秸稈粉碎機的設計【7張CAD圖紙、說明書完整打包】

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秸稈粉碎機的設計 目錄 1引言 1 1.1課題的意義 1 1.2秸稈粉碎機具的國內外研究 2 1.3課題的研究內容 5 2技術任務書（JR） 5 2.1設計依據 5 2.2產品用途及使用范圍 5 2.3主要工作原理 6 2.4主要技術參數 6 2.5關鍵問題及解決方法 7 3設計計算說明書（SS） 7 3.1總體方案 7 3.2總體結構及工作原理 8 3.2.1結構組成 8 3.2.2主要技術參數 8 3.3主要零部件的設計計算 10 3.3.1配套動力計算 14 3.3.2變速箱設計 15 3.3.3主軸及粉碎部件的設計 16 3.4主要零件的強度校核 19 4使用說明書（SS） 23 4.1型號及名稱 23 4.2結構及工作 26 4.3使用與保養(yǎng) 26 4.4安全注意事項 27 5技術條件（JT） 28 5.1檢驗規(guī)則 28 5.1.1檢驗的劃分 28 5.1.2出廠檢驗 28 5.1.3型式檢驗 28 6結論 29 參考文獻 31 致謝 33 畢業(yè)設計說明書中文摘要 秸稈粉碎機的設計 摘 要 保護性耕作是國際農業(yè)技術發(fā)展的重要趨勢，秸稈還田技術是機械化 保護性耕作中關鍵的一項技術。使用機械化秸稈還田技術可以有效地解決農忙期間爭農時、爭勞力的矛盾，有力推動秸稈還田的農業(yè)全程機械化進程，避免由于焚燒秸稈產生的環(huán)境污染。本著一機多用、降低生產成本的原則，研制了既能滿足玉米秸稈、又能單獨實現旋耕作業(yè)的新型玉米秸稈還田機。 (1)在對秸稈粉碎及滅茬基本理論分析的基礎上，提出多功能玉米秸稈還田機總體結構設計方案。采用臥式結構，主要由懸掛裝置、變速箱、秸稈粉碎機構、等組成。拖拉機輸出動力經萬向節(jié)傳遞給變速箱，變速箱一軸經齒輪、鏈輪兩級增速后，帶動粉碎刀輥工作。 (2)設計了新型變速箱，實現了秸稈粉碎的作業(yè)，結構簡單，一機多用。主要由錐齒輪傳動等組成。利用從動齒輪的離合來實現粉碎、旋耕動力的分離與結合，從而分別完成秸稈粉碎與旋耕單項作業(yè)，實現一機多用之功能。 關鍵詞 變速箱；秸稈粉碎機；甩刀；結構及工作原理 畢業(yè)設計說明書外文摘要 The hydraulic cylinder head drilling fixture design Abstract The protection cultivation is the most important international agriculturaltechnology development tendency.The smashed straw technology is one essential technology of the mechanized protection cultivation.Using smashed straw machines call effectively solve the problems that striving for time and labour during the busying farming time，and Can make the agricultural entire mechanization come幻truth.It also call avoid envkonment pollution caused by straw setting on fire.According to multi-function and reducing production COst,multi—function smashed straw machine WaS developed.It not only Can smash st“1w together with the stubble and put it back to the farmland to increase the nutrient once time but also Can according to Our practical necessityto choose rotary tilling single function. (1)On the basic of studying the elementary theory of smaShing straw，the integral structure design plan ofmulti-functionmachine WaS introduced. The machine is mainly composed of hanng system，gearbox，belttransmission system，stalk-soil returning roller,rotary tiller roller,and depth limit roller.Power is transmitted from the tractor shaft to the power output gearbox.One shaft ofthe gearbox is acceleratedby both bevel gears and strap transmission.And then it drives the