【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 mvz?? = 2 mvRzR? ? =60mvzn （ 1） 式中： vm機(jī)器前進(jìn)速度， m/s； t機(jī)組前進(jìn)時(shí)間， s； z同一旋轉(zhuǎn)切削面刀片數(shù)； ω 刀輥角速度， rad/s； n刀輥轉(zhuǎn)速， r/min； s切土進(jìn)距， m 垡片的厚度及土壤破碎程度由 S值確定，因此切土進(jìn)距的大小直接影響碎土質(zhì)量。圖 3 正轉(zhuǎn)開(kāi)溝土壤垡片形成示意圖 The sketch map of the soil slice forming in positive ditching o o 1AhsBν mωω tsν m txyh △ 12 由上式知，降低機(jī)能前進(jìn)速度、提高刀軸轉(zhuǎn)速、增加每切割小區(qū)內(nèi)的旋耕刀數(shù)，都能減少切土 進(jìn)距，提高碎土質(zhì)量。但機(jī)組前進(jìn)速度過(guò)慢，生產(chǎn)率底；刀軸轉(zhuǎn)速過(guò)快，機(jī)組的安全性能降低；刀數(shù)增加，刀間空隙度小，容易纏草堵泥。因此，切土進(jìn)距不能設(shè)計(jì)過(guò)小，一般在中等粘度的土壤（含水量 20%30%）中作業(yè) ,正轉(zhuǎn)作業(yè)切土進(jìn)距 4— 6cm左右 ,耕作質(zhì)量即能滿足農(nóng)藝要求?，F(xiàn)取較小值 4cm 進(jìn)距作計(jì)算，拖拉機(jī)行使速度一般采用一檔操作，其速度為 ，代入公式中，得： Z= 6 0 6 0 1 .1 1 0 0 00 .0 4 2 6 0 3 6 0 0vmsn ???=（片） 圓整計(jì)算結(jié)果，選取單位切割面上刀片數(shù)量為 2片。 刀片直徑計(jì)算 刀片最大切削半徑 Rmax ： Rmax 的確定與設(shè)計(jì)耕深和傳動(dòng)箱結(jié)構(gòu)有關(guān)，耕深增大，要求 R 增大，切削扭矩也隨之增大，因此在滿足耕深的要求及傳動(dòng)箱結(jié)構(gòu)尺寸允許的情況下， Rmax應(yīng)盡量取小值。 刀片切土寬度 b(工作幅寬 )： b的大小影響旋耕機(jī)的工作質(zhì)量及功率消耗，若 b增大，旋耕刀滾的刀片數(shù)減少，則相鄰刀片問(wèn)距增大，有利于減少堵塞現(xiàn)象，功率消耗不變，但碎土質(zhì)量差，為了保證碎土質(zhì)量，就要減小機(jī)器的行進(jìn)速度，故 b不宜過(guò)大。 為了保證耕深及適宜的刃口長(zhǎng)度，刀片切削半徑 Ro的大小可由下式確定： 2 2 20 m a x m a x2 2 2 2 0R R S S R a a m m? ? ? ? ? （ 2） 式中： S—— 刀片最大進(jìn)給量， mm； a—— 最大設(shè)計(jì)耕深， mm。 正切面回轉(zhuǎn)直徑取決于最大開(kāi)溝深度 hmax，刀軸傳動(dòng)箱尾部圓角半徑 r，開(kāi)溝機(jī)處于最大開(kāi)溝深度時(shí)傳動(dòng)箱底部離地間隙δ 1，刀軸中心與變速箱的距離 L 和正切面與變速箱的安全間隙δ 2 [22]，如下圖： 圖 4開(kāi)溝結(jié)構(gòu)尺寸示意圖 Fig .4 The sketch map of the structure of ditching DhmaxrLδ1δ 1 13 其數(shù)學(xué)表達(dá)式為； R≥ hmax+r+δ 1 R≤ Lδ 2 在 藍(lán)天 1dn4 型 多功能農(nóng)用微型耕作機(jī) 上，各參數(shù)的取值為： hmax=160mm； r=； L=280mm。