迷你種植機(jī)設(shè)計(jì)【7張CAD圖紙及說(shuō)明書(shū)全套】【YC系列】

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The design of the planting machine with hydraulic drive, its main body, chassis, lifting mechanism, spiral planting, hydraulic systems and other accessories. The design is first, by carrying out of the current situation at home and abroad planting machine, structure and principles of analysis presented in this analysis of the overall structure of the program on the basis of planting machine; then, the major constituent parts of a detailed design verification and validation stability of the machine; then its hydraulic system has been designed, including hydraulic schematics and other components of the preparation and selection; and finally, through AutoCAD drawing software to draw a planter assembly drawing and major components Fig. Through this design, the consolidation of the university is the professional knowledge, such as: mechanical principles, mechanical design, material mechanics, hydraulic transmission, tolerance and interchangeability theory, mechanical drawing and the like; mastered the design of general machinery products and be able to skillfully use AutoCAD mapping software, the future work of great significance in life. Keywords: Planting machine, Lifting mechanism, The screw shaft, Hydraulic system 目 錄 摘 要 I ABSTRACT II 第1章 緒論 1 1.1引言 1 1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1 1.2.1國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 1 1.2.2國(guó)外研究現(xiàn)狀 2 第2章 總體方案設(shè)計(jì) 4 2.1設(shè)計(jì)要求 4 2.2 種植機(jī)的類(lèi)型 4 2.3方案選擇 4 2.3.1根據(jù)用途和作業(yè)條件選擇 4 2.3.2根據(jù)土質(zhì)和所需洞穴大小選擇 5 2.3.3方案確定 5 第3章 各主要零部件的設(shè)計(jì)與選擇 6 3.1車(chē)體部分設(shè)計(jì) 6 3.2底盤(pán)部分設(shè)計(jì) 6 3.3提升裝置設(shè)計(jì) 7 3.3.1動(dòng)臂設(shè)計(jì) 7 3.3.2斗桿設(shè)計(jì) 11 3.3.3連桿、搖臂參數(shù)的選擇 12 3.4螺旋種植裝置的設(shè)計(jì) 13 3.4.1螺旋直徑 13 3.4.2功率計(jì)算 14 3.4.3 螺旋及螺旋方向的確定 14 3.4.4 螺旋葉片類(lèi)型及尺寸的確定 15 3.4.5螺旋軸的設(shè)計(jì) 16 3.4.6挖頭設(shè)計(jì) 19 3.5整機(jī)穩(wěn)定性分析 20 第4章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 22 4.1液壓系統(tǒng)回路設(shè)計(jì) 22 4.1.1液壓系統(tǒng)基本回路選擇 22 4.1.2液壓系統(tǒng)原理圖 24 4.2執(zhí)行元件的選擇 25 4.2.1液壓缸的選擇 25 4.2.2馬達(dá)的選擇 25 4.3動(dòng)力元件的選擇 28 4.3.1液壓泵的選擇 28 4.3.2柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇 29 4.4液壓閥的選擇 30 4.5其他輔助元件的設(shè)計(jì)與選擇 31 4.5.1油箱設(shè)計(jì) 32 4.5.2油管設(shè)計(jì) 32 4.5.3蓄能器的選擇 33 總 結(jié) 34 參考文獻(xiàn) 35 致 謝 36 37 閩南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第1章 緒論 1.1引言 從國(guó)家林業(yè)局公布的第六次全國(guó)森林資源調(diào)查結(jié)果來(lái)看，目前我國(guó)森林資源現(xiàn)狀是：林業(yè)用地面活立木總蓄積量為124.9億m3；森林蓄積量為112.7億m3；除臺(tái)灣省外，全國(guó)人工林面積為46666.7萬(wàn)m3；人工林蓄積為10.1 億m3。從以上調(diào)查數(shù)字可以看出，全國(guó)森林覆蓋率為16.55%，僅相當(dāng)于世界森林覆蓋率(27%)的61.3%；我國(guó)人均森林面積和人均森林蓄積分別相當(dāng)于世界人均水平的1/5 和1/8，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于世界平均水平。我國(guó)在“十二五”規(guī)劃中，把生態(tài)環(huán)境建設(shè)擺到了突出的戰(zhàn)略位置。我國(guó)三北及長(zhǎng)江流域防護(hù)林體系建設(shè)工程、退耕還林工程、積為26329.5萬(wàn)hm2；森林面積為15894.1萬(wàn)hm2；速生豐產(chǎn)用材林基地建設(shè)工程等六大林業(yè)重點(diǎn)工程的制定和實(shí)施，體現(xiàn)了黨中央、國(guó)務(wù)院對(duì)我國(guó)生態(tài)環(huán)境建設(shè)的高度重視，受到社會(huì)各界廣泛關(guān)注，農(nóng)民群眾普遍歡迎。近年來(lái)，人們?cè)絹?lái)越重視身邊的生態(tài)環(huán)境，“植樹(shù)造林，保護(hù)環(huán)境”已成為全民參與的一項(xiàng)大型義務(wù)活動(dòng)。