【正文】 hkj VFN ? ??? （ kW） （ 324） 式中； F? —— 總的牽引阻力（ N）； yk VV? （鏈刀工作部件水平移動的工作速度）（ m/h）； h? —— 行走機(jī)構(gòu)傳動效率， ~?h? 。土壤容重大小反映土壤結(jié)構(gòu)、透氣性、透水性能以及保水能力的高低，一般耕作層土壤容重 1～ 克 /立方厘米，土層越深則容重越大，可達(dá) ～ 克 /立方米。 fjl NNNN ????小型自動耕地機(jī)設(shè)計(jì) 28 工作部件鏈條傳動所消耗的功率 lN ： dcyklykql NNNNN ?? ???? （ kW） (318) 式中： yN —— 絞龍推運(yùn)土壤刀溝旁所消耗的功率（ kW）； c? 、 d? —— 鏈刀工作部件傳動效率（ ~。 工作部件切削土壤的力 本課題耕地機(jī)的耕地鏈可以近似看作是豎直刮刀形式，根據(jù)現(xiàn)有參考資料，有豎直刮刀的切土阻力的計(jì)算式 [20]為： eIFctut )180901)(( ?????? ???（ N） (312) 式中： tuI —— 蘇聯(lián)道路科學(xué)研究所堅(jiān)實(shí)度計(jì)沖擊值 ? —— 切削厚度，（ cm） c? —— 刀片厚度，（ cm） ? —— 刀片切削角， (0） 27 e —— 刀片尖角計(jì)算系數(shù) 對上式進(jìn)行單位歸一化處理 [20]有： eIF ctut )180901)(()( ?????? ??? (313) 應(yīng)用本課題中，上式中切削厚度和刀片厚度做相應(yīng)調(diào)整 [21]得： ebIFctut )180901)(()( ?????? ?? (314) 耕地機(jī)耕地總切削阻力 ?kF 是根據(jù)所有切削刀在土壤中同時作用的情況進(jìn)行計(jì)算，?kF 作用在鏈條上 的力為： ???? ttk ZFF （ N） (315) 式中： ?tF —— 切削土壤的阻力（ N）； ?tZ —— 同時與土壤作用的刀片數(shù)。） 土的名稱 干的度數(shù) 濕潤度數(shù) 潮濕的度數(shù) 礫石 40 40 35 卵石 35 45 25 粗砂 30 32 27 中 砂 28 35 25 細(xì)砂 25 30 20 小型自動耕地機(jī)設(shè)計(jì) 26 重粘土 45 35 15 亞粘土、輕粘土 50 40 30 土的名稱 干的度數(shù) 濕潤度數(shù) 潮濕的度數(shù) 輕亞粘土 40 30 20 腐植土 40 35 25 填方的土 35 45 27 考慮鏈刀的高度，取 ch =50mm, cL =。本課題中取鏈刀運(yùn)動速度為 ，則相應(yīng)的 土壤散開系數(shù)為 。 表 31 土壤散開系數(shù) )/( smVc 1 2 ? 由于土壤散開系數(shù)和鏈刀的運(yùn)動速度有直接關(guān)系，所以需要對鏈刀的運(yùn)動速度進(jìn)行研究。 當(dāng)在合理切削土壤的條件下可采用下式： )(15~10 mbc?? (36) 式中： cL —— 刀片節(jié)距（ m） cb —— 刀片厚度（ m） 對于 B型刀片的寬度，即是暗渠的溝寬 B。 鏈刀絕對速度向量的傾角 ? 按下式計(jì)算： yscsc VV V ?? ? ?? c o ssinta n （ 33） 鏈刀高度 mhc ~? 。由于動力載荷作用在鏈刀上以及切削土壤磨損因素的結(jié)果，使其工作鏈刀的速度受到一定的限制。每天按 8 小時計(jì)算，提高挖掘工效 100 多倍。并且挖掘量和回填量都恰到好處據(jù)統(tǒng)計(jì)，二者相比，取土量后者少，總的施工成本可大大節(jié)約。 （ 2） 超挖量小。耕地 鏈工作時后置前傾一個角度，耕地時，在機(jī)組前進(jìn)的同時，耕地鏈條等工作部件旋轉(zhuǎn) ,斜向下伸出切土 ,逐漸開出一段斜溝，同時將沙土帶出溝，并由分土器將沙土推開。