δ 1=20mm；δ 2=10mm。 計(jì)算得： ≤ R≤ 270 為提高拋土距離，盡量選取較大的旋耕半徑，因此取最大回轉(zhuǎn)切削半徑 R回 為 270mm. 刀片正反轉(zhuǎn)的確定 旋耕機(jī)的刀片，無(wú)論其為何種形狀，它在工作時(shí)的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)均由兩種運(yùn)動(dòng)合成。一種運(yùn)動(dòng)是由于安裝刀片的軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)刀 片繞軸心旋轉(zhuǎn)所形成的圓周運(yùn)動(dòng)，另一種運(yùn)動(dòng)是機(jī)器不斷前進(jìn)時(shí)所具有的直線運(yùn)動(dòng)。旋耕機(jī)在工作時(shí)，這兩種運(yùn)動(dòng)同時(shí)在刀片上產(chǎn)生，刀片的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)是這兩種運(yùn)動(dòng)合成的結(jié)果。 正轉(zhuǎn)旋耕 —— 旋耕機(jī)的刀輥的旋轉(zhuǎn)方向和拖拉機(jī)前進(jìn)時(shí)輪子的轉(zhuǎn)向相同，旋耕刀由地表向下切土，刀輥的切土反力的水平分力與拖拉機(jī)前進(jìn)方向一致。 反轉(zhuǎn)旋耕 —— 旋耕機(jī)的刀輥的旋轉(zhuǎn)方向和拖拉機(jī)前進(jìn)時(shí)輪子的轉(zhuǎn)向相反，旋耕刀由已耕土中入土，從底部開(kāi)始往上切土，刀輥的切土反力的水平分力與拖拉機(jī)前進(jìn)方向 相反。 為了提高開(kāi)溝質(zhì)量和耕種機(jī)的附著性能，采用正轉(zhuǎn)切削方式 ??22 。 刀盤(pán)轉(zhuǎn)速 采用旋耕機(jī)自身的鏈傳動(dòng)，根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)得：開(kāi)溝需要的刀盤(pán)轉(zhuǎn)速要求為 200～300r/min， 本旋耕刀盤(pán)設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)速 為 300 r/min，以滿足開(kāi)溝拋土的要求。線速度計(jì)算如下： u=ω 1R=(300 2/60) =(m/s) 滿足 開(kāi)溝和覆土性能。 刀盤(pán)結(jié)構(gòu)及刀片布置原則 刀盤(pán)結(jié)構(gòu) 由前面刀片直徑計(jì)算得出，刀盤(pán)最大回轉(zhuǎn)半徑 R 回 =270mm，彎刀最大工作半徑Rmax=245mm，因此刀盤(pán)直徑要略大于原彎刀安裝尺寸。具體尺寸如圖：刀盤(pán)最大直徑 14 R0=220mm，刀盤(pán)上刀座布置中心圓直徑 R1=95mm，刀盤(pán)內(nèi)圓直徑取 R2=52mm 略大于刀軸外徑。 由前面計(jì)算得出同一切削面上刀片數(shù)量為 1～ 2 片，考慮到在近溝邊兩側(cè)的拋土能力較中間強(qiáng)，在刀盤(pán)最外側(cè)各安裝兩片，靠近刀盤(pán)中間的兩切削面各安裝一片刀片，共 6片彎刀。同時(shí)為了方便刀盤(pán)在旋耕軸上安裝，采用哈夫式刀盤(pán)對(duì)接安裝，如圖示，左右刀盤(pán)通過(guò)焊接的鋼板用螺栓連接，整個(gè)刀盤(pán)通過(guò)定位孔用螺栓與刀軸上的刀刀座固定在刀軸上。