然而，人工造林效率低、速度慢且勞動(dòng)強(qiáng)度大，而機(jī)械化造林則是大勢(shì)所趨，不僅可以提高勞動(dòng)效率、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，還能保證造林質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本、提高經(jīng)濟(jì)效益[1]。 1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1.2.1國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 在國(guó)內(nèi)，懸掛式種植機(jī)的生產(chǎn)和應(yīng)用較為廣泛，內(nèi)蒙古赤峰田豐農(nóng)林機(jī)械廠(chǎng)、山東大豐機(jī)械有限公司、哈爾濱林業(yè)福馬機(jī)電設(shè)備公司及寧夏自治區(qū)農(nóng)業(yè)機(jī)械研究所等10余家單位進(jìn)行了研究、制造和銷(xiāo)售。該類(lèi)種植機(jī)通常具有較大的功率，機(jī)動(dòng)性較強(qiáng)，能挖較大和較深的坑，大多應(yīng)用于大面積植樹(shù)造林，應(yīng)用范圍也比較廣[2]。 1) 內(nèi)蒙赤峰田豐農(nóng)林機(jī)械廠(chǎng)生產(chǎn)的3WH-60 型懸掛式種植機(jī)（如圖1 所示），結(jié)構(gòu)合理，使用方便靈活，易于操作，每小時(shí)可挖80-150 個(gè)坑。其可與多種型號(hào)36.8kW 以上拖拉機(jī)配合使用，用于大面積植樹(shù)造林及工業(yè)種植。種植直徑250~600mm，深度0-1200mm，適用于平原、丘陵及沙地作業(yè)。 2) 山東大豐機(jī)械廠(chǎng)生產(chǎn)的“大豐王”系列種植機(jī)WKJ-60/70（如圖2 所示）可與18.4k-36.8kW 的 多種拖拉機(jī)配合使用，種植直徑400-800mm（可根據(jù)用戶(hù)要求特別制作），深度650-800mm，轉(zhuǎn)速248r/min，每小時(shí)可挖60 個(gè)坑。 圖2 WKJ-60/70 種植機(jī) 3) 哈爾濱林業(yè)福馬機(jī)電設(shè)備公司生產(chǎn)的懸掛式種植機(jī)（如圖3 所示）可與鐵牛40.4kW 或18.4kW以上的具有動(dòng)力輸出和懸掛裝置的拖拉機(jī)配套，種植直徑為250-600mm，種植深度為0-800mm，種植效率為120 坑/h。 4) 手提式種植機(jī)在我國(guó)剛剛嶄露頭角，適用于家庭或地形復(fù)雜地區(qū)的小面積植樹(shù)造林，也可用于打樁和樹(shù)木追肥種植。如哈爾濱林業(yè)福馬機(jī)電設(shè)備公司生產(chǎn)的3WS-2.8 型手提式種植機(jī)（如圖4 所示），采用051A-1型發(fā)動(dòng)機(jī)，最大功率為2.8kW，轉(zhuǎn)速為280-320r/min，種植尺寸（坑徑×深度）為φ320mm×500mm，質(zhì)量為17.6kg。該機(jī)主要應(yīng)用于地形復(fù)雜的山地、丘陵區(qū)和溝壑區(qū)，在坡度35°以下的荒山荒地、次生林地以及黃土高原的溝坡進(jìn)行種植或整地。 圖4 3WS-2.8 型手提式種植機(jī) 1.2.2國(guó)外研究現(xiàn)狀 相比之下，國(guó)外的研究狀況要好一些。由日本生產(chǎn)的自走式高性能種植整地機(jī)采用柴油機(jī)作動(dòng)力，行走腳與輪胎組合行走裝置為全液壓式，平時(shí)用輪胎行駛，坡地靠行走腳行走，適用于坡度高達(dá)56°的陡坡林地作業(yè)。作業(yè)時(shí)，4 只腳可上下、左右移動(dòng)，并能保證包括駕駛室在內(nèi)的機(jī)器上半部始終呈水平狀態(tài)。該機(jī)的液壓臂端部可安裝液壓式割灌機(jī)或種植機(jī)，每天可挖植樹(shù)坑300-400個(gè)，實(shí)現(xiàn)了一機(jī)多用。 圖5 日本生產(chǎn)的種植機(jī) 英國(guó)生產(chǎn)的05H8300 型懸掛式種植機(jī)（如圖6所示）和美國(guó)生產(chǎn)的懸掛式三鉆頭種植機(jī)（如圖7所示）鉆頭之間的距離是可調(diào)節(jié)的（既行距可調(diào)），適用于平原地區(qū)的大面積植樹(shù)造林，工作效率很高[2]。 圖6 英國(guó)產(chǎn)05H8300 式種植機(jī) 圖7 美國(guó)產(chǎn)懸掛式鉆頭種植機(jī) 美國(guó)和加拿大生產(chǎn)的手提式種植機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)與鉆頭采用分離式，通過(guò)液壓傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)鉆頭工作。美國(guó)生產(chǎn)的HYD-TB11H 型液壓種植機(jī)（如圖9 所示）質(zhì)量為170kg，最大流量為22.7L/min，最大轉(zhuǎn)速為141r/min，鉆頭最大扭矩349N·m。 圖9 美國(guó)產(chǎn)HYD-TB11H 型液壓種植機(jī) 第2章 總體方案設(shè)計(jì) 2.1設(shè)計(jì)要求 （1）目的要求 設(shè)計(jì)可以更加方便種植 （2）技術(shù)要求 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要合理，動(dòng)臂與支撐桿操作方便安全，螺旋軸的設(shè)計(jì)要合理。 （3）工作要求 每小時(shí)種植達(dá)到80-150個(gè)，便于移動(dòng)。 2.2 種植機(jī)的類(lèi)型 種植機(jī)的種類(lèi)很多。如果按與配套動(dòng)力的掛接方式對(duì)其進(jìn)行分類(lèi)，可分為懸掛式種植機(jī)；手提式種植機(jī)、牽引式種植機(jī)和自走式種植機(jī)[3]。按種植機(jī)上配置的鉆頭數(shù)量可分為單鉆頭、雙鉆頭和多鉆頭掘坑機(jī)。種植機(jī)的鉆頭根據(jù)形狀可分為螺旋式鉆頭螺旋帶型鉆頭、葉片型鉆頭和螺旋齒式鉆頭等。對(duì)于懸掛式種植機(jī)，機(jī)器懸掛在拖拉機(jī)上主要用于地形平緩或拖拉機(jī)可以通行的地方，鉆頭的升降由拖拉機(jī)手通過(guò)拖拉機(jī)液壓系統(tǒng)操縱，種植直徑和深度都比較大，也可以多鉆頭同時(shí)作業(yè)。對(duì)于手提式種植機(jī)，機(jī)器與汽油發(fā)動(dòng)機(jī)裝配成整體，由單人或雙人手提操作，質(zhì)量較輕，適用于拖拉機(jī)不能通過(guò)的地形復(fù)雜的山地、丘陵和溝壑地區(qū)，種植直徑和深度都比較小，也可用于果樹(shù)的追肥及埋設(shè)樁柱。牽引式種植機(jī)的機(jī)器裝在小車(chē)上，由拖拉機(jī)牽引，掛接方便，不受拖拉機(jī)結(jié)構(gòu)限制，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，機(jī)動(dòng)性差。