖拉機(jī)和30％左右修復(fù)的磨損的動(dòng)力總成零部件。此外，工作性能影響拖拉機(jī)的燃油消耗。在韓國(guó)，由拖拉機(jī)每年的燃料消耗量為345毫升/年的情況下，約占農(nóng)業(yè)機(jī)械（ KAMICO和KSAM ， 2010）的年度總油耗48.5 ％。因此，分析齒輪選擇過(guò)程中野外作業(yè)的拖拉機(jī)負(fù)荷的影響將是有意義的。
基希勒等（2011）分析了變速器檔位選擇對(duì)拖拉機(jī)性能的影響，并報(bào)道當(dāng)該齒輪設(shè)置在從3.0變公里/小時(shí)8.3公里/小時(shí)的犁耕時(shí)燃料消耗率增加了105％，實(shí)施草案增加了28％，并且需要的功率增加了255％，一些研究分析了在野外作業(yè)的拖拉機(jī)負(fù)荷用于拖拉機(jī)的高效和優(yōu)化設(shè)計(jì)（格拉赫，1966;Han等，1999）范等人，2009）。因?yàn)樗鼜浹a(bǔ)了約30％的拖拉機(jī)的總成本，大多數(shù)研究上的負(fù)載分析都集中在傳輸（如金，1998年）。用于傳輸負(fù)載的分析，研究人員分析轉(zhuǎn)矩負(fù)載作用在變速器輸入軸和拖拉機(jī)的字段中的操作，例如犁耕作的驅(qū)動(dòng)車(chē)軸（Kim等人，2001; Nahmgung，2001）。在大多數(shù)領(lǐng)域的條件下，對(duì)變速器輸入軸的負(fù)載和驅(qū)動(dòng)車(chē)軸用犁耕速度增加。
一些研究中認(rèn)為在旋耕和壓捆操作時(shí)負(fù)載在動(dòng)力輸出軸上。Kim等人（ 2011b ）進(jìn)行分析在壓捆機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率為75千瓦的拖拉機(jī)的功率消耗，并報(bào)告了功耗發(fā)動(dòng)機(jī)功率消耗的比率分別為所有動(dòng)力輸出齒輪水平的50-75％ 。此外， Kim等人（ 2011a）分析了一個(gè)30千瓦的農(nóng)用拖拉機(jī)主要部件（驅(qū)動(dòng)橋，動(dòng)力輸出軸和液壓泵）在犁耕，旋耕，和裝載機(jī)操作時(shí)的功率要求。旋耕所需的最大功率和在過(guò)程中動(dòng)力輸出軸在各組成部分之間的所占功率的最大數(shù)量。綜合以上調(diào)查結(jié)果，旋耕期間在動(dòng)力輸出軸上應(yīng)用合理的載重?cái)?shù)量。然而，關(guān)于傳輸（即，運(yùn)算速度）的影響和在現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的拖拉機(jī)載重動(dòng)力輸出齒輪的選擇的研究尚未見(jiàn)報(bào)道。
這項(xiàng)研究主要是為了最佳的齒輪設(shè)置提供導(dǎo)向做出的努力，既考慮了耕地效率又考慮了主要功率傳輸部件的載重嚴(yán)重性。這項(xiàng)研究的目的就是分析傳輸?shù)妮d重行為的齒輪選擇以及在旋耕過(guò)程中75kW的農(nóng)用拖拉機(jī)的動(dòng)力輸入輸出軸的影響。
2、 材料和方法
2.1測(cè)量系統(tǒng)
這項(xiàng)研究用到的是一個(gè)75kW的農(nóng)用拖拉機(jī)(L7040, LS Mtron Ltd., Korea) 。這個(gè)拖拉機(jī)的總質(zhì)量為3260千克，體積為4077mm×2000mm×2640mm（長(zhǎng)×寬×高）。在引擎轉(zhuǎn)速2300轉(zhuǎn)時(shí)，額定發(fā)動(dòng)機(jī)功率和拖拉機(jī)的動(dòng)力輸出功率分別為75千瓦和65千瓦。拖拉機(jī)是配備一個(gè)同步-網(wǎng)格類(lèi)型的由兩個(gè)方向齒輪、四個(gè)主齒輪、四個(gè)副齒輪組成的手動(dòng)變速箱。拖拉機(jī)的16個(gè)向前和16向后地面速度由齒輪設(shè)置組合決定。相應(yīng)的，拖拉機(jī)動(dòng)力輸出的旋轉(zhuǎn)速度在P1,P2,P3設(shè)置中分別為540 rpm,750rpm,1000rpm。圖一顯示在傳輸裝置上設(shè)置了轉(zhuǎn)矩遙感器和無(wú)線遙測(cè)系統(tǒng)和載重措施的動(dòng)力輸入軸。傳輸裝置和動(dòng)力輸入軸是直接與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸聯(lián)系起來(lái)的；因此，發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸和輸入軸的速度比率為1:1。載重測(cè)量系統(tǒng)被安裝在離合器殼里面。載重測(cè)量系統(tǒng)由應(yīng)變儀傳感器(CEA-06-250US-350,MicroMeasurement Co., USA)構(gòu)成去測(cè)量轉(zhuǎn)矩，無(wú)線電遙測(cè)I/O接口去獲得傳感器的信號(hào)和一個(gè)內(nèi)置的系統(tǒng)去分析載重。對(duì)于傳輸?shù)妮d重測(cè)量，一個(gè)帶有天線的應(yīng)變儀被安裝在變速器輸入軸中，轉(zhuǎn)子和定子天線安裝在軸的情況。相應(yīng)的，為了實(shí)現(xiàn)動(dòng)力載重測(cè)量，一個(gè)應(yīng)變儀安裝在飛輪套筒上，而一個(gè)轉(zhuǎn)子天線和一個(gè)定子天線被安裝在飛輪和引擎的情況下。這個(gè)內(nèi)置的系統(tǒng)有一個(gè)最大的24位的分辨率。校準(zhǔn)扭矩傳感器的應(yīng)變儀的負(fù)載信號(hào)已經(jīng)在24位分辨率下的19.2 khz的采樣率被數(shù)字化了而被存儲(chǔ)在嵌入式系統(tǒng)中(MGC,HMB,德國(guó))。一個(gè)用來(lái)測(cè)量負(fù)載信號(hào)的程序是基于實(shí)驗(yàn)室查看軟件(美國(guó)國(guó)家儀器2009年版本)被開(kāi)發(fā)的。
2.2 實(shí)驗(yàn)方法
在田間操作中作用于拖拉機(jī)的荷載取決于許多因素如：土壤條件和駕駛技能。因?yàn)榘阉羞@些因素都考慮進(jìn)去是不實(shí)際的(Nahm-gung,2001),所以在這項(xiàng)研究中將這些因素的影響最小化而專(zhuān)注于地面速度和通過(guò)齒輪選擇負(fù)載上的動(dòng)力輸出轉(zhuǎn)速的影響。
旋耕是由三個(gè)地面速度和三個(gè)動(dòng)力輸出旋轉(zhuǎn)速度在旱地位置位于北緯35o59'23"和35o59'26"和東經(jīng)127o12'56"和127o13'3"。土壤類(lèi)型是沙土，平均水分含量為22.3%,和平均圓錐指數(shù)為1236 kPa,在0 - 250毫米的深度。
耕地深度設(shè)置為20厘米。相應(yīng)的，變速器的齒輪設(shè)置為L(zhǎng)1，L2和L3齒輪與動(dòng)力輸出齒輪P1，P2，和P3相匹配。齒輪設(shè)置基于一項(xiàng)由Kim等人(2011a)報(bào)道的為年度拖拉機(jī)使用比例的調(diào)查的結(jié)果進(jìn)行選擇。拖拉機(jī)的地面速度在L1,L2,L3的情況下分別1.87公里/小時(shí),2.64公里/小時(shí),和3.77 公里/小時(shí)，它的動(dòng)力輸出旋轉(zhuǎn)速度在P1,P2,P3的情況下分別為540 rpm,750 rpm,和1000 rpm。旋耕工具是一個(gè)重型旋耕機(jī)(WJ220E、WOONGJIN、韓國(guó))和所需的額定功率,總質(zhì)量，耕地寬度和體積分別為75千瓦，750公斤，2220毫米和1050毫米×2390毫米×1380毫米（長(zhǎng)度×寬度×高度）。
2.3載荷分析
根據(jù)不同的目的，分析拖拉機(jī)負(fù)荷的程序就會(huì)不同。許多研究人員為了表示載荷已經(jīng)使用簡(jiǎn)單統(tǒng)計(jì)如：平均、最大、最小值等。該方法提取代表值用來(lái)顯示幅值的差別,但是因?yàn)樘镆柏?fù)載是不規(guī)則的，所以這種簡(jiǎn)化禁止描述整個(gè)加載配置文件。齒輪設(shè)置對(duì)變速器和動(dòng)力輸出負(fù)載設(shè)置,單向方差分析和最小顯著差測(cè)試(LSD)的影響是由SAS(版本9.1,SAS研究所卡里,美國(guó))傳導(dǎo)的。同時(shí),因?yàn)樨?fù)載導(dǎo)致拖拉機(jī)的損害,拖拉機(jī)零件的疲勞也需要調(diào)查，所以要表示負(fù)載對(duì)拖拉機(jī)的影響是很難的。拖拉機(jī)的疲勞程度被定義為重復(fù)載荷的損失總和(Lampman,1997）。
純樸,Kim等人(1998、2000)提出的另一種表示負(fù)載的方法，這種方法被定義為每個(gè)操作損失總和與所有操作最小損失總和之比。純樸與疲勞壽命成反比。當(dāng)負(fù)載嚴(yán)重越大時(shí),疲勞壽命會(huì)越短。Kim等人.(1998)測(cè)量了作用在傳動(dòng)輸入軸上的負(fù)載和分析了在耕作,旋耕和運(yùn)輸操作時(shí)的負(fù)載嚴(yán)重性。他們發(fā)現(xiàn)運(yùn)輸操作的負(fù)載嚴(yán)重性與耕作時(shí)的負(fù)載嚴(yán)重性類(lèi)似。但旋耕時(shí)的負(fù)載嚴(yán)重性約為運(yùn)輸操作時(shí)的63倍。之后，Kim等人（2000）分析了在旋耕期間變速器輸入軸的嚴(yán)重性，旋耕是右四個(gè)拖拉機(jī)的速度組合地面速度(2.9公里/小時(shí)和4.1 km / h)和動(dòng)力輸出旋轉(zhuǎn)速度(588和704 rpm)并且使用了一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率為30千瓦的拖拉機(jī)。當(dāng)動(dòng)力輸出速度增加到與地面速度相同時(shí)，負(fù)載嚴(yán)重增加了2.3 -2.6倍；而當(dāng)?shù)孛嫠俣仍黾又僚c動(dòng)力輸出速度相同時(shí)，嚴(yán)重性下降了0.2-0.3倍。
圖2是一個(gè)解釋嚴(yán)重性計(jì)算過(guò)程的框圖。因?yàn)檗D(zhuǎn)矩的數(shù)據(jù)不規(guī)則(熊和Shenoi,2005)，所以使用雨流循環(huán)計(jì)數(shù)法將測(cè)量轉(zhuǎn)矩的數(shù)據(jù)從時(shí)域轉(zhuǎn)換到頻域。雨流循環(huán)計(jì)數(shù)技術(shù)通常被認(rèn)為是一個(gè)好的預(yù)測(cè)疲勞壽命的循環(huán)計(jì)數(shù)法（Hong,1991)。它將一個(gè)變幅加載歷史它分解成一系列簡(jiǎn)單的事件相當(dāng)于個(gè)人恒定負(fù)載周期振幅(Glinka和Kam,1987)。此外,Smith-Waston-Topper單軸方法用于計(jì)算譜級(jí)用方程（1）來(lái)去除平均轉(zhuǎn)矩的影響(道林,1972)。
方程中Te相當(dāng)于轉(zhuǎn)矩（Nm），ta是扭矩振幅（Nm），tm是平均轉(zhuǎn)矩（Nm）。
因?yàn)闇y(cè)量的負(fù)載數(shù)據(jù)的記錄時(shí)間相對(duì)較短(180 - 200s),所以拓展拖拉機(jī)的旋耕的總的使用時(shí)間的周期數(shù)是非常必要的。為了在負(fù)載的大小上計(jì)算周期的總數(shù),測(cè)試拖拉機(jī)的整個(gè)壽命被假設(shè)進(jìn)來(lái)。負(fù)載周期的總數(shù)由方程（2）進(jìn)行計(jì)算：
N7=3600NLh （2）
方程中N7負(fù)載周期的總數(shù)目（圈數(shù)），N是測(cè)量負(fù)載的計(jì)算周期數(shù)目（圈數(shù)），L是已用的拖拉機(jī)的整個(gè)壽命（年），h為拖拉機(jī)操作的年使用次數(shù)（小時(shí)/年）。
在韓國(guó)，拖拉機(jī)被用來(lái)旋耕的年度使用時(shí)間是204個(gè)小時(shí)(李,2011)。使用的拖拉機(jī)的整個(gè)壽命被認(rèn)為是10年,這是在韓國(guó)農(nóng)業(yè)的條件下的正常的數(shù)據(jù)。對(duì)于拖拉機(jī)的整個(gè)壽命的載荷譜用于旋耕時(shí)在不同的齒輪設(shè)置下由測(cè)量負(fù)載與額定發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩負(fù)載之比來(lái)表示,為275海里。兩項(xiàng)之比大于1表明不利的負(fù)載級(jí)別大于額定發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩負(fù)載。
使用測(cè)量負(fù)載去計(jì)算損失總量和用S-N(彎曲應(yīng)力與循環(huán)的數(shù)量)曲線估計(jì)數(shù)量的周期加載損耗(法特米和陽(yáng),1998)。由于損傷是由轉(zhuǎn)矩信號(hào)引起的，S-N曲線轉(zhuǎn)換為扭矩-周期曲線(Graham 等,1962;阮等,2011)。為了輸入軸的材料得到S-N曲線,SCM 420 h,在方程（3）中使用ASTM標(biāo)準(zhǔn)(2004)。ASTM標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)廣泛的用于材料的疲勞分析(Wannenburg 等, 2009;Mao, 2010).