stalk—smashing knives revolving quickly. Another is moved by the bevel gears and strap wheel to drive the rotary tiller working. (2)The innovativepoint is the design of new gearbox，which has realized the composite work or sinsle work of smashing straw，stubble and rotary tillage for the first time.It makes one machine has two uses.The gearbox is mainly composed ofbevel gears，poking fork，clutch，and bearings.Using the separation or union between the clutch and gears，the separation or union of the power canbe realized.So，the machine call choose smashed straw work or rotary tillage work.And the intension of bevel gears, belts，axes are checked. After rotary tillage work,the farmland is smooth.It Can satisfy the agronomy request andcan carryOll the following sowing seedswork directly. Keywords gearbox；smashed straw maehiFie；Structures and working mechanism； 1引言 1.1課題的意義 秸稈中含有的氮、磷、鉀、鎂、鈣、硫等元素是農作物生長必需的主要營養(yǎng)元素，是我國重要的有機肥源之一。實踐證明：秸稈還田后，土壤中氮、磷、鉀養(yǎng)分都有所增加，尤其是速效鉀的增加最明顯。秸稈中有機質的含量平均為15％左右。據測定，濕玉米秸稈含氮量為0.61％，含磷量為0.27％，含鉀量為2.28％，如果每畝地還田秸稈1000 kg，則可增加有機質150 kg。每畝地一年若還田鮮玉米秸稈1250 kg，則相當于4000 kg土雜肥的有機質含量，含氮、磷、鉀相當于18.75 kg碳氨、lO埏過磷酸鈣和7.65耗硫酸鉀，同時還能補充其它多種營養(yǎng)元素。 秸稈還田還能改善土壤的團粒結構和理化性狀。作物秸稈富含纖維素、木質素等富碳物質，它是形成土壤有機質的主要來源，因而秸稈還田有利于更新和增加土壤有機質。秸稈在耕翻入土之后，在分解過程中進行礦質化，釋放養(yǎng)分，同時進行腐殖質化，使一些有機質化合物縮合脫水，形成更復雜的腐殖質，從而改善了土壤的結構及保水、吸水、粘結、透氣、保溫等性狀，提高了土壤本身調節(jié)水、肥、溫、氣的能力。土壤有機質含量增加，養(yǎng)分結構趨于合理，可使其容重降低，土質疏松，通透性提高，犁耕比阻減小。秸稈覆蓋和翻壓對土壤有良好的保墑作用并可抑制雜草生長，特別是干旱貧瘠地區(qū)，對節(jié)約水利資源和培肥地力都很重要，而秸稈覆蓋還田所具有的蓄水保墑，保持水土的作用，可以達到節(jié)水培肥的目的?？偠灾?，秸稈還田能有效增加土壤有機質含量，改良土壤結構，培肥地力，對于改良土壤有著積極的作用，特別對緩解我國氮磷鉀比例失調的矛盾，彌補磷、鉀化肥不足，促進農業(yè)可持續(xù)發(fā)展有十分重要的意義。 秸稈還田勞動強度大、時間短，為了保證還田質量，減輕勞動強度、提高工作效率，應采用機械進行秸稈還田作業(yè)。秸稈還田作業(yè)用機具是保證秸稈還田作業(yè)的質量、減輕勞動強度、提高工作效率必不可少的工具，也是大面積推廣秸稈還田必需的條件。我國機械化秸稈還田機具處于起步階段，我們急需研制一種能夠一次性同時將玉米秸稈進行粉碎、滅茬、旋耕、覆蓋等多道工序的適用機型。 1.2秸稈粉碎機具的國內外研究 秸稈是糧食生產中的主要副產品之一，同時也是工、農業(yè)生產的重要資源，是極為豐富并能直接利用的可再生資源。作為一種資源，作物秸稈可用作肥料、飼料、燃料及造紙、制炭、建材等的原料。 目前，我國的秸稈開發(fā)利用主要是從三個方面來進行的：一是秸稈還田，包括整株還田和粉碎還田兩種：二是作為家畜飼料，包括直接飼喂、粉碎飼喂及氨化、青貯、微貯等處理后飼喂；三是作為相關工業(yè)原料利用，如用于造紙、制炭、編織等。據統(tǒng)計，我國目前秸稈年產量約為6.2億噸，利用率僅為33％，約2億噸，而在這被利用的部分中，大部分未經處理，經過技術處理后利用的約為1600萬噸，僅占被利用部分的2.6％。一方面，土壤有機質含量在逐年減少；另一方面，大量的農作物秸稈被棄之不用，放火焚燒，既造成浪費又污染環(huán)境。把多余的秸稈還到農田中去，是解決這個問題的有效途徑。 提高農作物秸稈的綜合利用，是發(fā)展高產、優(yōu)質、高效農業(yè)和幫助農民致富的迫切需要和重要途徑。