自走式種植機(jī)設(shè)計(jì)成整體自走式，種植機(jī)本身自帶動(dòng)力，通過(guò)性較好，技術(shù)含量和自動(dòng)化程度較高，價(jià)格昂貴。后兩種種植機(jī)由于局限性較大，在我國(guó)應(yīng)用較少。單鉆頭種植機(jī)在我國(guó)應(yīng)用比較普遍，多鉆頭種植機(jī)則比較少見(jiàn)。種植機(jī)的鉆頭形狀多為螺旋式或螺旋帶型。 2.3方案選擇 2.3.1根據(jù)用途和作業(yè)條件選擇 如果用于山上、坡地種植小樹(shù)苗，可以選用小型挖穴機(jī)，它的配套動(dòng)力在4千瓦以下，開(kāi)挖直徑約30厘米，深度30-40厘米。目前國(guó)產(chǎn)小型種植機(jī)有以下機(jī)型可供選擇[3]:①中國(guó)農(nóng)機(jī)研究院耕作所研制的與2.2-3.7千瓦手扶拖拉機(jī)配套的種植機(jī)，種植直徑20-30厘米，深度20-40厘米，生產(chǎn)效率100-150個(gè)/小時(shí)。②中國(guó)第一拖拉機(jī)股份公司生產(chǎn)的東方紅-IW20/30挖穴機(jī)，汽油發(fā)動(dòng)機(jī)功率3.7千瓦，機(jī)重23.5千克，使用時(shí)由2個(gè)人握住挖穴機(jī)的手柄即可操作。③山東招遠(yuǎn)市日強(qiáng)農(nóng)機(jī)有限公司生產(chǎn)的DT-ZB4型植樹(shù)種植機(jī)，它采用二沖程3.7千瓦汽油機(jī)作動(dòng)力，種植直徑36厘米，種植深度60-120厘米，機(jī)重23千克，每1.2分鐘可種植1個(gè)。如果用于小塊地或城鄉(xiāng)結(jié)合部植樹(shù)，可以選用與小四輪拖拉機(jī)配套的中型種植機(jī)，其開(kāi)挖直徑約30-50厘米，坑深40-50厘米，例如南昌旋耕機(jī)廠(chǎng)生產(chǎn)的IW-60型種植機(jī)如果用于工程施工，則應(yīng)選用大型種植機(jī)，它與40.4千瓦(55馬力)以上輪式或履帶式拖拉機(jī)配套，種植直徑50~60厘米，坑深70-100厘米，例如，云南省熱帶作物機(jī)械廠(chǎng)生產(chǎn)的種植機(jī)，它由東方紅75型履帶式拖拉機(jī)驅(qū)動(dòng)，可以開(kāi)挖底徑60-80厘米、深70厘米的穴坑，生產(chǎn)率為90個(gè)/小時(shí)， 機(jī)重485千克。 2.3.2根據(jù)土質(zhì)和所需洞穴大小選擇 如果所需洞穴直徑在30厘米、深度在40厘米以下，又是沙壤土，功率消耗較少，可以選用小型種植機(jī)；如果所需洞穴直徑為40一60厘米、深60一70厘米，宜選用中型種植機(jī)；如果所需洞穴直徑在70厘米、深在80厘米以上，又是粘重土壤或者有巖石，則應(yīng)選用大型種植機(jī)。 2.3.3方案確定 綜上述本次選用小型液壓式種植機(jī)，結(jié)構(gòu)形式如下圖示： 該種植機(jī)主要包含：車(chē)體、提升機(jī)構(gòu)、油缸、馬達(dá)、螺旋軸、液壓系統(tǒng)等。 第3章 各主要零部件的設(shè)計(jì)與選擇 3.1車(chē)體部分設(shè)計(jì) 種植機(jī)車(chē)體部分與同級(jí)別種植機(jī)類(lèi)似，由發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓泵、回轉(zhuǎn)馬達(dá)、控制閥、控制室、剛性平臺(tái)等組成，車(chē)體部分與底盤(pán)部分通過(guò)回轉(zhuǎn)支承連接，因此車(chē)體部分可以相對(duì)底盤(pán)部分360°回轉(zhuǎn)。 車(chē)體部分的主要構(gòu)成見(jiàn)均為液壓及動(dòng)力系統(tǒng)，該部分的設(shè)計(jì)在后面的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中將詳細(xì)進(jìn)行說(shuō)明，本節(jié)不再說(shuō)明。 3.2底盤(pán)部分設(shè)計(jì) 考慮到移動(dòng)的方便性，本次采用輪式底盤(pán)，采用整體式驅(qū)動(dòng)橋，驅(qū)動(dòng)輪用液壓馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)。橋殼的靜彎曲應(yīng)力計(jì)算： 橋殼猶如一空心橫梁，兩端經(jīng)輪轂軸承支承于車(chē)輪上，在平板座處橋殼承受種植機(jī)的簧上質(zhì)量，而沿左右輪胎中心線(xiàn)，地面給輪胎以反力/2（雙胎時(shí)則沿雙胎之中心），橋殼則承受此力與車(chē)輪重力之差值，即，計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖3-1所示。 圖3-1橋殼靜彎曲應(yīng)力計(jì)算簡(jiǎn)圖 橋殼按靜載荷計(jì)算時(shí)，在其兩座之間的彎矩M為 式中：——種植機(jī)滿(mǎn)載靜止與水平路面時(shí)驅(qū)動(dòng)橋給地面的載荷，N； ——車(chē)輪（包括輪轂、制動(dòng)器等）的重力，N； ——驅(qū)動(dòng)車(chē)輪輪距，m; ——驅(qū)動(dòng)橋殼上兩座中心距離，m. 由彎矩圖可見(jiàn)，橋殼的危險(xiǎn)斷面通常在座附近。通常由于遠(yuǎn)小于/2，且設(shè)計(jì)時(shí)不易準(zhǔn)確預(yù)計(jì)，當(dāng)無(wú)數(shù)據(jù)時(shí)可以忽略不計(jì)。而靜彎曲應(yīng)力則為 式中：——見(jiàn)彎矩公式； ——危險(xiǎn)斷面處橋殼的垂向彎曲截面系數(shù)。見(jiàn)表3—1。 表3-1 截面系數(shù) 斷面形狀 垂向及水平彎曲截面系數(shù) 扭轉(zhuǎn)截面系數(shù) 圓 3.3提升裝置設(shè)計(jì) 3.3.1動(dòng)臂設(shè)計(jì) 由于鏟斗容量＝0.11m3，根據(jù)國(guó)內(nèi)外液壓種植機(jī)有關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)類(lèi)比法，選出參數(shù)機(jī)重＝5噸。 又根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算法，參考表1-3機(jī)體尺寸和工作尺寸經(jīng)驗(yàn)系數(shù)表①，線(xiàn)尺寸參數(shù):=m 得出:最大種植半徑—=3.35×=5.728m； 最大種植深度—=2.05×=3.505m； 最大卸載高度—＝1.55×=2.65m； 據(jù)統(tǒng)計(jì)，最大種植半徑值一般與+ + 的和值很接近。因此由要求，已定的和可按下列經(jīng)驗(yàn)公式初選、： 　　　　　　　?。? 　