方程中的N表示周期數(shù)，S表示切削硬度（兆帕）。
為了計(jì)算損害總和，負(fù)載譜的等效扭矩被轉(zhuǎn)換成壓力(Rahama 和Chancellor,1994; Petracconi 等, 2010). 變速器和 PTO輸入軸的直徑分別是 28 毫米和 26.5 毫米。
(4)
其中，S 是應(yīng)力 (MPa)，T 為等效扭矩 (Nm)，d (mm) 軸的直徑。
損傷總和是基于式（5）Miner定律（Miner,1945）計(jì)算的。Miner定律是用來(lái)估算荷載到空載的轉(zhuǎn)數(shù)的(Miner，1945 年; Robson，1964 年;Renius，1977年）。循環(huán)的次數(shù)(n)來(lái)自載荷譜的等效扭矩。派生疲勞壽命轉(zhuǎn)(N)是從S-N 的 SCM 420 H。損壞(D)由轉(zhuǎn)數(shù)除以疲勞壽命轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)算得出的。
(5)
Dt是損壞總量，ni轉(zhuǎn)數(shù)，Ni是疲勞壽命（轉(zhuǎn)數(shù)）。
3. 結(jié)果和討論
3.1. 檔位選擇的變速器和 PTO 載荷
圖 3 顯示的示例為在對(duì)地速度 L1時(shí)變速器和PTO輸入軸扭矩載荷和旋耕操作期間PTO 轉(zhuǎn)速為P2時(shí)的載荷。旋耕操作包括準(zhǔn)備期，下降 3 點(diǎn)懸掛、 運(yùn)行期，耕地和完成期間上升 3 點(diǎn)懸掛。測(cè)量扭矩在變速器和 PTO 輸入軸在準(zhǔn)備階段陡增，在完成期間下降，扭矩在運(yùn)行期間不規(guī)則波動(dòng)模式出現(xiàn)在這些組件上。在運(yùn)行期間，PTO輸入軸上的測(cè)量扭矩程度和范圍大于變速器輸入軸。
表 1 顯示的扭矩水平上變速器和由PTO輸入的軸速度對(duì)地速度(L1、 L2、 L3) 和PTO旋轉(zhuǎn)速度 （P1、 P2、 P3） 的合。平均扭矩只對(duì)運(yùn)行期間數(shù)據(jù)進(jìn)行了計(jì)算，不包括準(zhǔn)備和完成期。旋耕期間，PTO輸入軸的平均的扭矩水平大于那些變速器輸入軸齒輪各級(jí)。在旋耕期間主要組件所需力量最大的結(jié)果與Kim et al.(2011a)的結(jié)果相似。
在相同的動(dòng)力輸出轉(zhuǎn)速下，對(duì)地速度從L1增至L3時(shí)，變速器輸入軸上的平均扭矩大大增加。犁耕提速時(shí)，變速器和傳動(dòng)軸上負(fù)載增加也由 Kim et al.（2011a，b）和Nahmgung（2001 年）發(fā)現(xiàn)。此外，當(dāng)PTO旋轉(zhuǎn)的速度增加時(shí)，變速器輸入軸上的平均負(fù)載增加，而在L1P2 和 L1P3 之間負(fù)載值均無(wú)顯著差異。對(duì)地速度和PTO旋轉(zhuǎn)的速度增加時(shí)，PTO輸入軸上的平均扭矩增加。這些增量對(duì)PTO旋轉(zhuǎn)的統(tǒng)計(jì)學(xué)速度有意義，但對(duì)對(duì)地速度沒(méi)有顯著意義。
3.2. 受損度評(píng)估
圖4 和 5分別顯示旋耕期間變速器和PTO輸入軸由齒輪設(shè)置的載荷譜。載荷譜的建立考慮了拖拉機(jī)的整個(gè)壽命中的轉(zhuǎn)數(shù)，從 103 到107 的范圍內(nèi)。變速器輸入軸的最大扭矩比率的范圍是合速度為 0.7 -1.5，在 L3P1 被發(fā)現(xiàn)的最大扭矩比率，如圖 4 所示。
一般情況下，對(duì)地速度和PTO旋轉(zhuǎn)的速度增加時(shí)扭矩比率增加。旋耕時(shí)對(duì)地速度和動(dòng)力輸出轉(zhuǎn)速越大，PTO輸入軸上的負(fù)荷越大。如圖 5 所示，PTO輸入軸的扭矩比例大于變速器輸入軸。PTO 輸入軸的最大扭矩比率范圍是0.8-2.5，且最大扭矩比率也在 L3P1被發(fā)現(xiàn)，變速器輸入軸也是如此。動(dòng)力輸出轉(zhuǎn)速越大，PTO輸入軸上負(fù)載越大。
圖6 顯示了旋耕期間由齒輪設(shè)置受損度的評(píng)估。每個(gè)齒輪設(shè)置的受損度由合速度中損傷總和與最小的損傷總和的比代表。圖 6 (a) 顯示的輸入傳動(dòng)軸受損度的比較。最小受損度在最低合速度即變速器被設(shè)置到L1， PTO齒輪被設(shè)置到P1時(shí)獲得。合速度增加則受損度增大，在對(duì)地速度增大時(shí)受損度增量變得更大。當(dāng)傳動(dòng)齒輪在相同動(dòng)力輸出轉(zhuǎn)速下從 L1轉(zhuǎn)換到 L3時(shí)，對(duì)地速度增加201%則受損度增加573-746%，。在恒定對(duì)地速度下，PTO齒輪從P1 轉(zhuǎn)換到P3時(shí)PTO轉(zhuǎn)速增加 185%，受損度增加187%-340%。從L1P2轉(zhuǎn)換到L1P3時(shí)，平均負(fù)載只增加了 11%(35.9-38.7 Nm)，這并沒(méi)有統(tǒng)計(jì)差別，但受損度增加了182%。
圖6（b）顯示的輸出輸入軸的振動(dòng)頻率。得到的結(jié)果和變速器輸入軸的情況類(lèi)似。l1p1速度的組合使得振動(dòng)頻率最小，且復(fù)合速度增加時(shí)，振動(dòng)頻率也增加。值得引起注意的是，當(dāng)輸出轉(zhuǎn)速增加185%時(shí)，振動(dòng)頻率將增加1078–1655%。動(dòng)力輸出齒輪從速度P1變化到速度P3時(shí)，當(dāng)?shù)孛嫠俣忍岣?01%，振動(dòng)頻率增加139–213%。傳動(dòng)齒輪從L1～L3的同樣的動(dòng)力輸出軸轉(zhuǎn)速。同時(shí)，平均負(fù)荷與地面速度的增加在統(tǒng)計(jì)學(xué)上分析沒(méi)有差別。結(jié)果表明，在動(dòng)力輸出輸入軸負(fù)載的影響更明顯的是PTO轉(zhuǎn)速而不是地面速度。
4.總結(jié)和結(jié)論
這項(xiàng)研究分析了齒輪荷載選擇對(duì)傳輸與一個(gè)75千瓦的農(nóng)業(yè)拖拉機(jī)動(dòng)力輸入軸在旋轉(zhuǎn)耕作的影響。作用在傳動(dòng)裝置和PTO輸入軸的外載荷是在旋耕時(shí)進(jìn)行測(cè)量的。旋耕是在三的地面速度和三軸轉(zhuǎn)速坡高地網(wǎng)站在同一土壤條件下進(jìn)行的。第二，傳動(dòng)和動(dòng)力輸入軸的載荷進(jìn)行了評(píng)估。結(jié)果表明，變速器輸入軸的平均轉(zhuǎn)矩增加顯?明顯的地面速度從L1至L3在同一動(dòng)力輸出軸轉(zhuǎn)速。同時(shí)，在動(dòng)力輸入軸的平均轉(zhuǎn)矩增加，在相同的地面速度PTO的旋轉(zhuǎn)速度增加。
最后，負(fù)載嚴(yán)重的傳輸動(dòng)力輸出和輸入軸進(jìn)行了估算。地面速度和動(dòng)力輸出軸轉(zhuǎn)速增加時(shí)，變速器的輸入軸和輸出軸的振動(dòng)頻率也增加。當(dāng)?shù)孛嫠俣忍岣?01%，變速器輸入軸的振動(dòng)頻率增加573–746%，此時(shí)傳動(dòng)齒輪從L1～L3在同一動(dòng)力輸出軸轉(zhuǎn)速。在相同的地面速度下，振動(dòng)頻率增加了187–340%時(shí)，輸出轉(zhuǎn)速增加185%的動(dòng)力輸出齒輪從P1到P3。變速器輸入軸的疲勞壽命下降時(shí)，聯(lián)合的速度增加，和地面速度的影響更為顯著斜面。的動(dòng)力輸出軸的嚴(yán)重性增加顯著的1078–1655%時(shí)，輸出轉(zhuǎn)速增加185%的動(dòng)力輸出齒輪從P1到P3在地面的速度常數(shù)。當(dāng)?shù)孛嫠俣忍岣?01%振動(dòng)頻率增加139–213%，此時(shí)傳動(dòng)齒輪從L1～L3在同一動(dòng)力輸出軸轉(zhuǎn)速。在變速器輸入軸和動(dòng)力輸出軸的疲勞壽命是相似的。
農(nóng)民往往以更大的行駛速度進(jìn)行旋耕作業(yè)以獲得更大效率（即，更少的時(shí)間）和更大的動(dòng)力輸出轉(zhuǎn)速旋耕。然而，更大的行駛和PTO速度，會(huì)造成更大的負(fù)載和較短的輸入軸疲勞壽命。此外，更高的速度，可能會(huì)導(dǎo)致耕作操作后不良的土壤條件。例如，不當(dāng)?shù)母咝旭偹俣瓤赡軙?huì)導(dǎo)致較粗的土壤條件，而輸出轉(zhuǎn)速太快可能會(huì)導(dǎo)致好的的土壤狀況，作物比以前得到生長(zhǎng)更好和更少的環(huán)境問(wèn)題，如水土流失良好。農(nóng)民需要根據(jù)對(duì)作物和土壤條件的設(shè)定選擇最佳的齒輪，而不僅只考慮效率。
致謝
該研究項(xiàng)目得到了韓國(guó)食品部農(nóng)業(yè)--林漁業(yè)生物產(chǎn)業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的大力支持。
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書(shū)（理工）
學(xué)院
輕工與農(nóng)業(yè)工程學(xué)院
學(xué)生姓名
吳培龍
專(zhuān)業(yè)
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化
班級(jí)
04級(jí)機(jī)設(shè)3班
學(xué)號(hào)
0412104512
指導(dǎo)教師
宋越冬
職 稱
實(shí)驗(yàn)師
課題名稱
葫蘆科植物嫁接機(jī)的設(shè)計(jì)—平臺(tái)、苗木的傳輸裝置及總裝配圖
起止日期
自2008 年 2 月 25 日起至2008 年 6 月13 日
一、課題來(lái)源、目的與要求：
課題來(lái)源為教師自擬題目。
嫁接機(jī)技術(shù)是近年在國(guó)際上出現(xiàn)的一種集機(jī)械、自動(dòng)控制與園藝技術(shù)于一體的高新技術(shù)。在極短的時(shí)間內(nèi)，把嫁接的砧木和穗木嫁接為一體，大幅度提高嫁接速度，被譽(yù)為嫁接育苗的一場(chǎng)革命。葫蘆科植物是重要的蔬菜和水果植物，例如黃瓜、西瓜等，其嫁接機(jī)系統(tǒng)的研究，將會(huì)大幅度的提高生產(chǎn)率，減輕農(nóng)民的勞動(dòng)強(qiáng)度。
平臺(tái)的設(shè)計(jì)要求符合人的操作習(xí)慣，傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求苗子運(yùn)輸平穩(wěn)不產(chǎn)生倒苗現(xiàn)象，排苗系統(tǒng)要求相鄰的苗子留出足夠的空間讓機(jī)械手抓取。
二、主要設(shè)計(jì)內(nèi)容：
1. 根據(jù)給出的生產(chǎn)率進(jìn)行設(shè)計(jì)
2. 確定該機(jī)器的組成部分：
（1） 平臺(tái)的設(shè)計(jì)
（2） 苗木的傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)
三、主要設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)與參數(shù)：
每個(gè)苗缽的重量為300~400克。
運(yùn)輸生產(chǎn)率：6棵/分鐘，沒(méi)有倒苗現(xiàn)象出現(xiàn)。
四、分階段指導(dǎo)性進(jìn)度計(jì)劃：
1～2周：查閱文獻(xiàn)，外文翻譯。
3～4周： 根據(jù)給出的生產(chǎn)率確定機(jī)械的工作循環(huán)圖
5～12周：總體設(shè)計(jì)及各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。
13～14周：完成設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)的撰寫(xiě)。
15～16周：撰寫(xiě)論文，準(zhǔn)備答辯。
17周：答辯。
五、主要參考文獻(xiàn)資料：
【1】 尚久浩，《自動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)》,北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，2003
【2】 邱宣懷，《機(jī)械設(shè)計(jì)》 北京：高等教育出版社，1997
【3】 鄭文緯、吳克堅(jiān)，《機(jī)械原理》 北京：高等教育出版社，1997
【4】 閆俊杰. 營(yíng)養(yǎng)缽苗嫁接機(jī)器人的研究[D]中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué) , 2004
【5】 梁喜鳳. 番茄收獲機(jī)械手機(jī)構(gòu)分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[D]浙江大學(xué) , 2004
【6】 譚妮克,張鐵中,楊麗. 蔬菜嫁接機(jī)器人砧、穗木套管式接合裝置的設(shè)計(jì)[J]中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) , 2005,(05)
【7】 李明,湯楚宙,謝方平,吳明亮,孫松林. 毛桃苗力學(xué)特性試驗(yàn)研究[J]農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) , 2005,(03)朱為民. 蔬菜自動(dòng)嫁接機(jī)[J]. 北方園藝 , 2000,(03) .