此外，變速箱設(shè)計(jì)有一個倒速檔位，可以在過載卡住鏈條時，倒速運(yùn)轉(zhuǎn)，退出卡在重土壤中的鏈條。目前我國旋轉(zhuǎn)耕地機(jī)多采用平行梁架，用鋼管或槽鋼焊合而成。萬向傳動是通過帶有空間可變角度的成對使用的萬向節(jié)傳遞動力，適用于可變軸線位置的傳動，它連接在拖拉機(jī)的動力輸出軸和耕地機(jī) 的減速箱之間。 （ 1）工作部件：工作部件包括完成主要工作的主動型工作部件和完成輔助工作的從動型工作部件。變速箱固定在支架上，拖拉機(jī)尾軸與變速箱之間以萬向節(jié)連接，變速箱固定在拖拉機(jī)尾部。另外，由于耕地的深度和寬度不同，品種較多。鏈刀耕地機(jī)工作部件的耕地寬度和深度，根據(jù)工作要求可以調(diào)節(jié)。由此可見，在挖掘過程中切割齒除了遇到切削阻力外，還會遇到土壤進(jìn)入杯形切割齒內(nèi)的阻力及帶動土堆的阻力，后二項(xiàng)合稱為裝土阻力。但是，這三項(xiàng)阻力是同時存在的，很難區(qū)分開來，所以在計(jì)算時，將第三項(xiàng)阻力也包括在內(nèi)。土壤的純切削阻力是小的，只有土塊中有石頭或殘根或開挖部件刃口變鈍時，切削阻力才顯重要，不存在上述情況時，在總阻力中忽略切削阻力，從而考慮了第四個性能力程 [15]。然而，由于每個性能并不是總起作用的，一種性能的出現(xiàn)與消失難于察覺和估計(jì)，因而出現(xiàn)了一種建立在單一性能方程基礎(chǔ)的局部力學(xué)，它可在土壤動力學(xué)中 19 解決特殊問題，在完全力學(xué)最終發(fā)展起來之前，只可能發(fā)展局部土壤工作部件力學(xué)，局部力學(xué)與完全力學(xué)的差別之一，完全力學(xué)適用于工作部件對土壤進(jìn)行作業(yè)的一切可以想象到的情況不受限制，而局部力學(xué)將受到一些限制，應(yīng)用局部 力學(xué)可能解釋觀察到的開挖作用。 ：用于發(fā)展工作部件力學(xué)原理的一致性原理，在表達(dá)一種現(xiàn)象的時候，同時讓考察的各量應(yīng)當(dāng)有一致的明確程度。因而其在耕地機(jī)械的設(shè)計(jì)中也是一個較為重要的參數(shù) [14]。 5．土壤的抗剪強(qiáng)度 在外力作用下，土壤會出現(xiàn)相對位移，阻止這種相對位 移的土壤內(nèi)部阻力稱為土壤的抗剪強(qiáng)度。 4．內(nèi)摩擦力和外摩擦力 在土壤內(nèi)部，土粒與土粒之間的摩擦力稱內(nèi)摩擦力，一般與土粒間的接觸面形狀、作用在接觸面上的正壓力和土壤濕度有關(guān)。土壤過于堅(jiān)硬，阻力大；如果過于潮濕，土垡不易破碎。當(dāng)土壤容重為 1 g /cm 3 時，最利于開挖 [14]。 1．容重 在自然狀態(tài)下，土壤的單位體積質(zhì)量即為容重。隨著所含砂粒、粉粒和粘粒成分的不同，土壤具有不同的物理性質(zhì)。固相部分包括粗細(xì)不同的礦物質(zhì)顆粒和與它緊密結(jié)合的有機(jī)質(zhì)。 7． 鏈輪齒的磨損、塑性變形和斷裂 由于潤滑不良，特別在開式傳動中，輪齒會發(fā)生較大的磨損。膠合是一種焊合現(xiàn)象，一旦發(fā)生，則當(dāng)相鄰鏈節(jié)欲作相對轉(zhuǎn)動時，輕則使鉸鏈摩擦表面擦傷，重則或者使銷軸扭斷或者使銷軸或套筒被強(qiáng)制在板孔內(nèi)轉(zhuǎn)動，從而使鏈條迅速破壞。這樣，滾子和套筒就受到反復(fù)多次的沖擊載荷，經(jīng)過一定的循環(huán)次數(shù)就會發(fā)生小能量沖擊疲勞破壞。鏈條元件的疲勞強(qiáng)度是決定鏈傳動承載能力的主要因素。 鏈傳動的失效分析 由于設(shè)計(jì)、制造、使用等方面的差異，鏈條與鏈輪的失效形式是多種多樣的。而且結(jié)構(gòu)緊湊，使用非常可靠。由于鏈傳動有良好的同步性，因此對于曲軸和凸輪間距離較大的內(nèi)燃機(jī)，多采用正時鏈傳動。 摩托車與自行車都采用鏈條來傳動。