農作物秸稈資源的利用涉及到整個農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的土壤肥力、環(huán)境安全以及農村能源的有效利用問題，引起世界各國的普遍關注，成為發(fā)展可持續(xù)經濟的重要方面。因此，開發(fā)利用秸稈， 已經成為一個刻不容緩的問題，已經成為農業(yè)生產資源開發(fā)的新焦點。秸稈資源數量巨大，開發(fā)價值大，開發(fā)利用前景十分可觀。 持續(xù)農業(yè)已成為世界各國農業(yè)發(fā)展的共同趨勢。面持續(xù)農業(yè)就是：“管理保護自然資源基礎，并調整技術和機構改革方向，以便確保獲得和持續(xù)滿足目前幾代人和今后世世代代人的需求，這種(農業(yè)、林業(yè)和漁業(yè)部門的)持續(xù)發(fā)展能保護土地、水資源、植物和動物遺傳資源，并且不會造成環(huán)境退化，同時技術上適當，經濟上可行，能夠被社會接受?！弊魑锝斩拞栴}也涉及到土壤肥力、水土保持、環(huán)境保護、再生資源有效利用等可持續(xù)發(fā)展問題。土地作為農業(yè)生產的最基本生產資源，其可持續(xù)利用是永恒的主題。我國大部分農田由于長時間以來耕作方式單一，使土壤底部形成了堅硬的犁底層，加之多年不施用農家肥，以及大量使用化肥和農藥，造成了土壤的污染，致使我國土地的有機質逐年下降，農作物減產或產量不穩(wěn)，不利于可持續(xù)農業(yè)和生態(tài)農業(yè)的發(fā)展。農田生態(tài)環(huán)境惡化將帶來不堪設想的災難，因此加強秸稈還田的工作必須予以足夠的重視。 機械化秸稈還田方式主要包括機械化秸稈直接粉碎還田、機械化整稈還田、機械化整稈覆蓋和機械化根茬粉碎還田等。機械化秸稈直接粉碎還田方式是利用秸稈直接粉碎還田機，將摘穗后仍直立于田間的秸稈，用秸稈粉碎還田機粉碎并拋撒在田間，隨后用犁將秸稈翻埋入土還田，它適用于各種土壤條件，秸稈腐解時間短，對農作物生長見效快。機械化整稈還田方式是將摘穗后直立于田間的秸稈，直接用高柱犁或重型犁沿前進方向推倒，同時深耕翻埋，將秸稈在深耕時翻埋入土還田，實現秸稈整稈還田。目前這一技術已在很多地方推廣應用。機械化整稈覆蓋方式是利用整稈覆蓋機，將摘穗后直立于田間的秸稈，按照一定的規(guī)律編壓覆蓋在作物的行間，起到秸稈還田與蓄水保墑共舉的目的，這種方法特別適用于降雨量很少的旱地。并且這種方法和機械化整稈還田方式都具有減少一次粉碎程序、保持秸稈水份、降低生產費用等優(yōu)點。機械化根茬粉碎還田方式是將作物割去莖稈后剩余的根茬用機具就地粉碎混合于耕作層土壤中的一項機械化秸稈還田技術。這種方法比較適用于玉米根茬的粉碎還田處理。 秸稈還田機械有多種形式，不同的秸稈應配套使用不同的機械。秸稈還田機械主要有秸稈還田旋耕機，甩刀式碎土滅茬機，裝有覆茬器的鏵式犁、深翻犁以及秸稈粉碎拋撤機等多種類型。秸稈還田旋耕機與一般的旋耕機結構基本相同，其采用反轉旋轉，即刀軸的旋轉方向與作業(yè)機行走輪旋轉方向相反，工作時旋耕刀從土壤底部開始向土壤表面逆向切土，機組負荷較均勻，無漏耕現象。作業(yè)后地表平整，碎土率高，一次可完成滅茬、秸稈還田、埋青、旋耕碎土、掩埋以及覆蓋等作業(yè)，作業(yè)質量滿足要求。甩刀式碎土滅茬機整機結構與一般水平橫軸式旋耕機相似，只是工作部件是甩刀而不是刀齒，甩刀用活動鉸鏈與轉軸聯結，甩刀式碎土滅茬機甩刀逆滾動方向回轉，將莖桿切斷后拾起后拋，并利用高速旋轉時的慣性力來打碎根茬、硬土塊或草皮層。裝有覆茬器的深耕犁、高架深耕犁，在主犁體上方安裝覆茬器，使土垡尚未翻轉時，先將土垡表面長有殘茬并容易外露的一角切去并使其落入犁溝底部，然后犁體翻轉土垡將其掩埋。覆茬器是協助犁體在翻垡時，將地表面的殘茬、雜草埋入士中不外露，使秸稈雜草腐爛還田。高架深耕犁可將秸稈整株深埋還田。其工作原理是懸掛了高架犁的機組在摘果后仍保持秸稈直立狀態(tài) 的田間行進時，主機先將秸稈推壓倒，在秸稈還未反彈起時犁己將秸稈的根部深耕覆蓋在土壤里，同時也帶動整株秸稈在犁體翻動土壤過程中都被覆蓋在土壤中，從而實現秸稈的整株還田。 機械化秸稈還田技術既可以減少化肥施用量，培肥地力，又能增產穩(wěn)產。但目前秸稈的處理設備及應用技術的程度還遠遠不夠，一方面對秸稈還田的理論研究還不足，設計比較盲目，對其結構參數、運動參數和動力參數的配置與選擇沒有理論和實驗依據。另一方面，秸稈處理設備還有待于進一步開發(fā)，小麥秸稈還田機械產品較少，復式作業(yè)機具相對也較少。這項技術是農機推廣部門為解決剩余秸稈的利用問題而大力推廣的項目。但是在實際操作中，許多農民對機械化還田方式接受程度較低，其原因是農民對秸稈還田可以增肥地力、改善土壤結構、增強農業(yè)后勁、改善農業(yè)生態(tài)環(huán)境認識不足，僅限于秸稈還田能否產生明顯、直接經濟效益；另外，采用現有的秸稈還田技術粉碎效果往往不太理想，部分秸稈還田機械的粉碎效果不如人意：有的地面上留茬；有的拋出的秸稈太長，且無法被翻入土中；還有的雖能將拋出的秸稈翻入土中，但由于未能打碎，致使播種機排種器插入土中深度不夠，或阻礙其前進。秸稈還田作業(yè)必須與深耕、深翻及農業(yè)措施配套，相應的機械化秸稈還田機具的投資也就比較大。農民怕麻煩也不愿再投入生產資金，因而對推廣秸稈還田機械化作業(yè)技術造成一定困難。因此，整套設備投資大，這將影響機械化秸稈還田的廣泛推廣。 發(fā)達國家在還田機具的研制和生產上起步較早，美國萬國公司于20世紀60年代初首次在聯合收割機上采取切碎機對秸稈進行粉碎還田，其后研制了與90 kw拖拉機配套的60型秸稈切碎機。