【8】 吳敬需,張萍萍,劉敬森. 園藝植物嫁接用接穗砧木切削機(jī)的研制[J]. 北方園藝 , 2002,(01)
指導(dǎo)教師（簽字）：
20 年 月 日
系主任（簽字）：
20 年 月 日
山東理工大學(xué)
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
題 目： 葫蘆科植物嫁接機(jī)平臺(tái)、苗木輸送系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及總裝圖
學(xué) 院： 輕工與農(nóng)業(yè)工程學(xué)院
專(zhuān) 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué)生姓名： 吳培龍
指導(dǎo)教師： 宋越冬
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）時(shí)間：二ОО 八年 二 月 二十五 日～ 六 月 十五 日 共 十七 周
畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告（理工類(lèi)）
設(shè)計(jì)題目
葫蘆科植物嫁接機(jī)的設(shè)計(jì)—嫁接平臺(tái)、苗木的傳輸系統(tǒng)及總裝配圖
學(xué)生姓名
吳培龍
學(xué)號(hào)
0412104512
專(zhuān)業(yè)
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
一、 課題的目的意義：
嫁接就是把兩種幼苗安插、結(jié)合到一起的作業(yè)。利用抗性強(qiáng)的砧木進(jìn)行嫁接育苗， 可大大增強(qiáng)抗病性(嫁接西瓜、黃瓜可防止枯萎病， 嫁接茄子可防止黃萎病、根結(jié)線蟲(chóng)病， 嫁
接番茄可防止青枯病、枯萎病，一般嫁接苗防止土傳病害的效果達(dá)89.6%～100%)； 同時(shí)， 通過(guò)嫁接換根，還可使植株的抗寒性及耐熱、耐濕、耐旱、吸肥能力大大提高，還可克服連作障礙，因而可顯著增產(chǎn)，瓜類(lèi)、茄果類(lèi)嫁接后一般可增產(chǎn)20%以上，重病區(qū)可成倍增產(chǎn)。
嫁接機(jī)是一種集機(jī)械、自動(dòng)控制與園藝技術(shù)于一體的機(jī)器。它根據(jù)不同嫁接方法，把蔬菜苗莖稈直徑為幾毫米的砧木、穗木的嫁接為一體，使嫁接速度大幅度提高； 同時(shí)由于砧、穗木接合迅速，避免了切口長(zhǎng)時(shí)間氧化和苗內(nèi)液體的流失， 從而又可大大提高嫁接成活率。因此，嫁接機(jī)被稱為嫁接育苗的一場(chǎng)革命。葫蘆科植物是重要的蔬菜和水果植物，例如黃瓜、西瓜等，其嫁接機(jī)系統(tǒng)的研究，將會(huì)大幅度的提高生產(chǎn)率，減輕農(nóng)民的勞動(dòng)強(qiáng)度。
二、 近年來(lái)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀：
(1)國(guó)外蔬菜嫁接機(jī)研究現(xiàn)狀。在日本， 西瓜、黃瓜、茄子靠嫁接栽培的分別達(dá)到l00%、90%、96%，每年大約嫁接10多億棵。從1986年起，日本開(kāi)始了對(duì)嫁接機(jī)器人的研究，以日本“生物系特定產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究推進(jìn)機(jī)構(gòu)”為主，一些大的農(nóng)業(yè)機(jī)械制造商參加了研究開(kāi)發(fā)， 其成果已開(kāi)始在一些農(nóng)協(xié)的育苗中心使用。由于看到了蔬菜嫁接自動(dòng)化及嫁接機(jī)器人技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的廣闊前景，日本一些實(shí)力雄厚的廠家如YANM A、M 1TSUBISHI等也競(jìng)相研究開(kāi)發(fā)自己的嫁接機(jī)器人，嫁接對(duì)象涉及西瓜、黃瓜、西紅柿等。日本研制開(kāi)發(fā)的嫁接機(jī)有較高的自動(dòng)化水平，但機(jī)器體積龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴。20世紀(jì)90年代初，韓國(guó)也開(kāi)始了對(duì)自動(dòng)化嫁接技術(shù)的研究，但其研究開(kāi)發(fā)的技術(shù)，只是完成部分嫁接作業(yè)的機(jī)械操作，自動(dòng)化水平較低，速度慢，而且對(duì)砧、穗木苗的粗細(xì)程度有較嚴(yán)格的要求，不適于工廠化的大規(guī)模嫁接生產(chǎn)。在歐洲的意大利、法國(guó)、荷蘭等農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，蔬菜的嫁接育苗相當(dāng)普遍，大規(guī)模的工廠化育苗中心每年向用戶提供嫁接苗。但這些國(guó)家尚無(wú)自己的嫁接機(jī)技術(shù)和產(chǎn)品，嫁接作業(yè)大部分停留在手工嫁接的水平上，極少地方使用日本的嫁接機(jī)器。
(2)我國(guó)蔬菜嫁接機(jī)研究現(xiàn)狀。嫁接栽培技術(shù)已在我國(guó)日光溫室、大棚等設(shè)施瓜類(lèi)蔬菜生產(chǎn)中得到推廣應(yīng)用。但到目前為止，我國(guó)蔬菜嫁接都是采用人工方法，瓜類(lèi)蔬菜的手工嫁接， 有靠接、插接等方法。蔬菜嫁接是一項(xiàng)時(shí)間緊迫、作業(yè)量浩大的工作。例如，栽培1畝地黃瓜需要3500～4000株苗，而幼苗適于嫁接的時(shí)間只有3～5天，一個(gè)熟練的操作者平均每分鐘只能嫁接l～2株。為爭(zhēng)取速度，加快進(jìn)度，人們需要長(zhǎng)時(shí)間地連續(xù)嫁接，甚至通宵達(dá)旦地工作。嫁接苗的砧木苗直徑在3～4 毫米左右，穗木苗直徑只有l(wèi)～2毫米，加之幼苗脆嫩細(xì)弱，所以嫁接起來(lái)很耗費(fèi)精力。而且，每個(gè)人所掌握的嫁接技術(shù)要領(lǐng)、手法及熟練程度不同，難以保證高的嫁接質(zhì)量和高的成活率。由于費(fèi)工費(fèi)時(shí)，在有些地區(qū)，又出現(xiàn)了放棄嫁接栽培的現(xiàn)象，取而代之的是大量施用農(nóng)藥、殺蟲(chóng)劑、殺菌劑。這樣不但造成了浪費(fèi)， 更嚴(yán)重的是污染了蔬菜，破壞了環(huán)境，對(duì)人類(lèi)健康構(gòu)成威脅。蔬菜的手工嫁接效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、嫁接苗成活率低，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的要求。因此，在我國(guó)發(fā)展機(jī)械化、自動(dòng)化的嫁接技術(shù)勢(shì)在必行。目前，我國(guó)主要有兩種蔬菜嫁接機(jī)。一種是由長(zhǎng)春裕豐自動(dòng)化技術(shù)責(zé)任有限公司與中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)合作，利用日本、韓國(guó)專(zhuān)利技術(shù)研制了“ 蔬菜半自動(dòng)嫁接機(jī)”，主要用于黃瓜苗、西葫蘆苗和西瓜苗嫁接，也可用于番茄苗、茄子苗嫁接。它采用的是靠接法。先取出砧木苗，置于嫁接機(jī)左側(cè)的壓苗片中。然后從育苗穴盤(pán)中取出接穗苗，置于嫁接機(jī)右側(cè)的壓苗片中。機(jī)器啟動(dòng)后，自動(dòng)進(jìn)行夾苗、切口、結(jié)合等動(dòng)作，并用嫁接夾從右側(cè)夾住已嫁接的苗子。最后取出嫁接苗，栽植在預(yù)備好的苗床中。如果有3～4人配合，嫁接速度可大大提高，最快每小時(shí)可嫁接540株，比手工嫁接效率提高數(shù)倍，成活率達(dá)90%。另一種是由中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院農(nóng)業(yè)機(jī)械化系張鐵中副教授研制的一種智能全自動(dòng)蔬菜嫁接機(jī)。該機(jī)由計(jì)算機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)了砧木和接穗取苗(用穴盤(pán)育苗)、切割、結(jié)合、固定和擺放等嫁接全過(guò)程的自動(dòng)化操作，在體積、重量、嫁接速度和性能等方面的指標(biāo)，均達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，獲得了國(guó)家專(zhuān)利。它每小時(shí)可嫁接1000株苗，克服了手工嫁接速度慢、費(fèi)工費(fèi)時(shí)和嫁接成活率低的缺點(diǎn)，可用于保護(hù)地黃瓜嫁接，也可用于茄子等其他蔬菜嫁接。但是這個(gè)機(jī)構(gòu)使用穴盤(pán)育苗苗木成活率不高，本次設(shè)計(jì)采用營(yíng)養(yǎng)缽育苗成活率也高于穴盤(pán)育苗。
三、設(shè)計(jì)方案的可行性分析和預(yù)期目標(biāo)：
1 可行性分析
原有嫁接機(jī)采用人工放置砧木，要求放苗的速度快且放置位置精確，因此勞動(dòng)強(qiáng)度大。而采用砧木自動(dòng)供苗系統(tǒng)則可以保證在高效率嫁接的前提下提高蔬菜嫁接的自動(dòng)化程度。
由于輸送砧木苗時(shí)不要求精確的傳動(dòng)比和較高的傳動(dòng)效率，因此輸送系統(tǒng)可以采用普通的平帶運(yùn)輸機(jī)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)可以選用伺服電機(jī)。
該工作機(jī)有輕微振動(dòng)，由于V帶有緩沖吸振能力，采用V帶傳動(dòng)能減小振動(dòng)帶來(lái)的影響，并且該工作機(jī)屬于小功率、載荷變化不大，可以采用V帶這種簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，并且價(jià)格便宜，標(biāo)準(zhǔn)化程度高，大幅降低了成本。減速器部分兩級(jí)展開(kāi)式圓柱齒輪減速，這是兩級(jí)減速器中應(yīng)用最廣泛的一種。齒輪相對(duì)于軸承不對(duì)稱，要求軸具有較大的剛度。高速級(jí)齒輪常布置在遠(yuǎn)離扭矩輸入端的一邊，以減小因彎曲變形所引起的載荷沿齒寬分布不均現(xiàn)象。
原動(dòng)機(jī)部分為Y系列三相交流異步電機(jī)。
總體來(lái)講，該傳動(dòng)方案滿足工作機(jī)的性能要求，適應(yīng)工作條件、工作可靠，此外還結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸緊湊、成本低傳動(dòng)效率高。
2 預(yù)期目標(biāo)
該裝置的工作過(guò)程：帶營(yíng)養(yǎng)缽的砧木苗和接穗被放置在皮帶上，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，營(yíng)養(yǎng)缽隨皮帶前進(jìn)，檢測(cè)傳感器同時(shí)進(jìn)行檢測(cè)：當(dāng)傳感器檢測(cè)到營(yíng)養(yǎng)缽時(shí)，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)營(yíng)養(yǎng)缽恰好位于指定位置，等待機(jī)械手取營(yíng)養(yǎng)缽；營(yíng)養(yǎng)缽被取走后，電機(jī)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，輸送下一個(gè)營(yíng)養(yǎng)缽到指定位置。保證6棵/分鐘的工作效率。
在整個(gè)砧木輸送裝置的設(shè)計(jì)與安裝時(shí)還應(yīng)考慮：放置砧木苗的皮帶上端面應(yīng)稍高于砧木生長(zhǎng)點(diǎn)識(shí)別系統(tǒng)中托盤(pán)的頂端面，保證營(yíng)養(yǎng)缽能從連續(xù)供苗系統(tǒng)中被平穩(wěn)放置于砧木生長(zhǎng)點(diǎn)識(shí)別系統(tǒng)中。
四、所需要的儀器設(shè)備、材料：
畫(huà)圖工具，圖紙，圖板，機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)
五、課題分階段進(jìn)度計(jì)劃：
1
第1周
布置任務(wù)，翻譯外文資料，查閱有關(guān)文獻(xiàn)，討論方案。
完成翻譯
2
第2周
實(shí)習(xí)參觀，確定整體方案。
完成確定方案
3
第3—10周
根據(jù)確定方案進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，繪制草圖。
完成繪制草圖
4
第11—13周
完成總裝圖、部件裝配圖及零件圖等機(jī)械部分設(shè)計(jì)。
完成機(jī)械部分設(shè)計(jì)
5
第14周
檢查與修改
完成檢查修改
6
第15—16周
編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，整理全部文件，準(zhǔn)備答辯。
完成說(shuō)明書(shū)，整理好文件
7
第17周
根據(jù)答辯意見(jiàn)修改。
通過(guò)答辯
指導(dǎo)教師意見(jiàn)：
簽字：
200 年 月 日
山東理工大學(xué)
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）手冊(cè)
學(xué)院 輕工與農(nóng)業(yè)工程學(xué)院
專(zhuān)業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班級(jí) 0403
學(xué)生姓名 吳培龍 學(xué)號(hào) 0412104512
指導(dǎo)教師 宋越冬 職稱
山東理工大學(xué)教務(wù)處編印
二〇〇 八 年 六 月
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）自二〇〇八 年 三 月至二〇〇八 年 六 月 共 十七 周
畢業(yè)設(shè)計(jì)工作總結(jié) 表9
工作任務(wù)完成情況（包括任務(wù)書(shū)中規(guī)定的工作內(nèi)容、研究目標(biāo)等，如未能完成須說(shuō)明原因）：
主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)：
工作狀況（包括工作態(tài)度、刻苦精神、協(xié)作精神、個(gè)人精力投入、出勤等情況）：
收獲、體會(huì)及建議：
學(xué)生簽字：
年 月 日
畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯評(píng)審表
課題名稱
葫蘆科植物嫁接機(jī)苗木輸送裝置的設(shè)計(jì)及平臺(tái)總裝圖
學(xué)生姓名
吳培龍
答辯小組評(píng)分
評(píng)語(yǔ)：
答辯小組負(fù)責(zé)人簽字：
年 月 日
答辯小組成員簽名
畢業(yè)設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定
指導(dǎo)教師評(píng)分