一般說來，適用于大中心距、多軸、傳動比要求精確的傳動，環(huán)境惡劣的傳動，沖擊和振動大的傳動，大載荷的低速傳動，潤滑良好的高速傳動等都可成功地采用鏈傳動。因此，鏈輪的承載能力比齒輪大，齒面磨損也比齒輪的齒面輕一些。 只有當(dāng)要求噪聲小，不準(zhǔn)有潤滑油、中心距很長，轉(zhuǎn)速極高時，鏈傳動的使用性能不如帶傳動 . 鏈傳動與齒輪傳動比較 （ 1）鏈傳動的制造與安裝精度要求低，成本較小 這是因?yàn)殒渹鲃邮且环N只有中間撓性件的非共軛嚙合傳動，鏈輪的齒形可以有較大的靈活性。 （ 8）鏈傳動對環(huán)境的適應(yīng)能力強(qiáng) 鏈條由金屬制成，能在惡劣的環(huán)境條件下工作，諸如在高溫、油污、粉塵和泥沙等場合，鏈傳動遠(yuǎn)比帶傳動更為適用。 （ 5）結(jié)構(gòu)尺寸比較緊湊 （ 6）鏈條裝拆比較方便 鏈條可以在連接鏈節(jié)處拆開，容易安裝和拆卸。 （ 2）效率較高，η =。它兼有齒輪傳動和帶傳動的一些特點(diǎn)。目前，最大傳遞功率達(dá) 5000kw，最高速度達(dá)到 40m/s，最大傳動比達(dá)到 15，最大中心距達(dá)到 8m。傳動鏈主要用來傳遞動力，通常都在中等速度（ v≤ 20m/s）下工作，鏈傳動又可 以分為滾子鏈、套筒鏈、齒形鏈和成型鏈。鏈傳動廣泛應(yīng)用于在農(nóng)業(yè)、礦山、冶金、建筑、起重、運(yùn)輸、石油 、化工、紡織等機(jī)械設(shè)備中被廣泛運(yùn)用。 耕地機(jī)的耕地裝置是其關(guān)鍵部件，而刀片是影響耕地質(zhì)量、功耗和振動等的重要因素，因此有必要對耕地裝置及刀片結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入的研究分析。果園、農(nóng)田等的地表不平整，有雜草、樹枝及石塊等，地下有樹根，耕地條件比較惡劣，一般耕地機(jī)難以適應(yīng)。 在國外，連續(xù)式耕地機(jī)己經(jīng)使用的很普遍，地下公用設(shè) 施施工都用專業(yè)耕地機(jī)，很少使用單斗挖掘機(jī)。 本論文研究意義 耕地機(jī)是工程機(jī)械的主要機(jī)種之一，廣泛應(yīng)用于農(nóng)田水利建設(shè)、通訊電纜及石油管線的鋪設(shè)、市政施工以及軍事工程的建設(shè)。此外，給出了計(jì)算鏈?zhǔn)礁貦C(jī)的具體尺寸的步 驟，結(jié)合裝配圖的繪制，進(jìn)行了相應(yīng)的部分結(jié)構(gòu)和尺寸的合理化調(diào)整。） 2021 年羅海峰在 現(xiàn)有手扶拖拉機(jī)上設(shè)計(jì)一種耕地機(jī)，單邊拋土距離達(dá)到 以上，土壤顆粒細(xì)碎，覆土厚度均勻，能滿足油菜、小麥、蔬菜等農(nóng)作物機(jī)械化種植。） 2021 年到 2021 年江創(chuàng)華等對履帶式耕地機(jī)的關(guān)鍵部件傳動軸進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)，該種傳動軸及工作裝置支承結(jié)構(gòu)，避免了軸既要傳遞轉(zhuǎn)矩，又要支撐工作裝 置的重量，同時在計(jì)算臂架的強(qiáng)度時，考慮了機(jī)器轉(zhuǎn)彎給臂架帶來的附加應(yīng)力。） 2021 年劉長榮等在現(xiàn)有耕地機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改裝，與 手扶拖拉機(jī)配套使用，設(shè)計(jì)出在狹小的葡萄園中開出施肥溝的果園耕地機(jī)，耕地機(jī)由尾部操縱手柄通過四連桿 9 機(jī)構(gòu)來控制工作部件的升降，操作 靈活方便。 鏈?zhǔn)礁貦C(jī)的研究現(xiàn)狀 1999 年楊有剛等分析了鏈刀前置式耕地機(jī)的起步加速特性。海底電纜耕地犁的作業(yè)水深則通常在 1000m 左右。