英國在20世紀80年代初在收獲機上對秸稈進行粉碎，并采用犁式耙進行深埋。日本采用的是在半喂入式聯合收割機后面安裝切草裝置，一次能完成收獲和秸稈粉碎。在一些發(fā)達國家(如德國等)具有嚴格的法律禁止秸稈焚燒。美國、加拿大等國家的小麥、玉米秸稈大部分用于還田。許多國家(如加拿大等)普遍采用秸稈機械粉碎還田。在南亞、東南亞等一些不發(fā)達國家作物秸稈則是動物飼料的主要來源。在美國，秸稈還田十分普遍。不僅小麥、玉米等秸稈大量還田，而且像大豆、番茄等作物秸稈也盡量還田。據美國農業(yè)部統(tǒng)計，每年生產作物秸稈4.5億噸，占整個美國有機殘物生產量的70.4％，秸稈還田量占秸稈生產量的68％。這是一項了不起的成就，對于保持美國的土壤與土壤肥力起著十分重要的作用。而英國秸稈直接還田量則占其秸稈生產總量的73％。日本微生物學家島本覺也先生研究發(fā)明的酵素菌技術在日本廣泛應用于種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)、環(huán)境保護等領域，還可直接用于秸稈liEN作，達到秸稈還田目的，具有良好的經濟效益，社會效益和生態(tài)效益，目前已在世界上二十幾個國家得到迅速推廣應用。目前，國外一些國家秸稈還田的研究與利用已處于領先水平。但是，世界上許多國家，甚至一些發(fā)達國家，仍然存在著秸稈田間直接焚燒的現象。 1.3課題的研究內容 針對解決目前我國機械化秸稈還田機具存在的問題，結合農機、農藝及農民的實際需求，本課題的任務的是研制一種能將玉米秸稈整稈及其根茬一次性同時進行粉碎、滅茬、旋耕、覆蓋等多道工序的適用機型。根據課題的進展狀況，擬完成以下的研究內容： (1)對多功能玉米秸稈還母機研制所需要的基礎理論分析。 (2)提出玉米秸稈還田機總體結構設計方案；根據實際作業(yè)要求初步選擇與其相配套的動力并以此為依據確定各項設計參數及具體結構。 (3)新型變速箱的設計。 (4)繪制圖紙。 2技術任務書（JR） 2.1設計依據 目前秸稈還田可分為秸稈粉碎翻壓還田、秸稈覆蓋還田、堆漚還田、焚燒還田、過腹還田等5大類形式。秸稈粉碎翻壓還田是在作物收獲后，將作物秸稈在下茬作物播種或移栽前翻入土中。秸稈覆蓋還田是將作物秸稈或者殘茬直接鋪蓋于土壤表面。堆漚還田是將作物秸 稈制成堆肥、漚肥等，作物秸稈發(fā)酵后施入土壤。焚燒還田是將秸稈直接 焚燒，灰燼還田。過腹還田是用秸稈飼喂牛、馬、豬、羊等牲畜后，以畜糞尿旌入土壤。堆漚還田和過腹還田為傳統(tǒng)習慣方式，效果不錯，但因受時間，勞力、牲畜養(yǎng)殖規(guī)模等條件限制，能被利用的秸稈數量有限，大部分的秸稈還是被白白浪費掉了，只有依靠機械化技術才能實現大量秸稈就地及時直接還田。秸稈粉碎翻壓還田和秸稈覆蓋還田是秸稈直接還田的兩種方式，采取直接還田的方式比較簡單，方便、快捷、省工，還田數量較多，因此一般采用直接還田的方式。 2.2產品用途及使用范圍 機械化秸稈直接粉碎還田方式是利用秸稈直接粉碎還田機，將摘穗后仍直立于田間的秸稈，用秸稈粉碎還田機粉碎并拋撒在田間，隨后用犁將秸稈翻埋入土還田，它適用于各種土壤條件，秸稈腐解時間短，對農作物生長見效快。機械化整稈還田方式是將摘穗后直立于田間的秸稈，直接用高柱犁或重型犁沿前進方向推倒，同時深耕翻埋，將秸稈在深耕時翻埋入土還田，實現秸稈整稈還田。目前這一技術已在很多地方推廣應用。機械化整稈覆蓋方式是利用整稈覆蓋機，將摘穗后直立于田間的秸稈，按照一定的規(guī)律編壓覆蓋在作物的行間，起到秸稈還田與蓄水保墑共舉的目的，這種方法特別適用于降雨量很少的旱地。并且這種方法和機械化整稈還田方式都具有減少一次粉碎程序、保持秸稈水份、降低生產費用等優(yōu)點。機械化根茬粉碎還田方式是將作物割去莖稈后剩余的根茬用機具就地粉碎混合于耕作層土壤中的一項機械化秸稈還田技術。這種方法比較適用于玉米根茬的粉碎還田處理。 2.3主要工作原理 秸稈粉碎還田刀輥是反向旋轉(在機器前進方向的右側看是逆時針方向旋轉)，設計轉速為1850r/min；滅茬旋耕刀輥是正向旋轉，轉速僅為720 r/min。兩者相差較大，這給傳動系統(tǒng)設計帶來了很大困難。經過多種方案對比，采用了具有創(chuàng)新性的變速箱及鏈輪傳動相結合的傳動方案。此方案最大限度地簡化了傳動路線，降低了功耗，提高了傳動的可靠性和平穩(wěn)性。 2.4主要技術參數 表1主要技術參數 項目 設計值 外形尺寸(長x寬x高) 1420×920×950mm 整機重量 680kg 工作幅寬 1200mm 拋撒幅寬 1200mm 滾筒回轉直徑 500mm 粉碎機構總安裝甩刀數 14個 粉碎轉速 1850r／min 配套動力 35--45 kW 2.5關鍵問題及解決方法 秸稈粉碎拋撒機是在拖拉機后安裝莖桿切碎裝置，實現了秸稈粉碎、拋散作業(yè)。秸稈粉碎拋撒機的切碎裝置由一組切刀和喂入輪組成，或由旋轉滾筒加定刀片組成。工作時，莖桿被強制喂入，靠喂入輪和刀片的轉速不同來切碎莖桿：按其特性可分為“甩刀式”和“定直徑滾刀式”。為了防止莖桿阻塞，可在莖桿切碎裝置處，加裝莖桿堵塞報警裝置，一旦發(fā)生堵塞，可隨時發(fā)現，及時排除故障，避免零件損壞。秸稈粉碎機的拋撒裝置由排草風扇、扇形導流板及動力傳遞機構等組成，使秸稈粉碎并均勻拋撒。莖桿粉碎機一般把莖稈切斷成長度小于10 cm的小段，其切碎和拋撒性能均達到要求，有利于滅茬器的旋耕作業(yè)和秧苗的栽培，并可根據需要，裝上或卸下切碎裝置。