=K 其中：=5.728m；＝1.8； 經(jīng)計(jì)算得出：=1.759m；= =1.8×1.759=3.166m 在三角形CZF中，、和都可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)初選出： 其中：—?jiǎng)颖鄣膹澖牵捎脧澖悄茉黾臃N植深度，但降低了卸載高度， 但太小對(duì)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度不利，一般取120°～140°，?。?40°； —前面已算出為3.166m； —?jiǎng)颖坜D(zhuǎn)折處的長(zhǎng)度比，一般根據(jù)結(jié)構(gòu)和液壓缸鉸點(diǎn)B的位置來(lái)考慮，初步設(shè)計(jì)?。?.1～1.3，?。?.2； 因此根據(jù)公式：可以算出、、 圖2-5 動(dòng)臂實(shí)際尺寸 l＝　　　　　　　　 l＝K l α=∠ZCF＝arccos() 經(jīng)計(jì)算得出：ZC= =1.529m； ZF= =1.834m； =17.9° 如圖2－5所示。　　　　　 動(dòng)臂液壓缸全伸與全縮時(shí)的力臂比K4按不同情況選取，專(zhuān)用反鏟可?。?.8；以反鏟為主的通用機(jī)，＝0.8～1.1；斗容量1m3左右的通用機(jī)，則可?。?。 本設(shè)計(jì)中取＝1。 的取值對(duì)特性參數(shù)、最大種植深度和最大挖高有影響。 加大會(huì)使減小或使增大，這下符合反鏟作業(yè)要求，因此基本用作反鏟的小型機(jī)?。?0°。本設(shè)計(jì)中取＝70°。 斗桿液壓缸全縮時(shí)=最大（圖2－6），常選（）=160°～180°. 本設(shè)計(jì)中?。ǎ?70°。 取決于液壓缸布置形式，動(dòng)臂液壓缸結(jié)構(gòu)中這一夾角較 圖2-6 最大卸載高度時(shí)動(dòng)臂機(jī)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖 小，可能為零。動(dòng)臂單液壓缸在動(dòng)臂上的鉸點(diǎn)一般置于動(dòng)臂下翼加耳座上，B在Z的下面。初定∠BCZ=5°，根據(jù)已知∠CZF=22.1° ，解得∠BCF=17.1°。 由圖2-6得最大卸載高度的表達(dá)式為 　式（3-4） 由圖2-7得最大種植深度絕對(duì)值的表達(dá)式為 將這兩式相加，消去， 并令＝＋，＝+-，得到： ＋－［- -A)］+［-1=0 又特性參數(shù)：＝ 圖2-7 最大種植深度時(shí)動(dòng)臂機(jī)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖 因此　　　　　?。? 　　　　　　　　=) 將上式代入式（3-6）則得到一元函數(shù)f()=0。式中和已根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算法求出，經(jīng)計(jì)算得出：=29.6°；=73.5° 最后由式（3-5）求為：= ==0.638m （其中：=3.166m；=1.759m；=97.1°；由于履帶總高＝0.32·=0.547，近似取=0.65m）然后，解下面的聯(lián)立方程，可求σ和ρ： 　　　　　=arcos()=arc() =arcos()=arc() 式（3-10） 于是：　　　= =λx =σ· 經(jīng)計(jì)算得出：＝1.63；＝0.67；=0.952m；＝1.52m；=1.61m 得到的結(jié)果符合下列幾何條件：+=2.36≥；|- ︳=0.96≤1 3.3.2斗桿設(shè)計(jì) 第一步計(jì)算斗桿種植阻力： 斗桿種植過(guò)程中，切削行程較長(zhǎng)，切土厚度在種植過(guò)程中視為常數(shù)，一般取斗桿在種植過(guò)程中總轉(zhuǎn)角=50°～80°,?。?5°，在這轉(zhuǎn)角過(guò)程中，鏟斗被裝滿(mǎn)，這時(shí)半齒的實(shí)際行程為： 其中：—斗桿種植時(shí)的切削半徑，； ?。剑?.759＋0.803＝2.562m 斗桿種植時(shí)的切土厚度可按下式計(jì)算：＝ 斗桿種植阻力為： 式中—種植比阻力，由表0－10①查得，＝20（III級(jí)土壤以下） 　　—土壤松散系數(shù)近似值取1.25。 斗桿與鏟斗和之間，為了滿(mǎn)足開(kāi)挖和最后卸載及運(yùn)輸狀態(tài)的要求，鏟斗的總轉(zhuǎn)角往往要達(dá)到150°～180°， 　　　　　　　 　　　　　　　0.866＝ 計(jì)算得：＝＝1.137m 把、、、、代入式3-12得 　　　　?。?.48KN 第二步確定斗桿液壓缸的最大作用力臂。 　　　＝m 其中：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算法得出＝13.96KN 斗桿液壓缸初始力臂與最大力臂之比是斗桿擺角的余弦函數(shù)。設(shè),則 　　　　?。? 由圖2－7，取，求得：＝＝1.203m （其中斗桿擺角范圍大致在105°～125°，取＝105°） ==1.588m 3.3.3連桿、搖臂參數(shù)的選擇 從幾何可容性與結(jié)構(gòu)布置的角度對(duì)鏟斗機(jī)構(gòu)的要求考慮，必須保證鏟斗六連桿機(jī)構(gòu)在全行程中任一瞬間時(shí)都不會(huì)被破壞，即保證△、△及四邊形在任何瞬間皆成立。根據(jù)鏟斗六連桿機(jī)構(gòu)的要求，借助電子計(jì)算機(jī)選出可行的方案： 0.27m；0.156m；0.195m；0.312m；0.3m 3.4螺旋種植裝置的設(shè)計(jì) 已知數(shù)據(jù) 1)輸送高度H=0.8m； 2)土壤松散密度r=2t/m3（所查土壤的實(shí)體密度ρ實(shí)=2.6~2.8t/m3） 3)轉(zhuǎn)速n0=300r/m(此是所要求的鉆頭轉(zhuǎn)速) 4)物料填充系數(shù)ψ=0.6（經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)垂直螺旋種植機(jī)的填充系數(shù)ψ>0.5，由[2]中知港口使用的垂直螺旋卸船機(jī)ψ=0.7~0.8，故估算ψ=0.6） 3.4.1螺旋直徑 根據(jù)[1]螺旋能力公式Q=ψvs*r (1) ψ-填充系數(shù) v-物料的平均提升速度，m/s s-螺旋螺旋斷面積，m2 r-物料的松散密度 當(dāng)物料在垂直螺旋部分每轉(zhuǎn)上升距離為1/2螺距，則輸送能力的計(jì)算公式為 所需螺旋種植機(jī)的螺旋直徑D，取決于其所挖土壤的粘性。對(duì)沒(méi)有強(qiáng)烈粘性的物料，可按下面公式[11]計(jì)算：D≥K 式中： ---- 種植量542.6(t/h)； ---- 螺旋直徑（m）； ρ------物料的堆積密度2(t/m3)； ---- 螺旋輸送機(jī)傾角系數(shù)1.0； ψ---- 物料在輸送槽體中的填充系數(shù)為0.6 ---- 物料的綜合特性系數(shù)； 根據(jù)連續(xù)種植機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查表，=40， K=0.0537 將K值代入(3)式得D≥ K=619.6mm。 要求取值一定大于上式所求之值，圓整的D=620㎜。 同時(shí)螺距s=D=620mm 如果種植的粘性較大，則應(yīng)該用料塊的許用粒度來(lái)校驗(yàn)所求得的螺旋葉片直徑。 