評(píng)閱人評(píng)分
答辯評(píng)分
綜合評(píng)分
（按結(jié)構(gòu)分4：2：4
答辯委員會(huì)負(fù)責(zé)人簽字：
20 年 月 日
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 等 級(jí)
（按優(yōu)、良、中、及格、不及格）
畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)審表（指導(dǎo)教師用）
課題名稱
葫蘆科植物嫁接機(jī)苗木輸送裝置的設(shè)計(jì)及平臺(tái)總裝圖
學(xué)生姓名
吳培龍
序號(hào)
評(píng)審項(xiàng)目
指 標(biāo)
滿分
得分
1
課題完成
情 況
按期完成任務(wù)書(shū)規(guī)定的任務(wù)；工作努力，嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)；遵守紀(jì)律；善于與他人合作；動(dòng)手能力強(qiáng)。
20
2
調(diào)查與綜合
能獨(dú)立查閱文獻(xiàn)資料；完成社會(huì)調(diào)查或現(xiàn)場(chǎng)考察任務(wù)；有收集、綜合和正確利用各種信息及獲取新知識(shí)的能力；開(kāi)題報(bào)告質(zhì)量高。
10
3
譯 文
按要求完成外文資料翻譯，翻譯準(zhǔn)確、通順，譯文數(shù)量符合要求。
10
4
設(shè)計(jì)或?qū)嶒?yàn)方案
設(shè)計(jì)或?qū)嶒?yàn)方案論證充分；計(jì)算、分析、論據(jù)正確；對(duì)前人工作有所改進(jìn)或突破。
20
5
圖紙、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)質(zhì)量
圖紙完備或完成任務(wù)書(shū)所規(guī)定的工作；圖樣正確、規(guī)范，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；設(shè)計(jì)合理，工藝可行。計(jì)算準(zhǔn)確、論據(jù)充分、結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)；語(yǔ)言準(zhǔn)確、流暢，符合撰寫(xiě)要求。
30
6
基礎(chǔ)理論的掌握及創(chuàng)新
較好地掌握本專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)理論和專(zhuān)業(yè)知識(shí)；工作中有創(chuàng)新意識(shí)或成果有一定的應(yīng)用價(jià)值。
10
合 計(jì)
評(píng)語(yǔ)：
指導(dǎo)教師簽字： 20 年 月 日
畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)審表（評(píng)閱人用）
課題名稱
葫蘆科植物嫁接機(jī)苗木輸送裝置的設(shè)計(jì)及平臺(tái)總裝圖
學(xué)生姓名
吳培龍
序號(hào)
評(píng)審項(xiàng)目
指 標(biāo)
滿分
得分
1
課題完成情況
課題內(nèi)容、難易程度和工作量符合教學(xué)基本要求。
20
2
調(diào)查與綜合
有收集、綜合和正確利用各種信息的能力； 開(kāi)題報(bào)告質(zhì)量高。
15
3
譯 文
外文資料翻譯準(zhǔn)確、通順、流暢，譯文數(shù)量符合要求。
5
4
設(shè)計(jì)或?qū)嶒?yàn)方案
設(shè)計(jì)方案論證充分、合理；數(shù)據(jù)采用、計(jì)算、處理正確；對(duì)前人工作有所改進(jìn)或突破。
20
5
圖紙及設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
圖紙完備或完成任務(wù)書(shū)所規(guī)定的工作、準(zhǔn)確、規(guī)范，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，工藝可行。說(shuō)明書(shū)結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，層次分明，文字通順、技術(shù)用語(yǔ)準(zhǔn)確，書(shū)寫(xiě)格式符合要求。
30
6
基礎(chǔ)理論及創(chuàng) 新
較好地掌握本專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)理論和專(zhuān)業(yè)知識(shí)；有一定的創(chuàng)新內(nèi)容或成果有一定的應(yīng)用價(jià)值。
10
合 計(jì)
評(píng)語(yǔ)：
評(píng)閱人簽字：
年 月 日
摘要
摘要
目前在蔬菜種植中，由于營(yíng)養(yǎng)缽育苗在移栽時(shí)對(duì)幼苗無(wú)損傷，所以有取代傳統(tǒng)穴盤(pán)育苗的趨勢(shì)。為了滿足營(yíng)養(yǎng)缽育苗日益普遍的現(xiàn)狀，研制新型嫁接機(jī)成為現(xiàn)在的一個(gè)熱門(mén)課題。本次設(shè)計(jì)的自動(dòng)嫁接機(jī)針對(duì)的是采用營(yíng)養(yǎng)缽育苗的葫蘆科植物，實(shí)現(xiàn)了砧木苗在營(yíng)養(yǎng)缽內(nèi)無(wú)需拔苗即可直接的操作，有助于嫁接以后苗的恢復(fù)，在生產(chǎn)中具有較高的使用價(jià)值。
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是葫蘆科植物自動(dòng)嫁接機(jī)的苗木傳輸系統(tǒng)及平臺(tái)。通過(guò)分析原有各種嫁接機(jī)，我們決定選取傳感器配合帶式運(yùn)輸機(jī)作為苗木傳輸系統(tǒng)。首先對(duì)嫁接機(jī)及其苗木傳輸系統(tǒng)和膠帶輸送機(jī)作了簡(jiǎn)單的概述；接著分析了帶式輸送機(jī)的選型原則及計(jì)算方法；然后根據(jù)這些設(shè)計(jì)準(zhǔn)則與計(jì)算選型方法按照給定參數(shù)要求進(jìn)行選型設(shè)計(jì)；接著對(duì)所選擇的輸送機(jī)各主要零部件進(jìn)行了校核。普通型帶式輸送機(jī)由六個(gè)主要部件組成：傳動(dòng)裝置，機(jī)尾和導(dǎo)回裝置，中部機(jī)架，拉緊裝置以及膠帶。簡(jiǎn)單的說(shuō)明了輸送機(jī)的安裝與維護(hù)。最后說(shuō)明了傳感器的選擇，平臺(tái)的設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：嫁接機(jī)；苗木傳輸系統(tǒng)；平臺(tái)；帶式輸送機(jī)；選型設(shè)計(jì)；主要部件
Abstract
Because the bowl seeding has no harm to the stock when transplanted, therefore it is used widely and tends to replace the hole seeding. In order to apply to the current increasing numbers for nutritional bowl seeding of vegetables, the development of new Grafting automatic machine now become a hot topic. The Grafting automatic machine is the cucurbitaceous vegetables which seedling in nutritional bowl.. It solves a difficult problem in vegetables’ grafting., therefore, has high value for use in vegetable production.
The graduation project is the transmission system of grafting automatic machine and platform design. After all of the original graft machine, we decided to select the sensor with a belt conveyor as seedlings transmission system. At first, it is introduction about the grafting automatic machine, seedlings transmission system and the belt conveyor. After that the belt conveyor abase on the principle is designed. Then, it is checking computations about main component parts. The ordinary belt conveyor consists of six main parts: Drive Unit, Jib or Delivery End, Tail Ender Return End, Intermediate Structure, Loop Take-Up and Belt. At last, it is explanation about fix and safeguard of the belt conveyor.
Keyword: Grafting automatic machine, seedlings transmission system , belt conveyor; Lectotype Design, main parts
40
目錄
目錄
摘要 I
Abstract II
目錄 III
第一章 引言 1
1.1 課題目的意義 1
1.2 葫蘆科嫁接機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 1
1.3 苗木傳輸系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀 3
1.4 帶式輸送機(jī)的概述 3
1.4.1 帶式輸送機(jī)的應(yīng)用 3
1.4.2 帶式輸送機(jī)的分類(lèi) 4
1.4.3 各式輸送機(jī)的特點(diǎn) 4
1.4.4 帶式運(yùn)輸機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 5
1.4.5 帶式運(yùn)輸機(jī)的工作原理 6
1.4.6 帶式運(yùn)輸機(jī)的機(jī)構(gòu)和布置形式 8
1.5 傳感器簡(jiǎn)介 10
第二章 帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì) 11
2.1帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算 11
2.1.1 已知原始數(shù)據(jù)及工作條件 11
2.1.2 計(jì)算步驟 12
2.1.2.1 帶寬的確定: 12
2.1.2.2輸送帶寬度的核算 15
2.1.3 圓周驅(qū)動(dòng)力 15
2.1.3.1 計(jì)算公式 15
2.1.3.2 主要阻力計(jì)算 16
2.1.3.3 主要特種阻力計(jì)算 18
2.1.3.4 附加特種阻力計(jì)算 18
2.1.3.5 傾斜阻力計(jì)算 18
2.1.4傳動(dòng)功率計(jì)算 18
2.1.4.1 傳動(dòng)軸功率（）計(jì)算 18
2.1.4.2 電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算 19
2.1.5 輸送帶張力計(jì)算 20
2.1.5.1 輸送帶不打滑條件校核 20
2.1.5.2 輸送帶下垂度校核 21
2.1.6傳動(dòng)滾筒最大扭矩計(jì)算 22
2.1.7 拉緊力計(jì)算 23
2.1.8繩芯輸送帶強(qiáng)度校核計(jì)算 23
2.2 驅(qū)動(dòng)裝置的選用與設(shè)計(jì) 23
2.2.1 電機(jī)的選用 24
2.2.2 聯(lián)軸器 25
2.3 帶式輸送機(jī)部件的選用 26
2.3.1 輸送帶 26
2.3.2 傳動(dòng)滾筒 26
2.3.3 托輥 27
2.3.4 制動(dòng)裝置 28
2.3.5 拉緊裝置 28
2.4其他部件的選用 29
2.4.1 機(jī)架與中間架 29
2.4.2 電氣及安全保護(hù)裝置 31
第三章 傳感器的選擇 33
3.1 傳感器的概述 33
3.1.1定義 33
3.1.2 分類(lèi) 33
3.2 傳感器的選擇 34
3.2.1 傳感器的類(lèi)型 34
3.2.2 傳感器水平間距 34
3.2.3 傳感器垂直間距 34
3.2.4 傳感器電源 34
第四章 平臺(tái)設(shè)計(jì) 35
4.1材料選取 35
4.2 結(jié)構(gòu)示意圖 35
4.3 聯(lián)接方式 35
第五章 結(jié)論和建議 36
5.1結(jié)論 36
5.2 建議 36
參考文獻(xiàn) 37
致 謝 39
引言
第一章 引言
1.1 課題目的意義
嫁接就是把兩種幼苗安插、結(jié)合到一起的作業(yè)。利用抗性強(qiáng)的砧木進(jìn)行嫁接育苗， 可大大增強(qiáng)抗病性(嫁接西瓜、黃瓜可防止枯萎病， 嫁接茄子可防止黃萎病、根結(jié)線蟲(chóng)病， 嫁接番茄可防止青枯病、枯萎病，一般嫁接苗防止土傳病害的效果達(dá)89.6%～100%)； 同時(shí)，通過(guò)嫁接換根，還可使植株的抗寒性及耐熱、耐濕、耐旱、吸肥能力大大提高，還可克服連作障礙，因而可顯著增產(chǎn)，瓜類(lèi)、茄果類(lèi)嫁接后一般可增產(chǎn)20%以上，重病區(qū)可成倍增產(chǎn)。
嫁接機(jī)是一種集機(jī)械、自動(dòng)控制與園藝技術(shù)于一體的機(jī)器。它根據(jù)不同嫁接方法，把蔬菜苗莖稈直徑為幾毫米的砧木、穗木的嫁接為一體，使嫁接速度大幅度提高； 同時(shí)由于砧、穗木接合迅速，避免了切口長(zhǎng)時(shí)間氧化和苗內(nèi)液體的流失， 從而又可大大提高嫁接成活率。因此，嫁接機(jī)被稱為嫁接育苗的一場(chǎng)革命。葫蘆科植物是重要的蔬菜和水果植物，例如黃瓜、西瓜等，其嫁接機(jī)系統(tǒng)的研究，將會(huì)大幅度的提高生產(chǎn)率，減輕農(nóng)民的勞動(dòng)強(qiáng)度。
1.2 葫蘆科嫁接機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀
國(guó)外蔬菜嫁接機(jī)研究現(xiàn)狀。在日本， 西瓜、黃瓜、茄子靠嫁接栽培的分別達(dá)到l00%、90%、96%，每年大約嫁接10多億棵。從1986年起，日本開(kāi)始了對(duì)嫁接機(jī)器人的研究，以日本“生物系特定產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究推進(jìn)機(jī)構(gòu)”為主，一些大的農(nóng)業(yè)機(jī)械制造商參加了研究開(kāi)發(fā)， 其成果已開(kāi)始在一些農(nóng)協(xié)的育苗中心使用。由于看到了蔬菜嫁接自動(dòng)化及嫁接機(jī)器人技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的廣闊前景，日本一些實(shí)力雄厚的廠家如YANM A、M 1TSUBISHI等也競(jìng)相研究開(kāi)發(fā)自己的嫁接機(jī)器人，嫁接對(duì)象涉及西瓜、黃瓜、西紅柿等。日本研制開(kāi)發(fā)的嫁接機(jī)有較高的自動(dòng)化水平，但機(jī)器體積龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴。20世紀(jì)90年代初，韓國(guó)也開(kāi)始了對(duì)自動(dòng)化嫁接技術(shù)的研究，但其研究開(kāi)發(fā)的技術(shù)，只是完成部分嫁接作業(yè)的機(jī)械操作，自動(dòng)化水平較低，速度慢，而且對(duì)砧、穗木苗的粗細(xì)程度有較嚴(yán)格的要求，不適于工廠化的大規(guī)模嫁接生產(chǎn)。在歐洲的意大利、法國(guó)、荷蘭等農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，蔬菜的嫁接育苗相當(dāng)普遍，大規(guī)模的工廠化育苗中心每年向用戶提供嫁接苗。但這些國(guó)家尚無(wú)自己的嫁接機(jī)技術(shù)和產(chǎn)品，嫁接作業(yè)大部分停留在手工嫁接的水平上，極少地方使用日本的嫁接機(jī)器。
我國(guó)蔬菜嫁接機(jī)研究現(xiàn)狀。嫁接栽培技術(shù)已在我國(guó)日光溫室、大棚等設(shè)施瓜類(lèi)蔬菜生產(chǎn)中得到推廣應(yīng)用。但到目前為止，我國(guó)蔬菜嫁接都是采用人工方法，瓜類(lèi)蔬菜的手工嫁接， 有靠接、插接等方法。蔬菜嫁接是一項(xiàng)時(shí)間緊迫、作業(yè)量浩大的工作。例如，栽培1畝地黃瓜需要3500～4000株苗，而幼苗適于嫁接的時(shí)間只有3～5天，一個(gè)熟練的操作者平均每分鐘只能嫁接l～2株。為爭(zhēng)取速度，加快進(jìn)度，人們需要長(zhǎng)時(shí)間地連續(xù)嫁接，甚至通宵達(dá)旦地工作。嫁接苗的砧木苗直徑在3～4 毫米左右，穗木苗直徑只有l(wèi)～2毫米，加之幼苗脆嫩細(xì)弱，所以嫁接起來(lái)很耗費(fèi)精力。而且，每個(gè)人所掌握的嫁接技術(shù)要領(lǐng)、手法及熟練程度不同，難以保證高的嫁接質(zhì)量和高的成活率。由于費(fèi)工費(fèi)時(shí)，在有些地區(qū)，又出現(xiàn)了放棄嫁接栽培的現(xiàn)象，取而代之的是大量施用農(nóng)藥、殺蟲(chóng)劑、殺菌劑。這樣不但造成了浪費(fèi)， 更嚴(yán)重的是污染了蔬菜，破壞了環(huán)境，對(duì)人類(lèi)健康構(gòu)成威脅。蔬菜的手工嫁接效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、嫁接苗成活率低，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的要求。因此，在我國(guó)發(fā)展機(jī)械化、自動(dòng)化的嫁接技術(shù)勢(shì)在必行。目前，我國(guó)主要有兩種蔬菜嫁接機(jī)。一種是由長(zhǎng)春裕豐自動(dòng)化技術(shù)責(zé)任有限公司與中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)合作，利用日本、韓國(guó)專(zhuān)利技術(shù)研制了“ 蔬菜半自動(dòng)嫁接機(jī)”，主要用于黃瓜苗、西葫蘆苗和西瓜苗嫁接，也可用于番茄苗、茄子苗嫁接。它采用的是靠接法。先取出砧木苗，置于嫁接機(jī)左側(cè)的壓苗片中。然后從育苗穴盤(pán)中取出接穗苗，置于嫁接機(jī)右側(cè)的壓苗片中。機(jī)器啟動(dòng)后，自動(dòng)進(jìn)行夾苗、切口、結(jié)合等動(dòng)作，并用嫁接夾從右側(cè)夾住已嫁接的苗子。最后取出嫁接苗，栽植在預(yù)備好的苗床中。如果有3～4人配合，嫁接速度可大大提高最快每小時(shí)可嫁接540株，比手工嫁接效率提高數(shù)倍，成活率達(dá)90%。另一種是由中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院農(nóng)業(yè)機(jī)械化系張鐵中副教授研制的一種智能全自動(dòng)蔬菜嫁接機(jī)。該機(jī)由計(jì)算機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)了砧木和接穗取苗(用穴盤(pán)育苗)、切割、結(jié)合、固定和擺放等嫁接全過(guò)程的自動(dòng)化操作，在體積、重量、嫁接速度和性能等方面的指標(biāo)，均達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，獲得了國(guó)家專(zhuān)利。它每小時(shí)可嫁接1000株苗，克服了手工嫁接速度慢、費(fèi)工費(fèi)時(shí)和嫁接成活率低的缺點(diǎn)，可用于保護(hù)地黃瓜嫁接，也可用于茄子等其他蔬菜嫁接。但是這個(gè)機(jī)構(gòu)使用穴盤(pán)育苗苗木成活率不高，本次設(shè)計(jì)采用營(yíng)養(yǎng)缽育苗成活率也高于穴盤(pán)育苗。
1.3 苗木傳輸系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀
目前在蔬菜種植中，由于營(yíng)養(yǎng)缽育苗在移栽時(shí)對(duì)幼苗無(wú)損傷，所以有取代傳統(tǒng)穴盤(pán)育苗的趨勢(shì)。目前大部分采用營(yíng)養(yǎng)缽育苗，采用傳感器配合帶式輸送機(jī)的傳輸裝置，穴盤(pán)傳輸?shù)姆绞街饾u被淘汰。
1.4 帶式輸送機(jī)的概述
1.4.1 帶式輸送機(jī)的應(yīng)用
帶式輸送機(jī)是連續(xù)運(yùn)輸機(jī)的一種，連續(xù)運(yùn)輸機(jī)是固定式或運(yùn)移式起重運(yùn)輸機(jī)中主要類(lèi)型之一，其運(yùn)輸特點(diǎn)是形成裝載點(diǎn)到裝載點(diǎn)之間的連續(xù)物料流，靠連續(xù)物料流的整體運(yùn)動(dòng)來(lái)完成物流從裝載點(diǎn)到卸載點(diǎn)的輸送。在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通等各企業(yè)中，連續(xù)運(yùn)輸機(jī)是生產(chǎn)過(guò)程中組成有節(jié)奏的流水作業(yè)運(yùn)輸線不可缺少的組成部分。
連續(xù)運(yùn)輸機(jī)可分為：
（1）具有撓性牽引物件的輸送機(jī)，如帶式輸送機(jī)，板式輸送機(jī)，刮板輸送機(jī)，斗式輸送機(jī)、自動(dòng)扶梯及架空索道等；
（2）不具有撓性牽引物件的輸送機(jī)，如螺旋輸送機(jī)、振動(dòng)輸送機(jī)等；
（3）管道輸送機(jī)(流體輸送)，如氣力輸送裝置和液力輸送管道。
其中帶輸送機(jī)是連續(xù)運(yùn)輸機(jī)中是使用最廣泛的，帶式輸送機(jī)運(yùn)行可靠，輸送量大，輸送距離長(zhǎng)，維護(hù)簡(jiǎn)便，適應(yīng)于冶金煤炭，機(jī)械電力，輕工，建材，糧食等各個(gè)部門(mén)。
1.4.2 帶式輸送機(jī)的分類(lèi)
帶式輸送機(jī)分類(lèi)方法有多種，按運(yùn)輸物料的輸送帶結(jié)構(gòu)可分成兩類(lèi)，一類(lèi)是普通型帶式輸送機(jī)，這類(lèi)帶式輸送機(jī)在輸送帶運(yùn)輸物料的過(guò)程中，上帶呈槽形，下帶呈平形，輸送帶有托輥托起，輸送帶外表幾何形狀均為平面；另外一類(lèi)是特種結(jié)構(gòu)的帶式輸送機(jī)，各有各的輸送特點(diǎn)。其簡(jiǎn)介如下：
1.4.3 各式輸送機(jī)的特點(diǎn)
（1）QD80輕型固定式帶輸送機(jī) QD80輕型固定式帶輸送機(jī)與TDⅡ型相比，其帶較薄、載荷也較輕，運(yùn)距一般不超過(guò)100m，電機(jī)容量不超過(guò)22kw。
（2） 它屬于高強(qiáng)度帶式輸送機(jī)，其輸送帶的帶芯中有平行的細(xì)鋼繩，一臺(tái)運(yùn)輸機(jī)運(yùn)距可達(dá)幾公里到幾十公里。
（3）U形帶式輸送機(jī) 它又稱為槽形帶式輸送機(jī)，其明顯特點(diǎn)是將普通帶式輸送機(jī)的槽形托輥角由提高到使輸送帶成U形。這樣一來(lái)輸送帶與物料間產(chǎn)生擠壓，導(dǎo)致物料對(duì)膠帶的摩擦力增大，從而輸送機(jī)的運(yùn)輸傾角可達(dá)25°。
（4）管形帶式輸送機(jī) U形帶式輸送帶進(jìn)一步的成槽，最后形成一個(gè)圓管狀，即為管形帶式輸送機(jī)，因?yàn)檩斔蛶П痪沓梢粋€(gè)圓管，故可以實(shí)現(xiàn)閉密輸送物料，可明顯減輕粉狀物料對(duì)環(huán)境的污染，并且可以實(shí)現(xiàn)彎曲運(yùn)行。
（5）氣墊式帶輸送機(jī) 其輸送帶不是運(yùn)行在托輥上的，而是在空氣膜(氣墊)上運(yùn)行，省去了托輥，用不動(dòng)的帶有氣孔的氣室盤(pán)形槽和氣室取代了運(yùn)行的托輥，運(yùn)動(dòng)部件的減少，總的等效質(zhì)量減少，阻力減小，效率提高，并且運(yùn)行平穩(wěn)，可提高帶速。但一般其運(yùn)送物料的塊度不超過(guò)300mm。增大物流斷面的方法除了用托輥把輸送帶強(qiáng)壓成槽形外，也可以改變輸送帶本身，把輸送帶的運(yùn)載面做成垂直邊的，并且?guī)в袡M隔板。一般把垂直側(cè)擋邊作成波狀，故稱為波狀帶式輸送機(jī)，這種機(jī)型適用于大傾角，傾角在30°以上，最大可達(dá)90°。
（6）壓帶式帶輸送機(jī) 它是用一條輔助帶對(duì)物料施加壓力。這種輸送機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是：輸送物料的最大傾角可達(dá)90°，運(yùn)行速度可達(dá)6m/s，輸送能力不隨傾角的變化而變化，可實(shí)現(xiàn)松散物料和有毒物料的密閉輸送。其主要缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、輸送帶的磨損增大和能耗較大。
（7）鋼繩牽引帶式輸送機(jī) 它是無(wú)際繩運(yùn)輸與帶式運(yùn)輸相結(jié)合的產(chǎn)物，既具有鋼繩的高強(qiáng)度、牽引靈活的特點(diǎn)，又具有帶式運(yùn)輸?shù)倪B續(xù)、柔性的優(yōu)點(diǎn)。
1.4.4 帶式運(yùn)輸機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀
目前帶式輸送機(jī)已廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門(mén)，近年來(lái)在露天礦和地下礦的聯(lián)合運(yùn)輸系統(tǒng)中帶式輸送機(jī)又成為重要的組成部分。主要有：鋼繩芯帶式輸送機(jī)、鋼繩牽引膠帶輸送機(jī)和排棄場(chǎng)的連續(xù)輸送設(shè)施等。
這些輸送機(jī)的特點(diǎn)是輸送能力大(可達(dá)30000t/h)，適用范圍廣(可運(yùn)送礦石，煤炭，巖石和各種粉狀物料，特定條件下也可以運(yùn)人)，安全可靠，自動(dòng)化程度高，設(shè)備維護(hù)檢修容易，爬坡能力大(可達(dá)16°)，經(jīng)營(yíng)費(fèi)用低，由于縮短運(yùn)輸距離可節(jié)省基建投資。
目前，帶式輸送機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)是：大運(yùn)輸能力、大帶寬、大傾角、增加單機(jī)長(zhǎng)度和水平轉(zhuǎn)彎，合理使用膠帶張力，降低物料輸送能耗，清理膠帶的最佳方法等。我國(guó)已于1978年完成了鋼繩芯帶式輸送機(jī)的定型設(shè)計(jì)。鋼繩芯帶式輸送機(jī)的適用范圍：
（1）適用于環(huán)境溫度一般為°°C；在寒冷地區(qū)驅(qū)動(dòng)站應(yīng)有采暖設(shè)施；
（2）可做水平運(yùn)輸，傾斜向上(16°)和向下()運(yùn)輸，也可以轉(zhuǎn)彎運(yùn)輸；運(yùn)輸距離長(zhǎng)，單機(jī)輸送可達(dá)15km；
（3）可露天鋪設(shè)，運(yùn)輸線可設(shè)防護(hù)罩或設(shè)通廊；
（4）輸送帶伸長(zhǎng)率為普通帶的1/5左右；其使用壽命比普通膠帶長(zhǎng)；其成槽性好；運(yùn)輸距離大。
1.4.5 帶式運(yùn)輸機(jī)的工作原理
帶式輸送機(jī)又稱膠帶運(yùn)輸機(jī)，其主要部件是輸送帶，亦稱為膠帶，輸送帶兼作牽引機(jī)構(gòu)和承載機(jī)構(gòu)。帶式輸送機(jī)組成及工作原理如圖1-1所示，它主要包括一下幾個(gè)部分：輸送帶(通常稱為膠帶)、托輥及中間架、滾筒拉緊裝置、制動(dòng)裝置、清掃裝置和卸料裝置等。
圖1-1 帶式輸送機(jī)簡(jiǎn)圖
1-張緊裝置 2-裝料裝置 3-犁形卸料器 4-槽形托輥
5-輸送帶 6-機(jī)架 7-動(dòng)滾筒 8-卸料器
9-清掃裝置 10-平行托輥 11-空段清掃器 12-清掃器
輸送帶1繞經(jīng)傳動(dòng)滾筒2和機(jī)尾換向滾筒3形成一個(gè)無(wú)極的環(huán)形帶。輸送帶的上、下兩部分都支承在托輥上。拉緊裝置5給輸送帶以正常運(yùn)轉(zhuǎn)所需要的拉緊力。工作時(shí)，傳動(dòng)滾筒通過(guò)它和輸送帶之間的摩擦力帶動(dòng)輸送帶運(yùn)行。物料從裝載點(diǎn)裝到輸送帶上，形成連續(xù)運(yùn)動(dòng)的物流，在卸載點(diǎn)卸載。一般物料是裝載到上帶(承載段)的上面，在機(jī)頭滾筒(在此，即是傳動(dòng)滾筒)卸載，利用專(zhuān)門(mén)的卸載裝置也可在中間卸載。
普通型帶式輸送機(jī)的機(jī)身的上帶是用槽形托輥支撐，以增加物流斷面積，下帶為返回段(不承載的空帶)一般下托輥為平托輥。帶式輸送機(jī)可用于水平、傾斜和垂直運(yùn)輸。對(duì)于普通型帶式輸送機(jī)傾斜向上運(yùn)輸，其傾斜角不超過(guò)18°，向下運(yùn)輸不超過(guò)15°。
輸送帶是帶式輸送機(jī)部件中最昂貴和最易磨損的部件。當(dāng)輸送磨損性強(qiáng)的物料時(shí)，如鐵礦石等，輸送帶的耐久性要顯著降低。
提高傳動(dòng)裝置的牽引力可以從以下三個(gè)方面考慮：
（1）增大拉緊力。增加初張力可使輸送帶在傳動(dòng)滾筒分離點(diǎn)的張力增加，此法提高牽引力雖然是可行的。但因增大必須相應(yīng)地增大輸送帶斷面，這樣導(dǎo)致傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)尺寸加大，是不經(jīng)濟(jì)的。故設(shè)計(jì)時(shí)不宜采用。但在運(yùn)轉(zhuǎn)中由于運(yùn)輸帶伸長(zhǎng)，張力減小，造成牽引力下降，可以利用拉緊裝置適當(dāng)?shù)卦龃蟪鯊埩Γ瑥亩龃?，以提高牽引力?