對于割莉脫粒的聯合收割機，秸稈可以用高架犁直接整株還田，也可以先脫后割，將秸稈粉碎還田。 3設計計算說明書（SS） 3.1總體方案 秸稈粉碎還田刀輥是反向旋轉(在機器前進方向的右側看是逆時針方向旋轉)，設計轉速為1850r/min；滅茬旋耕刀輥是正向旋轉，轉速僅為720 r/min。兩者相差較大，這給傳動系統(tǒng)設計帶來了很大困難。經過多種方案對比，采用了具有創(chuàng)新性的變速箱及鏈輪傳動相結合的傳動方案。此方案最大限度地簡化了傳動路線，降低了功耗，提高了傳動的可靠性和平穩(wěn)性。 該玉米秸稈還田機(如圖3.1所示)采用臥式結構，刀軸呈橫向水平配置，安裝在刀軸上的甩刀在縱向垂直面內旋轉。該機主要由懸掛裝置(1)、變速箱(2)、秸稈粉碎滾筒(3)、甩刀(4)、殼體(5)等組成。 玉米秸稈還田機工作時依靠3點懸掛與拖拉機相掛接，牽引本機工作。拖拉機輸出軸傳遞的動力經萬向節(jié)傳遞給變速箱，變速箱內分兩軸傳遞動力。在進行秸稈粉碎及滅茬復合作業(yè)時，軸經變速箱、鏈輪兩級增速后，帶動粉碎滾筒上的甩刀高速旋轉，在喂入口處負壓作用下，將地上的秸稈抓起，使之受到一次切割。當秸稈進時，又一次受到剪切、搓擦和撕拉的作用，得到進一步粉碎，并被均勻地拋撒于機后。 3.2總體結構及工作原理 3.2.1結構組成 圖1玉米秸稈還田機整機結構簡圖 1.懸掛裝置2.變速箱3.秸稈粉碎滾筒4.甩刀 5.殼體 3.2.2主要技術參數 表2主要技術參數 名稱 計算公式 結果/mm 法面模數 5 法面壓力角 螺旋角 齒數 22 88 傳動比 4 分度圓直徑 83 336 齒頂圓直徑 93 346 齒根圓直徑 79.5 335.5 中心距 280 表3低速級齒輪傳動尺寸 名稱 計算公式 結果/mm 法面模數 5 法面壓力角 螺旋角 齒數 31 95 傳動比 3.065 分度圓直徑 122 371 齒頂圓直徑 132 381.56 齒根圓直徑 109.5 358.3 中心距 329.15 齒寬 127 122 3.3主要零部件的設計計算 1.聯軸器，錐齒輪8級閉式齒輪傳動，滾動軸承，圓柱齒輪9級精度傳動。 （3-1） 2.．各軸的輸入轉矩 （3-2） 主軸大齒輪與右端齒輪的設計 變速箱主軸通過萬向聯軸器與拖拉機的動力輸出軸相連，拖拉機動力輸出軸轉速n=760 r/min。變速箱采用閉式直齒錐齒輪傳動，齒輪材料為20Cr滲碳、淬火，齒面硬度58-43 HRC。齒數比U=/,一般閉式傳動按傳動要求確定，對于單級直齒圓錐齒輪傳動，通?！皍=1～5，齒數比過大，則大小齒輪的尺寸懸殊，會使傳動的總體尺寸增大。秸稈粉碎刀輥需要較高的轉速才能實現秸稈粉碎作用，需要變速齒輪起到增速作用，因取u=0.4.根據齒面接觸強度公式。 式中：K—載荷系數，取1.25 一主軸大齒輪傳動的轉矩，N·m，=9549-=303Nm； u一齒數比； 一齒輪許用接觸應力，MPa；且=,查表可得=1300N／mm2，安全系數選取=1.1。 將數據代入式得： 首先確定直齒錐齒輪的基本參數，具體如表3-1所示。 錐齒輪1、2的幾何計算計算和說明 齒數 取=32，則=u=0.4， 實際的齒數比 u==0.406 分錐角 .== == 大端模數 選取模數=6mm 大端分度圓直徑 , 外錐 齒寬 一般，取齒寬系數=o.3， 則齒寬 b=,取b=30mm， 實際齒寬系數 中點模數 中點分度圓直徑 切向變?yōu)橄禂? , 高變位系數 , 頂隙 大端齒項 大端齒根高 =7.2mm =7.2mm 全齒高 h=(2+)=13.2 齒根角 齒項角 采用等頂隙收縮齒，故 頂錐角 , 根錐角 , 大端齒項圓直徑 冠頂距 大端分度圓弧齒 =9.425mm 3.3.1配套動力計算 功能玉米秸稈還田機的刀輥主要進行粉碎秸稈的作業(yè)。粉碎刀在粉碎玉米秸稈時主要以高速打擊與切割相結合，只有當玉米秸稈切碎時的刀端線速度大于34m/s時，刀軸的轉向必須選擇反轉，以增加秸稈在粉碎室的停留時間，粉碎效果才能較好，因此消耗的功耗較大。 據有關資料，玉米秸稈粉碎還田的功耗一般為8-11kW／壟，則玉米秸稈的粉碎功耗應為. 滅茬和旋耕功耗的計算多功能玉米秸稈還田機的后刀輥主要將前刀輥作業(yè)后的留茬刨出并粉碎，均勻拋撒，同時進行淺層土壤疏松。 (3—3) 式中：h一耕深，cm；根據農藝要求本機選取h=5cm; 一機組前進速度，m／s；本機選用=O.85 m／s； B一耕幅，m；根據農藝要求本機選取B=1.35m； 一旋耕比阻，N／cm2；=； 根據資料可得=16，=1.2，=o.92，=1-2，=o.71。將數據帶入式可得：=8.6 kW。 機組行駛功耗計算輪式拖拉機在行駛過程中要克服滾動阻力，牽引作業(yè)時要克服牽引阻力弓，上、下坡時要克服坡道阻力￡，行駛速度變化時要克服慣性力。在本機組的功耗計算中主要考慮機組在行駛過程中受到的牽引阻力弓和土壤滾動阻力，機組前進速度，則克服滾動阻力消耗的功率為： (3-4) 又： f一滾動阻力系數，取f=0.1； ——拖拉機的使用質量作用在拖拉機上的重力，N，此處參照Fr-600拖拉機的參數進行計算。 將數據帶入可得：=6075N：=3100N?？傻茫?7.8kW 拖拉機的選擇 配套拖拉機的選擇即是發(fā)動機的選擇，必須依靠工作機的要求來進行。發(fā)動機應有適當的備用容量，如選發(fā)動機的功率過大，必然會因容量未能充分利用而增加成本，造成浪費；相反，容量過小，則不能保證機具的正常工作，或使發(fā)動機長期過載、發(fā)熱量大而過早損壞?？