對(duì)于未分選物料 D≥（8-10）d (mm) （4） 對(duì)于分選物料 D≥（4-6）dk (mm) （5） 兩式中: d ---- 物料的平均塊度 dk---- 物料的最大塊度 從以上三個(gè)公式(3)(4)(5)求得的兩個(gè)螺旋葉片直徑中選取較大者，并將其圓整為與其相近規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)螺旋直徑作為該輸送機(jī)的螺旋葉片直徑。 3.4.2功率計(jì)算 垂直螺旋種植鏟的軸功率計(jì)算公式 其中： Q—螺旋能力 Q=542.6t/h —螺旋種植效率 —絕對(duì)速度與水平線(xiàn)間夾角 —螺旋葉片螺旋角，推薦 —土壤與螺旋表面之間的摩擦角（） 則可相應(yīng)地土壤與外殼間摩擦系數(shù)，由[3]中，知摩擦角，由此查［１］中表15-24。可得， 由[3]式， 3.4.3 螺旋及螺旋方向的確定 螺旋可以是右旋或左旋的，單線(xiàn)、雙線(xiàn)或三線(xiàn)的，一般情況下是單線(xiàn)的，在本次設(shè)計(jì)采用單線(xiàn)。 螺旋種植鏟中土壤的方向決定于螺旋葉片的左右旋向與其轉(zhuǎn)動(dòng)方向。確定物料輸送方向方法較多，這里主要有兩種：一種是左，右手辨別法：首先判定螺旋葉片盤(pán)旋方向是左旋還是右旋，右旋用左手，四指所握方向是軸旋轉(zhuǎn)方向，則大拇指所指方向?yàn)橥寥垒斔头较颍喝羰亲笫质褂糜沂?，四指所握方向是軸旋方向，則大拇指所指方向?yàn)橥寥垒斔头较颉Ａ硪苑椒ㄊ钦J(rèn)定軸的一頭對(duì)著自己，若軸旋方向同于葉片在軸上盤(pán)繞的方向，則土壤朝著自己方向運(yùn)動(dòng)；若軸轉(zhuǎn)動(dòng)方向異于葉片子軸上盤(pán)旋方向，則土壤朝著自己反方向運(yùn)動(dòng)。 3.4.4 螺旋葉片類(lèi)型及尺寸的確定 螺旋種植鏟的葉片有實(shí)體型、帶式、葉片型及齒形四種。據(jù)實(shí)際情況宜采用帶氏螺旋，這也是常用的形式。按設(shè)計(jì)的直徑、螺旋和厚度通過(guò)帶鋼材連續(xù)冷軋而制成整體螺旋葉片，安裝在給定尺寸管軸上組成螺旋體；（2）分段式螺旋葉片是將葉片制成等螺距的單片，然后將每個(gè)單片彼此對(duì)焊在一起構(gòu)成螺旋體。制成的螺旋體在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中應(yīng)具有一定的剛度，與機(jī)殼保持一定的間距。由于分段式螺旋葉片不需要大型專(zhuān)用設(shè)備，可以按需要制成需要制成異形的、大直徑的、加厚的、要求淬火的及特殊材質(zhì)的葉片。分段式實(shí)體型螺旋葉片通常是將薄鋼板經(jīng)下料后用模具冷壓或熱壓制成。所以本次設(shè)計(jì)中采用分段式螺旋葉片。其下料尺寸如下圖12所示： 則L== =2043 mm L===798 mm d—螺旋軸直徑（由后面計(jì)算得為160mm） D—螺旋葉片直徑(取620mm) S—螺距(取620mm) L—螺旋葉片料坯外孔弧長(zhǎng)度 L—螺旋葉片料坯內(nèi)孔弧長(zhǎng)度 R/r=L/L 即r=L/L.R b=R-r →R=r+b 則 r=L+b/L-1 所需螺旋個(gè)數(shù) X=L＇/S=6200/620=10(這里的L＇是根據(jù)滾筒的長(zhǎng)度來(lái)算的) 根據(jù)具體設(shè)計(jì)用5mm鋼板來(lái)切割出圓環(huán)?？筛鶕?jù)公式求出圓心角a， a=(2πR-L)/2πRx360°=5.8° 3.4.5螺旋軸的設(shè)計(jì) 1）選材及熱處理 一般情況下選45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)或正火；也可用35、40、50號(hào)鋼，不重要或受力較小的軸可選用Q235、Q275。高速重載下，可選合金鋼，可對(duì)軸頸表面淬火。（低碳鋼的可滲碳-淬火）但對(duì)應(yīng)力集中敏感，應(yīng)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中充分注意。球墨鑄鐵吸振性好，對(duì)應(yīng)力集中不敏感、耐磨。具體材料與機(jī)構(gòu)性能詳見(jiàn)表[7]，選擇45號(hào)鋼[11]，調(diào)質(zhì)處理，該軸硬度為170HB-217HB，彎曲應(yīng)力=590 Map ，=295 Map ，=255 Map ，=140 MPa ，「」=55 MPa 2）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 由于本螺旋種植鏟的種植深度是500mm，了提高軸的剛度和抗彎強(qiáng)度，因此空心軸根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，查表初步選擇160*40的鋼管，即外徑為160毫米，壁厚為40毫米。 3）軸的校核 雖然土壤在軸四周被均勻輸送，螺旋軸在旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于自身的重力和焊在其上面的螺旋葉片的重力，此軸不僅受扭矩還受彎矩，所以在此需要校核其扭矩及彎矩的強(qiáng)度和剛度。 由于所選的螺旋葉片螺距S=620㎜，種植深度為500m，該螺旋葉片的導(dǎo)程P=620mm，據(jù)L=nS可知有10個(gè)螺距。 4）估算軸的直徑 軸的直徑計(jì)算式[19]： 空心軸 d≥ = =90.5<300mm 式中: d —— 軸的直徑； P —— 軸傳遞的額定功率(Kw)； n —— 軸的轉(zhuǎn)速(r/min)； —— 按[]而定的系數(shù)126～103，見(jiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)； —— 空心軸的內(nèi)徑與外徑之比，取=0.5； 根據(jù)軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件公式≤「」 式中: ---扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為（MPa）； T---軸所受的扭矩，單位為（N.m）； ---軸的抗扭截面系數(shù)（）； []---軸的許用轉(zhuǎn)應(yīng)力25～45()見(jiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)； =43。27MPa＜「」 所以軸徑160mm符合設(shè)計(jì)需要。 表4 軸的材料參數(shù)表 軸的材料 Q235-A20 Q275 35 45 40Cr等高強(qiáng)度鋼 [] 15-25 20-35 25-45 35-55 A 149-126 135-112 126-103 112-97 注：①表中所給出的[]值是考慮了彎曲影響而降低了的許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力。 ②在下列情況下[]取較大值，A取較小值；彎矩較小或只受扭矩作用，載荷較平穩(wěn)，無(wú)軸向載荷或只有較小的軸向載荷，減速器的低速軸，軸單向旋轉(zhuǎn)。反之，[]取較小值，A取較大值。 ③在計(jì)算減速器中間軸的危險(xiǎn)截面處（安裝小齒輪處）的直徑時(shí)，若軸的材料為45號(hào)鋼，可取A=130-165。螺旋軸直徑為160㎜，壁厚為40mm，空心軸。 軸的疲勞強(qiáng)度校核 由扭矩T形成的扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力為τ=T/WT WT抗扭截面系數(shù)(WT=л(1-а)/16)， а=d/D 根據(jù)已知P、n可得出：M=95499549=24.403 N.m 對(duì)于直徑為d的圓軸彎曲應(yīng)力為δ=M/W，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力τ=T/WT=T/2W將和代入式【3】中則軸的彎扭強(qiáng)度條件為：= 其中T= 通常由彎矩所產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力是對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力，而由扭矩所產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力則不是對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力。為了考慮兩者循環(huán)特性不同的影響，引入折合系數(shù)，則計(jì)算應(yīng)力為式中的彎曲應(yīng)力為對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力，當(dāng)為靜應(yīng)力時(shí)取，當(dāng)為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力時(shí)，若為對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力時(shí)取； 在本文中，取=0.3； 根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算的需要求出已知量，方便后序計(jì)算： 空心 ： 抗彎截面系數(shù) 抗扭截面系數(shù) 極慣性系數(shù) 式中： ----抗扭截面系數(shù)； ----抗彎截面系數(shù)； ----軸截面的極慣性矩； ----空心軸內(nèi)徑與外徑之比； 根據(jù)上面公式求得：T= 221.56N.m =48000㎜ 所以= =＜ 由于螺旋軸葉片均勻分布在螺旋軸上，因此它們的自重為均布載荷，螺旋軸可簡(jiǎn)化為均布載荷作用下的簡(jiǎn)支梁，如圖11所示 圖11 螺旋軸的受力分布圖 則螺旋軸的彎矩【6】為 = 將已知數(shù)值代入（19）式得出= 50MPa 查表【3】可知軸材料為45鋼的=590 MPa的=55 MPa 由于50<55即 <滿(mǎn)足彎曲扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度要求。 3.4.6挖頭設(shè)計(jì) 挖頭種植時(shí)，切土、螺旋提升和拋土過(guò)程雖然簡(jiǎn)單，但其力學(xué)摸型及計(jì)算十分復(fù)雜，而且結(jié)果定量的指導(dǎo)性很差。當(dāng)挖頭為螺旋式、葉片內(nèi)徑(即中心管)D=80ram、葉片外徑800mm、坑深1000mm時(shí)，宜采用單頭式，左旋，導(dǎo)程為600lnm，外徑切土入土角d外=12.5，內(nèi)徑切土入土角d內(nèi)=64，平均入土角d均=38.25，拋土半徑1200～1500mm，此時(shí)十分有利于原土回填。試驗(yàn)表明，能夠完全滿(mǎn)足工作要求。試驗(yàn)也證明采用單頭比雙頭易于入土，尤其在堅(jiān)硬土壤情況下更能顯出其優(yōu)越性，本次挖頭設(shè)計(jì)如下所示： 圖12 挖頭設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖 3.5整機(jī)穩(wěn)定性分析 種植機(jī)的穩(wěn)定性根據(jù)工況的不同可以分為作業(yè)穩(wěn)定性、自身穩(wěn)定性、行走穩(wěn)定性。本文以作業(yè)穩(wěn)定性作為穩(wěn)定性計(jì)算。種植機(jī)在種植過(guò)程中有兩種失穩(wěn)狀態(tài)即種植失穩(wěn)和卸載失穩(wěn)狀態(tài)。本文主要以種植失穩(wěn)狀態(tài)作為校核。 種植機(jī)的失穩(wěn)狀態(tài)有以下三種工況： （1）斗桿垂直于地面，斗齒尖離地面以下0.5m，用鏟斗種植，切向阻力垂直地面，法向阻力指向機(jī)體，此時(shí)傾覆邊緣在履帶前端（如圖4-1）。 測(cè)出各個(gè)零件的質(zhì)量和重心的位置，并測(cè)出各個(gè)零件的重心到履帶前端的距離。 采用平衡法計(jì)算許用穩(wěn)定系數(shù)： n== (4-1) 式中 —底盤(pán)和上車(chē)總重； 、、、、—分別表示鏟斗、斗桿、副動(dòng)臂、主動(dòng)臂的重量，=3570N，=5740N，=6870N，= 9490N。 —各個(gè)工作機(jī)構(gòu)相對(duì)于履帶前端的距離，其中=3675mm，=4047mm，=2837mm，=500mm，=3000mm，=500mm，=2832mm。 切向種植阻力=22000N，法向種植阻力=9240N。 將以上數(shù)據(jù)代入公式 (5-1)中得：n=1.8≥[n]=1 所以該工況種植機(jī)穩(wěn)定性符合要求。 （2）在最大種植深度時(shí)斗桿及鏟斗處于垂直位置，用鏟斗液壓缸種植，此時(shí)種植阻力有使整機(jī)抬起的趨勢(shì)，傾覆邊緣在履帶的后端（圖4-2）。 測(cè)出各個(gè)零件的質(zhì)量和重心的位置，并測(cè)出各個(gè)零件的重心到履帶后端的距離。 采用平衡法計(jì)算許用穩(wěn)定系數(shù)： n== (4-2) 式中 、、、意義同（4-1），—種植最大深度，H=4702mm， =5699mm，=5270mm，=4926mm，=3873mm，=800mm，=5102mm。 將以上數(shù)據(jù)代入（4-2）得：n=2.1≥[n]=1 所以該工況穩(wěn)定性符合要求。 （3）在停機(jī)面上最大種植半徑處用鏟斗液壓缸種植，種植阻力有使整機(jī)后傾覆的趨勢(shì)，傾覆邊緣在履帶的后端（圖4-3）。 測(cè)出各個(gè)零件的質(zhì)量和重心的位置，并測(cè)出各個(gè)零件的重心到履帶后端的距離。 采用平衡法計(jì)算許用穩(wěn)定系數(shù)： n== （4-3） 式中 、、意義同（4-1），=8948mm，=7509mm，=5698mm，=3430mm，=800mm，=8620mm。 將以上數(shù)據(jù)代入（4-3）得：n=1.7≥[n]=1 所以該工況穩(wěn)定性符合要求。 第4章 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4.1液壓系統(tǒng)回路設(shè)計(jì) 4.1.1液壓系統(tǒng)基本回路選擇 基本回路是由一個(gè)或幾個(gè)液壓元件組成、能夠完成特定的單一功能的典型回路，它是液壓系統(tǒng)的組成單元。