（2）增加圍包角對(duì)需要牽引力較大的場(chǎng)合，可采用雙滾筒傳動(dòng)，以增大圍包角。
（3）增大摩擦系數(shù)其具體措施可在傳動(dòng)滾筒上覆蓋摩擦系數(shù)較大的襯墊，以增大摩擦系數(shù)。
通過(guò)對(duì)上述傳動(dòng)原理的闡述可以看出，增大圍包角是增大牽引力的有效方法。故在傳動(dòng)中擬采用這種方法。
1.4.6 帶式運(yùn)輸機(jī)的機(jī)構(gòu)和布置形式
（1） 帶式輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)
帶式輸送機(jī)主要由以下部件組成：頭架、驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)滾筒、尾架、托輥、中間架、尾部改向裝置、卸載裝置、清掃裝置、安全保護(hù)裝置等。
輸送帶是帶式輸送機(jī)的承載構(gòu)件，帶上的物料隨輸送帶一起運(yùn)行，物料根據(jù)需要可以在輸送機(jī)的端部和中間部位卸下。輸送帶用旋轉(zhuǎn)的托棍支撐，運(yùn)行阻力小。帶式輸送機(jī)可沿水平或傾斜線路布置。使用光面輸送帶沿傾斜線路布置時(shí)，不同物料的最大運(yùn)輸傾角是不同的，如下表1-1所示：
表1-1 不同物料的最大運(yùn)角
物料種類(lèi)
角度
物料種類(lèi)
角度
煤塊
18°
篩分后的石灰石
12°
煤塊
20°
干沙
15°
篩分后的焦碳
17°
未篩分的石塊
18°
0—350mm礦石
16°
水泥
20°
0—200mm油田頁(yè)巖
22°
干松泥土
20°
由于帶式輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了其具有優(yōu)良性能，主要表現(xiàn)在：運(yùn)輸能力大，且工作阻力小，耗電量低，約為刮板輸送機(jī)的1/3到1/5；由于物料同輸送機(jī)一起移動(dòng)，同刮板輸送機(jī)比較，物料破碎率小；帶式輸送機(jī)的單機(jī)運(yùn)距可以很長(zhǎng)，與刮板輸送機(jī)比較，在同樣運(yùn)輸能力及運(yùn)距條件下，其所需設(shè)備臺(tái)數(shù)少，轉(zhuǎn)載環(huán)節(jié)少，節(jié)省設(shè)備和人員，并且維護(hù)比較簡(jiǎn)單。由于輸送帶成本高且易損壞，故與其它設(shè)備比較，初期投資高且不適應(yīng)輸送有尖棱的物料。
輸送機(jī)年工作時(shí)間一般取4500-5500小時(shí)。當(dāng)二班工作和輸送剝離物，且輸送環(huán)節(jié)較多，宜取下限；當(dāng)三班工作和輸送環(huán)節(jié)少的礦石輸送，并有儲(chǔ)倉(cāng)時(shí)，取上限為宜。
（2）布置方式
電動(dòng)機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器、減速器帶動(dòng)傳動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)或其他驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，借助于滾筒或其他驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與輸送帶之間的摩擦力，使輸送帶運(yùn)動(dòng)。帶式輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式按驅(qū)動(dòng)裝置可分為單點(diǎn)驅(qū)動(dòng)方式和多點(diǎn)驅(qū)動(dòng)方式兩種。
通用固定式輸送帶輸送機(jī)多采用單點(diǎn)驅(qū)動(dòng)方式，即驅(qū)動(dòng)裝置集中的安裝在輸送機(jī)長(zhǎng)度的某一個(gè)位置處，一般放在機(jī)頭處。單點(diǎn)驅(qū)動(dòng)方式按傳動(dòng)滾筒的數(shù)目分，可分為單滾筒和雙滾筒驅(qū)動(dòng)。對(duì)每個(gè)滾筒的驅(qū)動(dòng)又可分為單電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和多電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。因單點(diǎn)驅(qū)動(dòng)方式最常用，凡是沒(méi)有指明是多點(diǎn)驅(qū)動(dòng)方式的，即為單驅(qū)動(dòng)方式，故一般對(duì)單點(diǎn)驅(qū)動(dòng)方式，“單點(diǎn)”兩字省略。
單筒、單電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方式最簡(jiǎn)單，在考慮驅(qū)動(dòng)方式時(shí)應(yīng)是首選方式。在大運(yùn)量、長(zhǎng)距離的鋼繩芯膠帶輸送機(jī)中往往采用多電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。帶式輸送機(jī)常見(jiàn)典型的布置方式如下表1-2所示：
表1-2 帶式輸送機(jī)典型布置方式
1.5 傳感器簡(jiǎn)介
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB7665-87對(duì)傳感器下的定義是：“能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成”。傳感器是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并能將檢測(cè)感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。
目前對(duì)傳感器尚無(wú)一個(gè)統(tǒng)一的分類(lèi)方法，但比較常用的有如下三種：
按傳感器的物理量分類(lèi)，可分為位移、力、速度、溫度、流量、氣體成份等傳感器
按傳感器工作原理分類(lèi)，可分為電阻、電容、電感、電壓、霍爾、光電、光柵、熱電偶等傳感器。
按傳感器輸出信號(hào)的性質(zhì)分類(lèi)，可分為：輸出為開(kāi)關(guān)量（“１”和"０”或“開(kāi)”和“關(guān)”）的開(kāi)關(guān)型傳感器；輸出為模擬型傳感器；輸出為脈沖或代碼的數(shù)字型傳感器。
帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)
第二章 帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)
2.1帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算
2.1.1 已知原始數(shù)據(jù)及工作條件
帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算，應(yīng)具有下列原始數(shù)據(jù)及工作條件資料
（1）物料的名稱和輸送能力：
（2）物料的性質(zhì)：
粒度大小，最大粒度和粗度組成情況；
堆積密度；
動(dòng)堆積角、靜堆積角，溫度、濕度、粒度和磨損性等。
（3）工作環(huán)境、露天、室內(nèi)、干燥、潮濕和灰塵多少等；
（4）卸料方式和卸料裝置形式；
（5）給料點(diǎn)數(shù)目和位置；
（6）輸送機(jī)布置形式和尺寸，即輸送機(jī)系統(tǒng)（單機(jī)或多機(jī)）綜合布置形式、地形條件和供電情況。輸送距離、上運(yùn)或下運(yùn)、提升高度、最大傾角等；
（7）裝置布置形式，是否需要設(shè)置制動(dòng)器。
原始參數(shù)和工作條件
（1）輸送物料： 營(yíng)養(yǎng)缽
（2）物料特性： 1）塊度：0～80mm
2）散裝密度：0.099t/
3）在輸送帶上堆積角：ρ=0°
4）物料溫度：<50℃
（3）工作環(huán)境：室內(nèi)
（4）輸送系統(tǒng)及相關(guān)尺寸： （1）運(yùn)距：3m
（2）傾斜角：β=0°
（3）最大運(yùn)量:0.18t/h
初步確定輸送機(jī)布置形式，如圖2-1所示：
圖2-1 傳動(dòng)系統(tǒng)圖
2.1.2 計(jì)算步驟
2.1.2.1 帶寬的確定:
按給定的工作條件,取堆積角為0°.
堆積密度按99kg/;
輸送機(jī)的工作傾角β=0°;
帶式輸送機(jī)的最大運(yùn)輸能力計(jì)算公式為
（2.2-1）
式中：——輸送量（；
——帶速（；
——物料堆積密度（）；
在運(yùn)行的輸送帶上物料的最大堆積面積,
K----輸送機(jī)的傾斜系數(shù)
帶速選擇原則：
(1)輸送量大、輸送帶較寬時(shí)，應(yīng)選擇較高的帶速。
(2)較長(zhǎng)的水平輸送機(jī)，應(yīng)選擇較高的帶速；輸送機(jī)傾角愈大，輸送距離愈短，則帶速應(yīng)愈低。
(3)物料易滾動(dòng)、粒度大、磨琢性強(qiáng)的，或容易揚(yáng)塵的以及環(huán)境衛(wèi)生條件要求較高的，宜選用較低帶速。
(4)一般用于給了或輸送粉塵量大時(shí)，帶速可取0.8m/s~1m/s；或根據(jù)物料特性和工藝要求決定。
(5)人工配料稱重時(shí)，帶速不應(yīng)大于1.25m/s。
(6)采用犁式卸料器時(shí)，帶速不宜超過(guò)2.0m/s。
(7)采用卸料車(chē)時(shí)，帶速一般不宜超過(guò)2.5m/s；當(dāng)輸送細(xì)碎物料或小塊料時(shí)，允許帶速為3.15m/s。
(8)有計(jì)量秤時(shí)，帶速應(yīng)按自動(dòng)計(jì)量秤的要求決定。
(9)輸送成品物件時(shí)，帶速一般小于1.25m/s。
帶速與帶寬、輸送能力、物料性質(zhì)、塊度和輸送機(jī)的線路傾角有關(guān).當(dāng)輸送機(jī)向上運(yùn)輸時(shí)，傾角大，帶速應(yīng)低；下運(yùn)時(shí)，帶速更應(yīng)低；水平運(yùn)輸時(shí)，可選擇高帶速.帶速的確定還應(yīng)考慮輸送機(jī)卸料裝置類(lèi)型，當(dāng)采用犁式卸料車(chē)時(shí)，帶速不宜超過(guò)3.15m/s.。
表2-1傾斜系數(shù)k選用表
傾角(°)
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
k
1.00
0.99
0.98
0.97
0.95
0.93
0.91
0.89
0.85
0.81
輸送機(jī)的工作傾角=0°;
查DTⅡ帶式輸送機(jī)選用手冊(cè)（表2-1）(此后凡未注明均為該書(shū))得k=1
按給定的工作條件,取堆積角為0°;
堆積密度為99kg/;
考慮工作條件取帶速為0.6m/s;
將參數(shù)值代入上式, 可得到為保證給定的運(yùn)輸能力,帶上必須具有的的截面積
因?yàn)闋I(yíng)養(yǎng)缽是直徑且重量較輕,所以我們確定選用帶寬B=500mm,CC-56棉帆布輸送帶
CC-56棉帆布輸送帶的技術(shù)規(guī)格：
帶厚6.0mm;
輸送帶質(zhì)量5.44Kg/m.