紤]到功率儲備，并且傳遞過程中有功率損失，所以選擇的發(fā)動機功率必須大于機具的使用功率。 多功能玉米秸稈還田機既可進行秸稈粉碎還田或滅茬旋耕單項作業(yè)，也可進行秸稈粉碎、滅茬復合作業(yè)，對于功耗，本文中按照最大功耗(即復合作業(yè)時)進行設計計算。萬向節(jié)聯軸器的傳動效率一般為0.98，閉式錐齒輪的傳動效率可選擇為O.97，鏈傳動的傳動效率可選擇為O.96，則機組總功耗為41.8 kW，即；可選擇55-60馬力左右中型拖拉機與多功能玉米秸稈還田機相配套。 3.3.2變速箱設計 圖1 變速箱設計圖 1.主軸 2.主軸大齒輪 3.右端齒輪 4.箱體 5.鏈輪 多功能玉米秸稈還田機的變速箱(如圖3-1所示)，主要由主軸(1)、主軸大齒輪(2)、右端齒輪(3)、箱體(4)、鏈輪(5)組成。該變速箱除了可以實現變速、換向常規(guī)功能之外，還可以根據實際作業(yè)需要，秸稈粉碎和滅茬旋耕作業(yè)可同時進行，完成復合作業(yè)。 該變速箱與傳統(tǒng)的變速箱的不同之處在于它有效利用動力資源，同時實現一機多用，降低生產成本。變速箱主軸通過萬向聯軸器與拖拉機后部的動力輸出軸相連，再通過變速箱內部的兩對錐齒輪變速換向后由動力輸出軸出動力，再通過鏈傳動裝置驅動秸稈粉碎刀輥工作。 3.3.3主軸及粉碎部件的設計 根據工作條件，初選軸的材料為45鋼，調質處理，按扭矩強度法進行最小直徑估算，即，初算軸徑時，若最小直徑軸段開有鍵槽，還要考慮鍵槽對軸強度的影響，當該軸段截面上有一個鍵槽時，d增大5%-7%，，兩個鍵槽時，d增大10%-15%，值由表14-4確定：， ，， 高速軸，因高速軸最小直徑處安聯軸器，沒有一個鍵槽，則 ， 取整為38mm， ，安裝滾動軸承， 取標準值 ，安裝滾動軸承， 取標準值 ， 取 1．高速軸的結構設計 （1）各軸段直徑的確定 ：最小直徑，滾動軸承處軸段，。滾動軸承取30210，其 尺寸結構為 ：錐齒輪軸段， ：軸環(huán)，根據軸向定位要求， ：圓柱齒輪軸段， ：滾動軸承處軸段， （2）各軸段長度的確定 ：由滾動軸承，擋油盤及裝配關系等的確定， ：圓錐齒輪的寬度, ：軸環(huán)寬度， ：由圓柱齒輪的轂孔寬度， ：由滾動軸承，擋油盤及裝配關系確定， （3）細部結構的設計 由表查出，圓柱齒輪處鍵，錐齒輪處鍵選用，齒輪輪轂與軸的配合選為；滾動軸承與軸的配合采用過渡配合，此軸轂的直徑公差選用，查表，各軸肩出處的圓角半徑見圖，查表，各側角為C2，參考表，各軸段表面粗糙度見圖 2． 中間軸的結構設計 3． （1）各軸段直徑的確定 ：最小直徑，滾動軸承處軸段，。滾動軸承取30214，其尺寸結構為 ：低速小齒輪軸段， ：軸環(huán)，根據軸向定位要求， ：高速級大齒輪軸段， ：滾動軸承處軸段， （2）各軸段長度的確定 ：由滾動軸承，擋油盤及裝配關系等的確定， ：由低速級小齒輪的轂孔寬度確定, ：軸環(huán)寬度， ：由高速級大齒輪的轂孔寬度， ：由滾動軸承，擋油盤及裝配關系確定， （3）細部結構的設計 查出，高速級大齒輪處鍵，低速級小輪處鍵選用，滾動軸承與軸的配合采用過渡配合，此軸段的直徑公差選用，各軸肩出處的圓角半徑見圖f-18，查表7-19，各側角為C2 3．低速軸的結構設計 （1）各軸段直徑的確定 ：滾動軸承處軸段，。滾動軸承取30219，其尺寸結構為 ：低速級大齒輪軸段， ：軸環(huán)，根據軸向定位要求， ：錐齒輪軸段， ：滾動軸承處軸段， （2）各軸段長度的確定 ：由滾動軸承，擋油盤及裝配關系等的確定， ：由低速級大齒輪的轂孔寬度確定, ：軸環(huán)寬度， 3.4主要零件的強度校核 按齒面接觸疲勞強度設計 （1）試選載荷系數， 由選取齒寬系數（對稱布置） 查得材料的彈性影響系數（均采用鍛鋼制造） 查得節(jié)點區(qū)域系數 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限，大齒輪的接觸疲勞強度極限，計算應力循環(huán)次數 （3-4） 查得接觸疲勞壽命系數， 計算接觸疲勞許用應力，取失效概率為1%，安全系數，得 （3-5） 端面重合度近似計算 （3-6） 螺旋角按式（8-18）計算 （2）計算小齒輪分度圓直徑，代入中的小者 （3-7） 取 校核齒根彎曲疲勞強度 （1），且, （3-8） 查得 （3-9） （2） 查得齒形系數，，應力修正系數， （3）按齒面硬度查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限，大齒輪的接觸疲勞強度極限 （4）， （5）查得接觸疲勞壽命系數， （6）計算接觸疲勞許用應力，取安全系數，得 （3-10） （7） (3-11) 強度足夠。 