液壓種植機(jī)器人液壓系統(tǒng)中基本回路有限壓回路、卸荷回路、緩沖回路、節(jié)流回路、行走回路、合流回路、再生回路、閉鎖回路、操縱回路等。 （1）限壓回路 限壓回路用來(lái)限制壓力，使其不超過(guò)某一調(diào)定值。限壓的目的有兩個(gè)：一是限制系統(tǒng)的最大壓力，使系統(tǒng)和元件不因過(guò)載而損壞，通常用安全閥來(lái)實(shí)現(xiàn)，安全閥設(shè)置在主油泵出油口附近；二是根據(jù)工作需要，使系統(tǒng)中某部分壓力保持定值或不超過(guò)某值，通常用溢流閥實(shí)現(xiàn)，溢流閥可使系統(tǒng)根據(jù)調(diào)定壓力工作，多余的流量通過(guò)此閥流回油箱，因此溢流閥是常開(kāi)的。 液壓種植機(jī)器人執(zhí)行元件的進(jìn)油和回油路上常成對(duì)地并聯(lián)有限壓閥，限制液壓缸、液壓馬達(dá)在閉鎖狀態(tài)下的最大閉鎖壓力，超過(guò)此壓力時(shí)限壓閥打開(kāi)、卸載保護(hù)了液壓元件和管路免受損壞，這種限壓閥（圖 2-1）實(shí)際上起了卸荷閥的作用。 1- 換向閥 2- 限壓閥 3- 油缸 圖2-1 限壓回路 （2）緩沖回路 液壓種植機(jī)器人滿(mǎn)斗回轉(zhuǎn)時(shí)由于上車(chē)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很大，在啟動(dòng)、制動(dòng)和突然換向時(shí)會(huì)引起很大的液壓沖擊，尤其是回轉(zhuǎn)過(guò)程中遇到障礙突然停車(chē)。液壓沖擊會(huì)使整個(gè)液壓系統(tǒng)和元件產(chǎn)生振動(dòng)和噪音，甚至破壞。圖 2-2 為液壓種植機(jī)器人中比較普遍采用的幾種緩沖回路。 1- 換向閥 2.3- 緩沖閥 4.5.6.7- 單向閥 圖2-2 緩沖回路 （3）節(jié)流回路 節(jié)流調(diào)速是利用節(jié)流閥的可變通流截面改變流量而實(shí)現(xiàn)調(diào)速的目的，通常用于定量系統(tǒng)中改變執(zhí)行元件的流量。這種調(diào)速方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能夠獲得穩(wěn)定的低速，缺點(diǎn)是功率損失大，效率低，溫升大，系統(tǒng)易發(fā)熱，作業(yè)速度受負(fù)載變化的影響較大。根據(jù)節(jié)流閥的安裝位置，節(jié)流調(diào)速有進(jìn)油節(jié)流調(diào)速和回油節(jié)流調(diào)速兩種 1- 齒輪泵 2- 溢流閥 3- 節(jié)流閥 4- 換向閥 5- 油缸 圖2-3 節(jié)流回路 （4）鎖緊回路 圖2-6 閉鎖回路 圖2-7 再生回路 大臂操縱閥在中位時(shí)油缸口閉鎖，由于滑閥的密封性不好會(huì)產(chǎn)生泄露，大臂在重力作用下會(huì)產(chǎn)生下沉，特別是種植機(jī)器人在進(jìn)行起重作業(yè)時(shí)要求停留在一定的位置上保持不下降，因此設(shè)置了大臂支持閥組。如圖 2-6 所示，二位二通閥在彈簧力的作用下處于關(guān)閉位置，此時(shí)大臂油缸下腔壓力油通過(guò)閥芯內(nèi)鉆孔通向插裝閥上端，將插裝閥壓緊在閥座上，阻止油缸下腔的油從 B 至 A，起閉鎖支撐作用。 4.1.2液壓系統(tǒng)原理圖 對(duì)上述選定的各基本回路進(jìn)行組合得到種植機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖如下： 圖2-7 種植機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖 4.2執(zhí)行元件的選擇 4.2.1液壓缸的選擇 各個(gè)工作液壓缸缸徑根據(jù)液壓缸推力決定，假定液壓泵到液壓缸的壓力損失p1=25 bar，液壓缸回油背壓p2=10 bar，液壓缸的大小腔作用面積之比為A=1.46 Ao ( A為大腔作用面積，Ao為小腔作用面積)。 根據(jù)公式： （1）大臂液壓缸 已知大臂液壓缸工作負(fù)載： ，取系列值63 mm 由以上計(jì)算及表3.3可得，大臂油缸缸徑為63mm，活塞桿直徑d為35mm，額定 工作壓力為160 bar。 （2）二臂液壓缸 已知二臂液壓缸工作負(fù)載： ，取系列值50mm 由以上計(jì)算及表3.3可得，二臂油缸缸徑為50mm，活塞桿直徑d為28mm，額定 工作壓力為160 bar。 （3）螺旋軸轉(zhuǎn)動(dòng)液壓缸 已知螺旋軸轉(zhuǎn)動(dòng)液壓缸工作負(fù)載： ，取系列值40mm 由以上計(jì)算及表3.3可得，螺旋軸轉(zhuǎn)動(dòng)油缸缸徑為40mm，活塞桿直徑d為22mm，額定工作壓力為160 bar。 4.2.2馬達(dá)的選擇 （1）回轉(zhuǎn)馬達(dá)選擇及計(jì)算 （a）平臺(tái)的回轉(zhuǎn)力矩一般小于制動(dòng)力矩，根據(jù)公式： = ——制動(dòng)力矩 ——啟動(dòng)力矩 = ==7937.00526 ——操作重量 單位—t u---摩擦系數(shù) 平履帶取0.25 取 =0.6=0.6=4762.203156 取c=1 =4762.203156 由原始數(shù)據(jù)回轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)速 回轉(zhuǎn)臺(tái)由回轉(zhuǎn)馬達(dá)帶動(dòng)一對(duì)內(nèi)嚙合齒輪驅(qū)動(dòng) 大齒 小齒 = 所以：==66.35 （b）計(jì)算扭矩 ==861.25 ----啟動(dòng)力矩 ----馬達(dá)扭矩 查《液壓種植機(jī)器人》 36頁(yè) 表4-1 選M5x180液壓馬達(dá) 主要參數(shù) 壓力額定=32.4Mpa 最大=39.2Mpa =1680 =928 所以流量：==11.943 （2）行走馬達(dá)選擇及計(jì)算 （a）驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)速 V---種植機(jī)器人行走速度 ---履帶板節(jié)長(zhǎng) Z---驅(qū)動(dòng)輪齒數(shù) 代入==52.91 ==29.395 （b）驅(qū)動(dòng)輪扭矩 = =+ 為要求爬坡能力 為要求牽引力 代入==52945N ==6062.20 選擇雙速液壓馬達(dá)齒輪箱GFT17 輸出扭矩 9000 液壓馬達(dá)選擇排量=28，=8 馬達(dá)轉(zhuǎn)速：= = 代入數(shù)據(jù) ==27174.576=27.174576 =64.2=52840.452=52.840452 （3）螺旋軸馬達(dá)選擇 查《液壓種植機(jī)器人》 36頁(yè) 表4-1 選M5x180液壓馬達(dá) 主要參數(shù) 壓力額定=32.4Mpa 最大=39.2Mpa =1680 =928 所以流量：==11.943 4.3動(dòng)力元件的選擇 4.3.1液壓泵的選擇 （1）液壓泵的工作壓力的確定 + --是執(zhí)行元件的最高工作壓力,對(duì)于本系統(tǒng)的最高工作壓力是銷(xiāo)鎖油缸的入口壓力 --是從液壓泵出口液壓缸之間的管路損失。