2.1.2.2輸送帶寬度的核算
由于營(yíng)養(yǎng)缽直徑，小于帶寬500mm，故，輸送帶寬滿足輸送要求。
2.1.3 圓周驅(qū)動(dòng)力
2.1.3.1 計(jì)算公式
1）所有長(zhǎng)度（包括L〈80m）
傳動(dòng)滾筒上所需圓周驅(qū)動(dòng)力為輸送機(jī)所有阻力之和，可用式（2.3-1）計(jì)算：
（2.3-1）
式中——主要阻力，N；
——附加阻力，N；
——特種主要阻力，N；
——特種附加阻力，N；
——傾斜阻力，N。
五種阻力中，、是所有輸送機(jī)都有的，其他三類(lèi)阻力，根據(jù)輸送機(jī)側(cè)型及附件裝設(shè)情況定，由設(shè)計(jì)者選擇。
2.1.3.2 主要阻力計(jì)算
輸送機(jī)的主要阻力是物料及輸送帶移動(dòng)和承載分支及回程分支托輥旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生阻力的總和?？捎檬剑?.4-4）計(jì)算：
（2.4-4）
式中——模擬摩擦系數(shù)，根據(jù)工作條件及制造安裝水平?jīng)Q定，一般可按表查取。
——輸送機(jī)長(zhǎng)度（頭尾滾筒中心距），m；
——重力加速度；
初步選定托輥為平行托輥，上托輥間距＝1m，下托輥間距 ＝2m。
——承載分支托輥組每米長(zhǎng)度旋轉(zhuǎn)部分重量，kg/m，用式（2.4-5）計(jì)算
（2.4-5）
其中——承載分支每組托輥旋轉(zhuǎn)部分重量，kg；
——承載分支托輥間距，m；
托輥已經(jīng)選好，知
計(jì)算：==11.6 kg/m
——回程分支托輥組每米長(zhǎng)度旋轉(zhuǎn)部分質(zhì)量，kg/m，用式（2.3-6）計(jì)算：
（2.3-6）
其中——回程分支每組托輥旋轉(zhuǎn)部分質(zhì)量
——回程分支托輥間距，m；
kg
計(jì)算：==5.2 kg/m
——每米長(zhǎng)度輸送物料質(zhì)量
=kg/m
——每米長(zhǎng)度輸送帶質(zhì)量，kg/m，=5.44kg/m
=0.02×3×9.8×[11.6+5.2+（2×5.44+0.083）×cos0°]=9.8784 N
運(yùn)行阻力系數(shù)f值應(yīng)根據(jù)表2-5選取。取=0.02。
表2-5 阻力系數(shù)f
輸送機(jī)工況
工作條件和設(shè)備質(zhì)量良好，帶速低，物料內(nèi)摩擦較小
0.02～0.023
工作條件和設(shè)備質(zhì)量一般，帶速較高，物料內(nèi)摩擦較大
0.025～0.030
工作條件惡劣、多塵低溫、濕度大，設(shè)備質(zhì)量較差，托輥成槽角大于35°
0.035～0.045
2.1.3.3 主要特種阻力計(jì)算
主要特種阻力包括托輥前傾的摩擦阻力和被輸送物料與導(dǎo)料槽攔板間的摩擦阻力兩部分，由于這次設(shè)計(jì)運(yùn)輸機(jī)沒(méi)有導(dǎo)料槽，托輥為水平托輥，故主要特種阻力為0。
2.1.3.4 附加特種阻力計(jì)算
附加特種阻力包括輸送帶清掃器摩擦阻力和卸料器摩擦阻力等部分，由于本次設(shè)計(jì)的輸送機(jī)沒(méi)有清掃器，卸料器，所以附加特種阻力為0 。
2.1.3.5 傾斜阻力計(jì)算
傾斜阻力按下式計(jì)算：
（2.3-13）
式中：因?yàn)槭潜据斔蜋C(jī)水平運(yùn)輸，所有H=0
=0
由式=9.8784+0+0+0+0+0=9.8784N
2.1.4傳動(dòng)功率計(jì)算
2.1.4.1 傳動(dòng)軸功率（）計(jì)算
傳動(dòng)滾筒軸功率（）按式（2.4-1）計(jì)算：
（2.4-1）
2.1.4.2 電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算
電動(dòng)機(jī)功率，按式（2.4-2）計(jì)算：
（2.4-2）
式中——傳動(dòng)效率，一般在0.85~0.95之間選??；
——聯(lián)軸器效率；
每個(gè)機(jī)械式聯(lián)軸器效率：=0.98
液力耦合器器：=0.96；
——減速器傳動(dòng)效率，按每級(jí)齒輪傳動(dòng)效率.為0.98計(jì)算；
二級(jí)減速機(jī)：=0.98×0.98=0.96
三級(jí)減速機(jī)：=0.98×0.98×0.98=0.94
——電壓降系數(shù)，一般取0.90~0.95。
——多電機(jī)功率不平衡系數(shù)，一般取，單驅(qū)動(dòng)時(shí)，。
根據(jù)計(jì)算出的值，查電動(dòng)機(jī)型譜，按就大不就小原則選定電動(dòng)機(jī)功率。
由式（2.5-1）==0.0059W
由式（2.5-2）
=2=0.014w
選用型號(hào): 20SY006-J1齒輪減速永磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)
額定電壓/V: 27
額定電流/A: 0.16
軸端輸出|減速比: 96.58
軸端輸出|額定轉(zhuǎn)速/(r/min): 37～48
軸端輸出|額定轉(zhuǎn)矩/(N·m): 0.147
2.1.5 輸送帶張力計(jì)算
輸送帶張力在整個(gè)長(zhǎng)度上是變化的，影響因素很多，為保證輸送機(jī)上午正常運(yùn)行，輸送帶張力必須滿足以下兩個(gè)條件：
（1）在任何負(fù)載情況下，作用在輸送帶上的張力應(yīng)使得全部傳動(dòng)滾筒上的圓周力是通過(guò)摩擦傳遞到輸送帶上，而輸送帶與滾筒間應(yīng)保證不打滑；
（2）作用在輸送帶上的張力應(yīng)足夠大，使輸送帶在兩組托輥間的垂度小于一定值。
2.1.5.1 輸送帶不打滑條件校核
圓周驅(qū)動(dòng)力通過(guò)摩擦傳遞到輸送帶上（見(jiàn)圖2-3）
圖2-3作用于輸送帶的張力
如圖4所示，輸送帶在傳動(dòng)滾簡(jiǎn)松邊的最小張力應(yīng)滿足式(28)的要求。
傳動(dòng)滾筒傳遞的最大圓周力。動(dòng)載荷系數(shù)；對(duì)慣性小、起制動(dòng)平穩(wěn)的輸送機(jī)可取較小值;否則，就應(yīng)取較大值。取1.5
——傳動(dòng)滾筒與輸送帶間的摩擦系數(shù)，見(jiàn)表2-7
表2-7 傳動(dòng)滾筒與輸送帶間的摩擦系數(shù)
工作條件
光面滾筒
膠面滾筒
清潔干燥
0.25～0.03
0.40
環(huán)境潮濕
0.10～0.15
0.25～0.35
潮濕粘污
0.05
0.20
取=1.5，由式 =1.5×9.8784=14.81N
對(duì)常用C==1.97
該設(shè)計(jì)取=0.05；=470。
=1.979.8784=18.77N
2.1.5.2 輸送帶下垂度校核
為了限制輸送帶在兩組托輥間的下垂度，作用在輸送帶上任意一點(diǎn)的最小張力，需按式（2.5-1）和（2.5-2）進(jìn)行驗(yàn)算。
承載分支 (2.5-1)
回程分支 （2.5-2）
式中——允許最大垂度，一般0.01；
——承載上托輥間距（最小張力處）；
——回程下托輥間距（最小張力處）。
取=0.01 由式（2.5-2）得：
=676.56N
N
2.1.6傳動(dòng)滾筒最大扭矩計(jì)算
單驅(qū)動(dòng)時(shí),傳動(dòng)滾筒的最大扭矩按式（2.7.1）計(jì)算：
（2.7.1）
式中D——傳動(dòng)滾筒的直徑（mm）。
雙驅(qū)動(dòng)時(shí),傳動(dòng)滾筒的最大扭矩按式（2.7.2）計(jì)算：
（2.7.2）
初選傳動(dòng)滾筒直徑為240mm,則傳動(dòng)滾筒的最大扭矩為:
==1.18
2.1.7 拉緊力計(jì)算
查〈〈機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)〉〉初步選定螺旋拉緊裝置。
2.1.8繩芯輸送帶強(qiáng)度校核計(jì)算
繩芯要求的縱向拉伸強(qiáng)度按式（2.9-1）計(jì)算；
（2.9-1）
式中——靜安全系數(shù)，一般=710。運(yùn)行條件好，傾角好，強(qiáng)度低取小值；反之，取大值。
輸送帶的最大張力204 N
選為7,由式（2.10-1）
N/mm
可選輸送帶為CC-56,即滿足要求.。
2.2 驅(qū)動(dòng)裝置的選用與設(shè)計(jì)
帶式輸送機(jī)的負(fù)載是一種典型的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，而且不可避免地要帶負(fù)荷起動(dòng)和制動(dòng)。電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)特性與負(fù)載的起動(dòng)要求不相適應(yīng)在帶式輸送機(jī)上比較突出，一方面為了保證必要的起動(dòng)力矩，電機(jī)起動(dòng)時(shí)的電流要比額定運(yùn)行時(shí)的電流大6～7倍，要保證電動(dòng)機(jī)不因電流的沖擊過(guò)熱而燒壞，電網(wǎng)不因大電流使電壓過(guò)分降低，這就要求電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)要盡量快，即提高轉(zhuǎn)子的加速度，使起動(dòng)過(guò)程不超過(guò)3～5s。驅(qū)動(dòng)裝置是整個(gè)皮帶輸送機(jī)的動(dòng)力來(lái)源，它由電動(dòng)機(jī)、偶合器，減速器 、聯(lián)軸器、傳動(dòng)滾筒組成。驅(qū)動(dòng)滾筒由一臺(tái)或兩臺(tái)電機(jī)通過(guò)各自的聯(lián)軸器、減速器、和鏈?zhǔn)铰?lián)軸器傳遞轉(zhuǎn)矩給傳動(dòng)滾筒。
減速器有二級(jí)、三級(jí)及多級(jí)齒輪減速器，第一級(jí)為直齒圓錐齒輪減速傳動(dòng)，第二、三級(jí)為斜齒圓柱齒輪降速傳動(dòng)，聯(lián)接電機(jī)和減速器的連軸器有兩種，一是彈性聯(lián)軸器，一種是液力聯(lián)軸器。為此，減速器的錐齒輪也有兩種；用彈性聯(lián)軸器時(shí)，用第一種錐齒輪，軸頭為平鍵連接；用液力偶合器時(shí)，用第二種錐齒輪，軸頭為花鍵齒輪聯(lián)接。
傳動(dòng)滾筒采用焊接結(jié)構(gòu)，主軸承采用調(diào)心軸承，傳動(dòng)滾筒的機(jī)架與電機(jī)、減速器的機(jī)架均安裝在固定大底座上面，電動(dòng)機(jī)可安裝在機(jī)頭任一側(cè)。
2.2.1 電機(jī)的選用
電動(dòng)機(jī)功率，按式（2.4-2）計(jì)算：
（2.4-2）
式中——傳動(dòng)效率，一般在0.85~0.95之間選??；
——聯(lián)軸器效率；
每個(gè)機(jī)械式聯(lián)軸器效率：=0.98
液力耦合器器：=0.96；
——減速器傳動(dòng)效率，按每級(jí)齒輪傳動(dòng)效率.為0.98計(jì)算；
二級(jí)減速機(jī)：=0.98×0.98=0.96
三級(jí)減速機(jī)：=0.98×0.98×0.98=0.94
——電壓降系數(shù)，一般取0.90~0.95。
——多電機(jī)功率不平衡系數(shù)，一般取，單驅(qū)動(dòng)時(shí)，。
根據(jù)計(jì)算出的值，查電動(dòng)機(jī)型譜，按就大不就小原則選定電動(dòng)機(jī)功率。
由式（2.5-1）==0.0059W
由式（2.5-2）=2=0.014w
選用型號(hào): 20SY006-J1齒輪減速永磁式直流伺服電動(dòng)機(jī)
額定電壓/V: 27
額定電流/A: 0.16
軸端輸出|減速比: 96.58
軸端輸出|額定轉(zhuǎn)速/(r/min): 37～48
軸端輸出|額定轉(zhuǎn)矩/(N·m): 0.147
2.2.2 聯(lián)軸器
本機(jī)采用LX2型彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器GB/T 5014-1985軸孔直徑30mm。
這種聯(lián)軸器與彈性套柱銷(xiāo)聯(lián)軸器很相似，但傳遞轉(zhuǎn)矩的能力很大，結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單，安裝、制造方便，耐久性好，也有一定的緩沖和吸振能力，允許被聯(lián)接兩軸有一定的軸向位移以及少量的徑向位移和角位移，適用于軸向竄動(dòng)較大、正反轉(zhuǎn)變化較多和起動(dòng)頻繁的場(chǎng)合。
2.3 帶式輸送機(jī)部件的選用
2.3.1 輸送帶
本機(jī)屬于輕型的運(yùn)輸機(jī)，對(duì)帶沒(méi)有太高要求，故選用面帆布帶，棉帆布價(jià)格低廉，且能達(dá)到要求。硫化（塑化）接頭具有承受拉力大，使用壽命長(zhǎng)，對(duì)滾筒表面不產(chǎn)生損害，接頭效率高達(dá)60%—95%的優(yōu)點(diǎn)，故采用硫化（塑化）接頭。
對(duì)于分層織物層芯輸送帶在硫化前，將其端部按帆布層數(shù)切成階梯狀，如下圖2-4所示：
圖2-4 分層織物層芯輸送帶的硫化接頭