到七十年代末期，為跨越北海的挪威海溝鋪設(shè)海底油氣管道，最大作業(yè)水深達(dá) 500m 的水下開掏機(jī)也隨之誕生。 海底管道耕地機(jī)械是伴隨著海洋油氣勘探和開發(fā)，從陸地向海洋挺進(jìn)而出現(xiàn)的水下施工作業(yè)機(jī)械。 國外耕地機(jī)的研究，從掌握的資料上可以看出，鏈?zhǔn)礁貦C(jī)也只是傳統(tǒng)的鏈條與鏈輪齒的嚙合方式。 可見，國內(nèi)耕地機(jī)的研究，現(xiàn)在多數(shù)還局限在犁鏵、螺旋式耕地機(jī)方面，但是，這種設(shè)備不能切挖陡直窄深溝。其鋪設(shè)速度 ～ 2km/h，可以實(shí)現(xiàn)正挖，側(cè)挖，低噪音，無揚(yáng)塵環(huán)保作業(yè)。耕地傳動系統(tǒng)采用多級變速器，CAT 發(fā)動機(jī)，型號 65型耕地鏈條驅(qū)動，重型機(jī)械驅(qū)動，高扭矩，低速度以達(dá)到最大切割齒、挖掘深度、增強(qiáng)生產(chǎn)力和延長切割齒壽命，具有牢固的組合式耕地臂，獨(dú)特的可更換的耐磨鋼板系統(tǒng)和鏈輪，方便單雙鏈條的應(yīng)用，重型獨(dú)立驅(qū)動履帶，三段式 履帶伴側(cè)固定，可升降駕駛室，密封性好，舒適的空調(diào)設(shè)備。 美國 CASE 公司挖溝機(jī)。 國外耕地機(jī)的種類很多，適應(yīng)各種不同施工的需要?？梢娺@種鏈?zhǔn)礁貦C(jī)也是在滾子鏈基礎(chǔ)上形成，這種形式的耕地機(jī)對土壤的性能要求較高，遇到帶有沙石的土壤很難作業(yè)，耕地比較寬，消耗功率大，深度也不夠，鏈條易磨損疲勞失效，使用壽命也達(dá)不到預(yù)期的效果 [7]。該機(jī)進(jìn)行挖土工作時，將土帶到溝面上，并擠向兩側(cè)，螺旋葉片形狀的排土輪由鏈輪驅(qū)動，向兩側(cè)分土，清溝器端部設(shè)有浮動刮產(chǎn)，可將散土收回刀鏟處，刮平溝底 [5]。該機(jī)工作時土塊呈條狀沿螺旋線導(dǎo)向兩面拋落，以圓錐對數(shù)螺線為基礎(chǔ)的立錐式刀具，增強(qiáng)了對不同區(qū)域、不同土質(zhì)的適應(yīng)性，刀片采用組合式結(jié)構(gòu)，刀柄 、刀刃選用不同的材料，提高了使用壽命 [4]。主要缺點(diǎn)是機(jī)體笨重，牽引阻力大，犁鏵入土后，土垡隨翻土板曲面上升，翼板將土推向兩側(cè)，側(cè)壓板將溝壁壓緊，形成梯形斷面的溝 [3]。 我國耕地機(jī)發(fā)展 我國耕地機(jī)械起步較晚，經(jīng)歷了從犁鏵式耕地機(jī)、圓盤式耕地機(jī)、螺旋式耕地機(jī)和鏈?zhǔn)礁貦C(jī)的四個發(fā)展歷程。從 70 年代末期開始，以鏈?zhǔn)礁貦C(jī)的研究逐漸興起，到了 80 年代中期，美國等國已經(jīng)有了較為成型的鏈?zhǔn)礁卦O(shè)備。由于它牽引阻力小，能均勻散耕地內(nèi)土壤，工作效率高， 全套圖紙，加 153893706 因而獲得迅速的發(fā)展和廣泛的使用?，F(xiàn)在隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和日益增多的工作要求，耕地設(shè)備的研究走進(jìn)了一個新的時代，較為成型的耕地設(shè)備不斷涌現(xiàn)。到了上世紀(jì) 50 年代開始，伴隨著機(jī)械化的普及，而且在一些相關(guān)的部件和結(jié)構(gòu)原理沒有成型和系統(tǒng)的研究戰(zhàn)后的發(fā)達(dá)國家開始使用機(jī)械耕地機(jī)進(jìn)行大范圍的農(nóng)耕化作業(yè)，大大提高了勞動生產(chǎn)率。 適宜開挖梯形截面的農(nóng)用溝渠。前蘇聯(lián)、意大利、法國和西德等國都有不同型號的系列產(chǎn)品，有的遠(yuǎn)銷國外。其工作效率突出，且擴(kuò)大了使用范圍