管路復(fù)雜，進(jìn)口有調(diào)速閥，則取=1Mpa。 （2）確定液壓泵的流量 多液壓缸同時(shí)工作時(shí)，而且系統(tǒng)使用蓄能器鋪助動(dòng)力源時(shí)，則液壓泵輸出流量公式應(yīng)為 ≥ 其中 K-系統(tǒng)泄露系數(shù)，取K=1.2 Tt-液壓系統(tǒng)工作周期 Vi-每個(gè)液壓缸的工作周期中的總耗油 z-液壓缸的個(gè)數(shù) 銷(xiāo)鎖油缸的最大流量 (5.3) =60.101=60 加料門(mén)油缸的最大流量 =60.140.0031=26 根據(jù)以上可知: =60 大泵流量：=80%=48 小泵流量：=20%=12 大泵排量：=37 小泵排量：=8.1 =0.9L/s 按照泵的排量 和、的值來(lái)選擇液壓泵 （3）選擇液壓泵的規(guī)格 根據(jù)以上求的泵的排量、和、的值，按系統(tǒng)中給定的液壓泵的形式，按照HAWS公司V30D系列變量軸向柱塞泵的選型表3.10，可以選定V30D-45型變量軸向柱塞泵。該變量軸向柱塞泵的技術(shù)參數(shù)如表3.11 。 4.3.2柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇 液壓缸在整個(gè)循環(huán)運(yùn)動(dòng)中，系統(tǒng)的壓力和流量都是變化的。所需功率變化較大，為滿(mǎn)足整個(gè)工作循環(huán)的需要，需按大功率段來(lái)確定發(fā)動(dòng)機(jī)的功率。 從液壓原理圖可以看出，快速運(yùn)動(dòng)時(shí)系統(tǒng)的壓力和流量都較大，這時(shí)，大小泵同時(shí)參加工作，小泵排油壓力和流量均較大。此時(shí)，大小泵同時(shí)參與工作小泵排油除保證鎖緊力外，還通過(guò)順序閥將壓力油供給加料門(mén)油缸。 前面的計(jì)算已知，小泵供油壓力為=4 MPa,考慮大泵到銷(xiāo)鎖油缸路損失，大泵供油壓力應(yīng)為=4Mpa 取泵的總效率=0.85，泵的總驅(qū)動(dòng)功率為： P==22.9KW 可以選用的發(fā)動(dòng)機(jī)為常柴集團(tuán)生產(chǎn)的4L68型號(hào)的柴油機(jī)。該柴油機(jī)具有動(dòng)力強(qiáng)勁、經(jīng)濟(jì)省油、耐久可靠、境污染小等特點(diǎn)。其主要技術(shù)參數(shù)如表3.12所示。 4.4液壓閥的選擇 選擇液壓閥主要根據(jù)閥的工作壓力和通過(guò)閥的流量。本系統(tǒng)工作壓力在18Mpa左右，所以液壓閥都選用中、高壓閥。 （1）根據(jù)液壓閥額定壓力來(lái)選擇 選擇的液壓閥應(yīng)使系統(tǒng)壓力適當(dāng)?shù)陀诋a(chǎn)品標(biāo)明的額定值。對(duì)液壓閥流量的選擇，可以按照產(chǎn)品標(biāo)明的公稱(chēng)流量為依據(jù)，根據(jù)產(chǎn)品有關(guān)流量曲線(xiàn)來(lái)確定。 （2）液壓閥的安裝方式的選擇 是指液壓閥與系統(tǒng)的管路或其他閥的進(jìn)出油口的連接方式，一般有三種，螺紋連接方式，板式連接方式，法蘭連接方式。安裝方式的選擇要根據(jù)液壓閥的規(guī)格大小，以及系統(tǒng)的簡(jiǎn)繁及布置特點(diǎn)來(lái)確定。 （3）液壓閥的控制方式的選擇 液壓閥的控制方式一般有四種，有手動(dòng)控制，機(jī)械控制，液壓控制，電氣控制。根據(jù)系統(tǒng)的操縱需要和電氣系統(tǒng)的配置能力進(jìn)行選擇。 （4）液壓閥的結(jié)構(gòu)形式的選擇 液壓閥的結(jié)構(gòu)方式分為：管式結(jié)構(gòu)，板式結(jié)構(gòu)。一般按照系統(tǒng)的工作需要來(lái)確定液壓閥的結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)以上的要求來(lái)選擇液壓控制閥，所選的液壓閥能滿(mǎn)足工作的需要。所以本液壓系統(tǒng)所選的液壓閥有中、高壓閥。具體規(guī)格型號(hào)和名稱(chēng)見(jiàn)表4.2 表4.2 液壓控制閥 序號(hào) 代 號(hào) 名稱(chēng)及規(guī)格 材料 數(shù)量 1 Q11F-16P-25 不銹鋼截止閥 成品 2 2 DBDW10B-1-50X/10UG24NZ5L 電磁溢流閥 成品 1 3 S20P1.0 S型單向閥 成品 1 4 S10P1.0 S型單向閥 成品 1 5 XJF-32/10 蓄能器截止閥 成品 1 6 DRV16-1-10/2 單向節(jié)流閥 成品 1 9 S6A1.0/2 S型單向閥 成品 1 10 ZDR6DP2-30/7.5YM 疊加式減壓閥 成品 1 11 Z1S6P-1-30/ 疊加式單向閥 成品 1 12 4WE10J3X/CG24NZ5L 電磁換向閥 成品 1 13 ZDR10DP2-30/7.5YM 疊加式減壓閥 成品 1 14 Z2FS16-30/S2 疊加式雙單向節(jié)流閥 成品 2 15 4WEH16Y50/OF6AG24NETS2Z5L/B08 電液換向閥 成品 1 16 Z2FS16-30/S2 疊加式雙單向節(jié)流閥 成品 2 17 DR20-5-5X/10YM 先導(dǎo)式減壓閥 成品 2 18 DR20-5-5X/10Y 先導(dǎo)式減壓閥 成品 1 19 4WEH16E50/6AG24NETS2Z5L/B08 電液換向閥 成品 1 20 4WE10E3X/CG24NZ5L 電磁換向閥 成品 1 21 DB20-2-5X/315 溢流閥 成品 2 22 S20P1.0/ 單向閥 成品 1 23 Z2FS10-20/ 疊加式雙單向節(jié)流閥 成品 1 24 溢流閥 成品 1 25 QJH—6WL 高壓球閥DN6 成品 3 選用主操作閥采用川崎KMX15R/B450，最大流量270L/min，能實(shí)現(xiàn)大臂提升合流、二臂大小腔合流、二臂再生回路、行走直線(xiàn)、大臂提升優(yōu)先、回轉(zhuǎn)優(yōu)先、二臂閉鎖等功能。 4.5其他輔助元件的設(shè)計(jì)與選擇 4.5.1油箱設(shè)計(jì) 按公式 [2] 204頁(yè)公式5-2確定油箱容積 V---油箱的有效容積 ---液壓泵的流量 ---經(jīng)驗(yàn)系數(shù) 取=1.5 ==0.162 油箱外形選擇1：1：1，長(zhǎng)寬高均取600mm =0.216 4.5.2油管設(shè)計(jì) （1）油缸用油管根據(jù)[5] 238頁(yè) 公式（9-16） 式中---油管內(nèi)徑m ---管中流量 ---管中流速 代入數(shù)據(jù)得 =0.01908m=19mm ==0.027mm 所以選擇的鋼 （2）液壓泵用壓油管 代入數(shù)據(jù) =0.03028m 所以選擇的鋼管 回油箱用油管 回油管取1 =0.045656m 所以選取 4.5.3蓄能器的選擇 根據(jù)蓄能器在液壓系統(tǒng)中的功用，確定類(lèi)型和主要參數(shù)。 在本液壓系