然后將兩個(gè)端頭相互很好的粘合，用專(zhuān)用的硫化設(shè)備加壓加熱并保持一定的時(shí)間即可完成。其強(qiáng)度為原來(lái)強(qiáng)度的(i-1)/i3100%。其中i為帆布層數(shù)。
2.3.2 傳動(dòng)滾筒
傳動(dòng)滾筒是傳遞動(dòng)力的主要部件，它是依靠與輸送帶之間的摩擦力帶動(dòng)輸送帶運(yùn)行的部件。傳動(dòng)滾筒根據(jù)承載能力分為輕型、中型和重型三種。同一種滾筒直徑又有幾種不同的軸徑和中心跨距供選用。本機(jī)滾筒是根據(jù)唐冶TK型滾筒設(shè)計(jì)選用手冊(cè)制造其結(jié)構(gòu)示意圖如圖2-5所示：
傳動(dòng)滾筒長(zhǎng)度的確定. 查《唐冶TK型滾筒選用手冊(cè)》得：
其主要性能參數(shù)如表2-8所示：
表2-8傳動(dòng)滾筒參數(shù)表
mm
許用扭矩
許用合力
500
9
240
再查《唐冶TK型滾筒選用手冊(cè)》可得出滾筒長(zhǎng)度為550。
或者由經(jīng)驗(yàn)公式：
已知帶寬B＝500，傳動(dòng)滾筒直徑為240，滾筒長(zhǎng)度比膠帶寬略大，一般取
（50-100）
取500＋50＝550 與查表結(jié)果一致。
2.3.3 托輥
本次輸送物品營(yíng)養(yǎng)缽為件貨，故選取平行托輥，平行上托輥為DTⅡ01C1411，平行下托輥為DTⅡ01C2111。因?yàn)檩斔途嚯x為3m，故可不加調(diào)心托輥。
平形托輥由一個(gè)平直的輥?zhàn)訕?gòu)成，用于輸送件貨。
其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下：
平行托輥
托輥間距的布置應(yīng)遵循膠帶在托輥間所產(chǎn)生的撓度盡可能小的原則。膠帶在托輥間的撓度值一般不超過(guò)托輥間距的2.5％。在裝載處的上托輥間距應(yīng)小一些，一般的間距為300～600mm，而且必須選用緩沖托輥，下托輥間距可取2500～3000mm，或取為上托輥間距的兩倍。
2.3.4 制動(dòng)裝置
因?yàn)樵撦斔蜋C(jī)的設(shè)計(jì)為水平運(yùn)輸，所以不需要制動(dòng)裝置。
2.3.5 拉緊裝置
因本機(jī)長(zhǎng)為3m，小于100m，可選用螺旋式拉緊裝置，拉緊行程為200mm。拉近裝置示意圖：
螺旋式拉緊裝置
1-螺桿 2-滾筒 3-機(jī)架 4-可移動(dòng)的滾筒軸承座
2.4其他部件的選用
2.4.1 機(jī)架與中間架
機(jī)架式支承滾筒及承受輸送帶張力的裝置。
（1）機(jī)架有四種結(jié)構(gòu)如圖所示。可滿足帶寬500~1400㎜、傾角、圍包角多種形式的典型布置。并能與漏斗配套使用。
機(jī) 架
a.01機(jī)架：用于傾角的頭部傳動(dòng)及頭部卸料滾筒。選用時(shí)應(yīng)標(biāo)注角度。
b．02機(jī)架：用于傾角的尾部改向滾筒或中間卸料的傳動(dòng)滾筒。
c．03機(jī)架：用于傾角的頭部探頭滾筒或頭部卸料傳動(dòng)滾筒，圍包角小于或等于。
d．04機(jī)架：用于傳動(dòng)滾筒設(shè)在下分支的機(jī)架?？捎糜趩螡L筒傳動(dòng)，也可以用于雙滾筒傳動(dòng)（兩組機(jī)架配套使用)。圍包角大于或等于。
e．01，02機(jī)架適于帶寬500~1400mm；03，04機(jī)架適于帶寬800~1400mm。
(2).本系列機(jī)架適用于輸送帶強(qiáng)度范圍；CC-56棉帆布3~8層，NN-100~300尼龍帶及EP-100~300聚酯帶3~6層；鋼繩芯帶ST2000以下。
(3) 滾筒直徑范圍：200~1000mm。
(4) 中間架用于安裝托輥。標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度為6000mm，非標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度為3000~6000mm及凸凹弧段中間架；支腿有I型(無(wú)斜撐)、H型(有斜撐)兩種。中間架和中間架支腿全部采用螺栓聯(lián)接，便于運(yùn)輸和安裝。
中間架為螺栓聯(lián)接的快速拆裝支架，它由鋼管、H型支架、下托輥、和掛鉤式槽形托輥組成，是機(jī)器的非固定部分，鋼管作為可拆卸的機(jī)身，用彈性柱銷(xiāo)架設(shè)在H型支架的管座中。柱銷(xiāo)固裝在鋼管上，只是打入的位置適當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)鋼管，就能方便地從管座中抽出或放入。
中間架
槽形托輥軸的兩端加工成矩形，這樣就可以把單個(gè)滾筒放進(jìn)機(jī)架中，即可以定位又可以起到固定軸的作用。因?yàn)槠н\(yùn)輸機(jī)的滾筒很多，損壞的也經(jīng)常，當(dāng)輥?zhàn)有枰S修時(shí)，就可以快速取下，以便于維修和更換，對(duì)運(yùn)輸很小，提高了工作效率。這就是快速拆裝的特點(diǎn)。
中間架作為輸送機(jī)架的一部分，輸送機(jī)架的選型即決定了中間架的型式。
輸送機(jī)的機(jī)架隨輸送機(jī)類(lèi)型的不同而不同，有落地式和吊掛式，而落地式又有鋼架落地式和繩架落地式，吊掛式有鋼架調(diào)掛式和繩架吊掛式等種類(lèi)。本皮帶運(yùn)輸機(jī)是屬于DTⅡ型固定式，選用鋼架落地式機(jī)架。
該種機(jī)架機(jī)身機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，節(jié)省鋼材，安裝、拆卸方便，不易跑偏等特點(diǎn)。
2.4.2 電氣及安全保護(hù)裝置
安全保護(hù)裝置是在輸送機(jī)工作中出現(xiàn)故障能進(jìn)行監(jiān)測(cè)和報(bào)警的設(shè)備，可使輸送機(jī)系統(tǒng)安全生產(chǎn)，正常運(yùn)行，預(yù)防機(jī)械部分的損壞，保護(hù)操作人員的安全。此外，還便于集中控制和提高自動(dòng)化水平。
(1)電氣及安全保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)輸及使用等要求，應(yīng)符合有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或?qū)I(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，如IEC439《低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備和控制裝置》；GB4720《裝有低壓電器的電控設(shè)備》；GB3797《裝有電子器件的電控設(shè)備》。
(2)電氣設(shè)備的保護(hù)：主回路要求有電壓、電流儀表指示器，并有斷路、短路、過(guò)流(過(guò)載)、缺相、接地等項(xiàng)保護(hù)及聲、光報(bào)警指示，指示器應(yīng)靈敏、可靠。
(3)安全保護(hù)和監(jiān)測(cè)；應(yīng)根據(jù)輸送機(jī)輸送工藝要求及系統(tǒng)或單機(jī)的工況進(jìn)行選擇，常用的保護(hù)和監(jiān)測(cè)裝置如下：
a．輸送帶跑偏監(jiān)測(cè)：一般安裝在輸送機(jī)頭部、尾部、中間及需要監(jiān)測(cè)的點(diǎn)，輕度跑偏量達(dá)5％帶寬時(shí)發(fā)出信號(hào)并報(bào)警，重度跑偏量達(dá)l 0％帶寬時(shí)延時(shí)動(dòng)作，報(bào)警、正常停機(jī)。
b．打滑監(jiān)測(cè)：用于監(jiān)視傳動(dòng)滾筒和輸送帶之間的線速度之差，并能報(bào)警、自動(dòng)張緊輸送帶或正常停機(jī)。
c．超速監(jiān)測(cè)：用于下運(yùn)或下運(yùn)工況，當(dāng)帶速達(dá)到規(guī)定帶速的l15％~l25％時(shí)報(bào)警并緊急停機(jī)。
d．沿線緊急停機(jī)用拉繩開(kāi)關(guān)，沿輸送機(jī)全長(zhǎng)在機(jī)架的兩側(cè)每隔60m各安裝—組開(kāi)關(guān)，動(dòng)作后自鎖、報(bào)警、停機(jī)。
e．其他料倉(cāng)堵塞信號(hào)、縱向撕裂信號(hào)及拉緊、制動(dòng)信號(hào)、測(cè)溫信號(hào)等，可根據(jù)需要進(jìn)行選擇。
傳感器的選擇
第三章 傳感器的選擇
3.1 傳感器的概述
3.1.1定義
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB7665-87對(duì)傳感器下的定義是：“能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成”。傳感器是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并能將檢測(cè)感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。
3.1.2 分類(lèi)
目前對(duì)傳感器尚無(wú)一個(gè)統(tǒng)一的分類(lèi)方法，但比較常用的有如下三種：
按傳感器的物理量分類(lèi)，可分為位移、力、速度、溫度、流量、氣體成份等傳感器
按傳感器工作原理分類(lèi)，可分為電阻、電容、電感、電壓、霍爾、光電、光柵、熱電偶等傳感器。
按傳感器輸出信號(hào)的性質(zhì)分類(lèi)，可分為：輸出為開(kāi)關(guān)量（“１”和"０”或“開(kāi)”和“關(guān)”）的開(kāi)關(guān)型傳感器；輸出為模擬型傳感器；輸出為脈沖或代碼的數(shù)字型傳感器。
3.2 傳感器的選擇
3.2.1 傳感器的類(lèi)型
為了提高抗干擾性，本機(jī)采用的是兩個(gè)對(duì)射式光電傳感器。
3.2.2 傳感器水平間距
根據(jù)適合嫁接的植物砧木子葉寬度，考慮到幾種不同砧木子葉的寬度變動(dòng)范圍及其他因素（如軟件延時(shí)，響應(yīng)速度等），選定兩個(gè)傳感器的水平間距可調(diào)。
3.2.3 傳感器垂直間距
根據(jù)適合嫁接的植物砧木特征參數(shù)，來(lái)選定傳感器發(fā)光管和接收管的垂直間距。
3.2.4 傳感器電源
根據(jù)實(shí)際情況選擇5V或者12-24V的直流電源。
平臺(tái)設(shè)計(jì)
第四章 平臺(tái)設(shè)計(jì)
4.1材料選取
鋼板 厚度10mm
4.2 結(jié)構(gòu)示意圖
4.3 聯(lián)接方式
鋼板與支架之間采用螺母聯(lián)接，方便拆裝。支架部分鋼板采用焊接聯(lián)接。平臺(tái)與機(jī)械手，切削裝置聯(lián)接采用螺母聯(lián)接。
結(jié)論和建議
第五章 結(jié)論和建議
5.1結(jié)論
通過(guò)對(duì)葫蘆科植物嫁接機(jī)的苗木傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可以得出以下主要結(jié)論：
1該嫁接機(jī)實(shí)現(xiàn)了苗木無(wú)需拔苗即可直接嫁接到操作，使得苗木根系免受損傷，有助于嫁接后苗木的恢復(fù)，提高了嫁接到成活率。這適應(yīng)了當(dāng)前的育苗方式的發(fā)展，具有較高的實(shí)用價(jià)值。
2在苗木傳輸系統(tǒng)中，采用皮帶運(yùn)輸方式，皮帶有直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。其中直流伺服電機(jī)和光電傳感器共同完成苗木的傳送和定位功能，實(shí)現(xiàn)了供苗的自動(dòng)化。該系統(tǒng)定位準(zhǔn)確，運(yùn)行可靠，可減輕作業(yè)強(qiáng)度。
3 嫁接機(jī)采用PLC控制，實(shí)現(xiàn)嫁接到自動(dòng)化，提高了嫁接到速度，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度。速度達(dá)到了360棵/小時(shí)，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期要求，為其推廣應(yīng)用打下良好基礎(chǔ)。
5.2 建議
由于時(shí)間短，對(duì)嫁接機(jī)的自動(dòng)傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不完善，還存在著以下不足
1傳輸系統(tǒng)采用步進(jìn)電機(jī)，增加了制造成本。之所以不采用直流電機(jī)，是因?yàn)闅飧蓴_現(xiàn)象特別嚴(yán)重。因此建議提高系統(tǒng)的抗干擾部分的硬件、軟件技術(shù)，是該機(jī)器可以采用直流電源，以降低生產(chǎn)成本。
2 建議優(yōu)化硬件結(jié)構(gòu)，以進(jìn)一步提高嫁接到精度和可靠性。
3 建議增加報(bào)警、自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)和計(jì)數(shù)功能，提高嫁接機(jī)的智能化水平。
參考文獻(xiàn)
參考文獻(xiàn)
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