鍵的選擇與校核 這里只以中間軸上的鍵為例，由中間部的細部結構設計，選定高速級大齒輪處鍵為，標記：鍵,低速級小齒輪處鍵2為，由于是同一根軸上的鍵，傳遞的轉矩相同，所以，只需要校核斷的鍵1即可，齒輪軸段d=80mm，鍵的工作長度L-b=100-22=78mm，鍵的接觸角度，傳遞的轉矩，按所引用教材表5-2查處鍵靜聯接時的擠壓許用應力為，（鍵，齒輪輪轂，軸的材料均為45鋼調質） 鍵聯接強度足夠 以中間軸上的滾動軸承為例 根據載荷及速度情況，擬定選用圓錐滾子軸承，由中間軸的設計，選取30214，其基本參數查表，,，，, 軸承受力圖如圖所示： 圖2軸承受力圖 徑向載荷 根據軸的分析，可知：A點總支反力 B點總支反力 軸向載荷 外部軸向力,從最不利受力情況考慮，指向A處1軸承（方向向左），軸承派生軸向力由圓錐滾子軸承的計算公式求出： ，（方向向右） （3-12） ，（方向向左） 因為： 所以A處1軸承被壓緊，B處2軸承放松，故 當量動載荷P 根據工況（中等沖擊，中等慣性力），由所引用教材表12-6查處載荷系數 1軸承：因 由表12-5可知 （3-13） 2軸承：因 4使用說明書（SS） 4.1型號及名稱 選定低速級齒輪的類型、材料及齒數 (1)按傳動方案選用斜齒圓柱齒輪傳動（精度8級） (2)選擇小齒輪材料為40Cr，調制處理，硬度范圍為241～286.HBW，取為280HBW，大齒輪材料為45鋼，調制處理，硬度取為217～255HBW，取為240HBW，二者硬度差為40HBW (3)選小齒輪齒數為，大齒輪齒數，取， （4）初選螺旋角 （1）確定公式內的各計算數值，試選載荷系數， 選取齒寬系數（對稱布置） 查得材料的彈性影響系數（均采用鍛鋼制造） 查得節(jié)點區(qū)域系數 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限，大齒輪的接觸疲勞強度極限，計算應力循環(huán)次數 (4-1) 由圖8-19查得接觸疲勞壽命系數， 計算接觸疲勞許用應力，取失效概率為1%，安全系數，得 (4-2) 端面重合度近似計算 (4-3) 螺旋角計算 （2）計算小齒輪分度圓直徑，代入中的小者 (4-4) 取 （1）計算圓周速度， （2）仍選8級精度，確定模數，取為標準值 （3）修正齒數，取，，取 （4）修正螺旋角 （5）確定齒寬 （6）確定載荷系數K 查得使用系數，由表8-6查得動載荷系數 ， 查得齒間分布系數， 查得齒向載荷分布系數 （7）查得 （8） （9）螺旋角系數 （10）修正小齒輪分度圓直徑 取 4.2結構及工作 該玉米秸稈還田機采用臥式結構，刀軸呈橫向水平配置，安裝在刀軸上的甩刀在縱向垂直面內旋轉。該機主要由懸掛裝置(1)、變速箱(2)、秸稈粉碎滾筒(3)、甩刀(4)、殼體(5)等組成。 玉米秸稈還田機工作時依靠3點懸掛與拖拉機相掛接，牽引本機工作。拖拉機輸出軸傳遞的動力經萬向節(jié)傳遞給變速箱，變速箱內分兩軸傳遞動力。在進行秸稈粉碎及滅茬復合作業(yè)時，軸經變速箱、鏈輪兩級增速后，帶動粉碎滾筒上的甩刀高速旋轉，在喂入口處負壓作用下，將地上的秸稈抓起，使之受到一次切割。當秸稈進時，又一次受到剪切、搓擦和撕拉的作用，得到進一步粉碎，并被均勻地拋撒于機后。 4.3使用與保養(yǎng) 作業(yè)前應按照工廠產品驗收鑒定技術條件對機具進行技術檢查，并按使用說明書進行試運轉和調整、保養(yǎng)。配套拖拉機或玉米聯合收割機應保持的技術狀態(tài)。將動力與機具掛接后，進行全面檢查。 1、萬向節(jié)的安裝。必須注意三點：⑴應保證秸稈還田機在工作時，方軸、套管及夾叉既不頂死、又有足夠的配合長度；⑵萬向節(jié)要安裝正確，若方向裝錯，則會產生響聲；⑶萬向節(jié)方軸、方套長度和主、被動皮帶輪直徑，應根據所配拖拉機懸掛機構的尺寸和動力輸出轉速的不同而異，購貨和使用時要按說明書選擇。 2、機具的調整 。還田機與拖拉機連接后，要調整還田機左右水平、前后水平和作業(yè)留茬高度。通過調整主拉桿的長度，使機組前后保持水平，調整斜拉桿的長度使機組左右保持水平；根據作業(yè)質量要求和地面狀態(tài)狀況，確定液壓手柄的位置，控制留茬高度和地頭轉彎時的提升高度。 (1)左右水平調整。調節(jié)斜拉桿，使機具呈左右水平，同時，將下端聯接軸調到長孔內，使其作業(yè)時能浮動。 (2)前后水平調整。調節(jié)中間拉桿，使機具前后呈水平。 (3)留茬高度調整。錘爪或甩刀離地間隙應根據土壤堅實度、作物種植形式和地表平整狀況酌情調整。把還田機升起，擰松滾筒兩邊吊耳上的緊固鏍釘，在上下4個孔內任意調整，向下調留茬高度變高，向上調留茬高度變低，調整完后擰緊螺釘，也可用改變提升拉桿的方法進行調整，但以第1種方法最好。 (4)三角皮帶松緊度調整。皮帶過松可把張緊輪架上的螺帽向內調整；皮帶過緊，螺帽向外調整。 (5)變速箱齒合間隙的調整。秸稈還田機工作一段時間后，由于磨損使主動軸軸向間隙和圓錐齒輪嚙合間隙發(fā)生變化，調整時可通過增加或減少調整墊片的方法進行調整。 3、作業(yè)前應檢查各部件是否完好，緊固件有無松動，并在齒輪箱內加注齒輪油，一般油面高度以大齒輪浸入油面1/3為宜，各潤滑部位要加注黃油。 4、檢查完畢，應進行空運轉5-10分鐘，確認各部件運轉狀況良好后，方可進行作業(yè)。 4.4安全注意事項 1、作業(yè)前要檢查作業(yè)地塊，清除磚瓦、石塊、鐵絲等硬質物質，以免機器損壞和人身傷害。 2、作業(yè)前，應先將還田機刀具提升至錘爪離地面20-25厘米高度，接合動力輸出軸運轉1-2分鐘，再掛作業(yè)擋，緩慢松放離合器踏板，同時操作液壓升降調節(jié)手柄，使還田機逐步降至所需要的留茬高度，隨之加大油門進入正常作業(yè)。 3、要根據作物長勢、土壤含水率和堅實度，選擇不同的作業(yè)速度。原則上要保證拖拉機既不超負荷，又保證作業(yè)效率。作物長勢好，種植行距較密，應采用慢一些的前進速度。一般情況下，拖拉機采用慢三或慢四的前進速度，第二遍作業(yè)時速度可相應提高。 4、作業(yè)時禁止錘爪打土，不要當旋耕機使用。若發(fā)現錘爪或甩刀打土時，應調整地輪離地高度或拖拉機上懸掛拉桿長度。 5、轉彎時應將還田機提升，轉彎后方可降落。提升、降落時應注意平穩(wěn)，工作中禁止倒退，路上運輸時必須切斷拖拉機后輸出動力。 6、作業(yè)中應及時清除機具纏草，避開土埂、樹樁等障礙物，地頭留3-5米的機組回轉地帶。 7、作業(yè)時若聽到有異常響聲，應立即停車檢查，排除故障后方可繼續(xù)作業(yè)。 8、機具運轉時，嚴禁站在機具上或靠近旋轉部位，以確保人身安全。 9、作業(yè)中應隨時檢查皮帶的松緊程度，以免降低刀軸轉速而影響粉碎質量和加劇皮帶磨損。 一般以用10千克的力壓皮帶帶體下沉 5毫米為宜。 10、刀片磨損后應及時更換，更換刀片時，要選擇重量基本相同的一組刀片把舊刀片同時換下，以保持刀軸的平衡運轉，降低機具震動。 5技術條件（JT） 5.1檢驗規(guī)則 5.1.1檢驗的劃分 檢驗分出廠檢驗和型式檢驗 5.1.2出廠檢驗 產品應逐臺進行出廠檢驗，檢驗項目包括產品的裝配質量以及外觀質量。 （1）出廠檢驗包括下列內容： ①底盤的牽引力，必須有足夠的牽引力才能保證和正常行駛。 ②底盤的爬坡能力，具有一定的爬坡能力使底盤能夠適應不同的情況。 ③行走速度。履帶底盤的行走速度應符合設計的標準。 ④履帶底盤的離地高度，離地高度是履帶底盤的重要參數，檢驗時要按照設計要求的說明檢驗，不合格標準的為不合格產品。 5.1.3型式檢驗 （1）產品有下列情況之一時，應進行型式檢驗； ①新產品或老產品轉廠生產的試制定型鑒定； ②產品停產3年及3年以上者； ③產品的結構或材料有重大改變，可能影響性能時； ④國家質量技術監(jiān)督機構提出要求時。 （2）型式檢驗的內容包括以上全部要求。 （3）供性能試驗或可靠性試驗的樣機，應從近一年內生產的產品中隨機抽取，樣本為一臺。并做好記錄和封存。 6結論 本文全面的分析了目前我國秸稈機械化還田技術的現狀及存在的問題，提出了一種能實現一機多用功能的多功能玉米秸稈還田機。 (1)結合農藝要求，提出了多功能玉米秸稈還田機的總體設計原則，并分析了其作業(yè)機理。 (2)對多功能玉米秸稈還田機的主要零部件進行了理論分析和計算，確定了機具的基本參數，完成了總體結構設計。 (3)試驗表明：機具在進行秸稈還田與滅茬復合作業(yè)時秸稈切碎平均長度為5.2cm，粉碎合格率為97.6％，滅茬率為90％，碎茬拋撒均勻、覆蓋率高，作業(yè)性能穩(wěn)定；單獨進行旋耕作業(yè)時，耕深可達到12～16 cm，耕后土碎地平，可直接進行后續(xù)播種作業(yè)。 由于作者的時間和經驗不足，技術水平有限，同時由于應用和技術的不斷發(fā)展，本文的研究內容還需迸一步完善，主要體現在如下幾個方面： (1)由于時間、條件限制，對系列玉米秸稈還田機的設計、論證及配套性研究等工作未能全面展開。建議今后進一步加強這一方面的研究，以不斷完善多功能玉米秸稈還田機的基礎設計理論和產品性能。 (2)由于時間所限，未進行使用多功能玉米秸稈還田機作業(yè)后對作物生長及產量影響情況的對比試驗，建議進一步研究時補充這一試驗。 (3)建議在多功能玉米秸稈還田機的基礎上適當增加一些結構使之再具備施肥、播種等聯合作業(yè)功能。初步設想如下：將肥料箱配置在粉碎刀輥和滅茬旋耕刀輥中間的上方，通過支架安裝在機架上，在肥料箱的下部配置有排肥器，排肥器的下方接有導肥管，導肥管安裝在機架上，且相對機架的前后位置可調：種子箱配置在肥料箱的后方和滅茬旋耕刀輥的上方，通過支架安裝在機架上，在種子箱的下部配置有排種器，排種器的下方接有導種管，導種管安裝在機架上，且相對機架的前后位置可調。排肥器將肥料箱中的肥料排出，經導肥管撤在滅茬旋耕刀輥的上方，在滅茬旋耕刀輥的作用下將肥料施入田間。排種器將種子箱中的種子排出，經導種管播入滅茬旋耕刀輥的后部，靠旋耕后拋的浮土覆蓋種子，完成播種作業(yè)。預計這種能同時完成秸稈粉碎、滅茬、旋耕、整地、施肥、播種的聯合作業(yè)機將受到廣大農民的歡迎，值得去具體研究。 參考文獻 [l]A.B戶里耶，A.A.格羅姆勃切夫斯基[蘇].農業(yè)機械的設計和計算 [M].中國農業(yè)機械出版社，1983 [2]安素蘭，王菊鵬.機械化秸稈還田技術推廣的現狀與對策[J].山西農機學術版，2002，3(16)：69-70 [3]毓堅，屠乃美，劉文等.我國農作物秸稈綜合利用現狀及其技術進展陰.作物研究，2006(5)：520529 [4]曹艷玲，高愛云，付主木等.雙立軸式玉米秸稈切碎滅茬機的設計[J].拖拉機與農用運輸車，2003(4)：3和37 [5]陳傳琳.秸稈還田的方式及技術[刀.安徽農業(yè)，2004(6)：40-41 [6]陳小兵，陳巧敏.我國機械化秸稈還田技術現狀及發(fā)展趨勢[J].農業(yè)機械，2000(4)：l和15 [7]成躍樂，劉玉清，霍仲芳.2YSM-2型玉米收割滅茬機的研制[J].山東農機。2001(2)：3~5 [8]董佑福，侯方安.農作物秸稈綜合利用技術專輯[hq.山東省農業(yè)機械技術推廣站，2003，9 [9]高連興，史巖，師帥兵.拖拉機汽車學[M].中國農業(yè)出版社，2000 [10]高媛，趙根發(fā)，朱賀.1LGT-4型松旋滅茬起壟通用機的研究與設計[J].農業(yè)機械學報，1996，10(27)：19～24 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