為增加彎刀片的縱向切削面， 在刀盤(pán)上左右兩邊橫向焊接了 U 型鋼，向外擴(kuò)展了兩個(gè)切削面，即由緊貼刀盤(pán)的兩個(gè)切削面增加到四個(gè)切削面。 另外，為使得開(kāi)出的溝型整齊，在刀軸原有刀座上，開(kāi)溝刀盤(pán)兩側(cè)各加裝一片切壁刀，以利于溝壁光潔成型。切壁刀為一直面弧形刀，弧形刀最大回轉(zhuǎn)直徑 R 略大于開(kāi)溝刀盤(pán)最大回轉(zhuǎn)直徑（ R 回 ） 2～ 3mm，結(jié)構(gòu)如下圖示。 1234R 2R0R 1 圖 5刀盤(pán)結(jié)構(gòu)圖 The structure of blade installing disc 1， U型鋼 2，刀座 3，連接鋼板 4，定位孔 刀片布置原則 刀片 布置原則： 同一回轉(zhuǎn)平面內(nèi)，若配置兩片以上的刀齒，每片刀的進(jìn)距應(yīng)相等，使之切土均勻； 整個(gè)刀軸回轉(zhuǎn)一周的過(guò)程中，在同一相位角上，應(yīng)當(dāng)只有一片刀入土，以保證工作穩(wěn)定和刀軸負(fù)荷均勻。 左刀和右刀應(yīng)盡量交替入土，以保證刀輥的側(cè)向穩(wěn)定。 安裝方式為左右彎刀各置于刀盤(pán)兩側(cè)，保證每隔 60 角有一刀片入土，且保證左右交替入土，以利于刀盤(pán)的受力穩(wěn)定均衡。基本按照上述規(guī)則安置刀片見(jiàn)下圖。 0176。360176。120176。240176。刀片排列順序左彎左彎左彎右彎右彎右彎0 1 2 3 4刀片入土順序 15 開(kāi)溝鏟 為了將已切削的土壤拋出溝底，必須將土壤的水平后拋 改為上拋，為此加裝一個(gè)圓弧形開(kāi)溝鏟，圓弧和刀盤(pán)為同心圓，如下圖示。 圖 7開(kāi)溝鏟結(jié)構(gòu)圖 The structure of ditching spade 開(kāi)溝鏟與刀盤(pán)刀片回轉(zhuǎn)面間的間隙盡量取較小值，一般為 1～ 。開(kāi)溝鏟安裝位置要求：最低點(diǎn)略低于刀盤(pán)最低點(diǎn)，保證將溝內(nèi)的土壤拋干凈；水平最高點(diǎn)基本和旋耕刀盤(pán)圓心位置平齊，有利于提高土壤拋擲高度，延長(zhǎng)拋土行程，保證足夠的拋土寬度。 擋土板 從溝面開(kāi)始拋出的土壤，由于各方面的因素，會(huì)導(dǎo)致部分拋出土壤走向的不確定性，以及對(duì)操 作的安全性，必須加裝一個(gè)弧形擋板，如下圖示，在略高于刀盤(pán)旋轉(zhuǎn)的最高點(diǎn)處安裝，擋板的圓弧半徑取較大值： 1～ ，擋板間的夾角為 80○ ～ 90○ ，安裝擋板的作用有利于土壤橫向拋土距離的作用。 16 圖 8 擋土板結(jié)構(gòu)圖 The structure of earthblocked plate 7 關(guān)鍵零部件校核計(jì)算 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)與校核 選擇最后一級(jí)傳動(dòng)的齒輪進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算 齒輪相關(guān)參數(shù)的選擇 選擇齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) 1）根據(jù)設(shè)定的傳動(dòng)方案 ，采用軟齒面 直齒輪傳動(dòng) 。 2）由于此機(jī)構(gòu)中齒輪傳動(dòng)為低速級(jí)齒輪傳動(dòng)，速度不高，故選用 7級(jí)精度 3）材料選擇：小齒輪材料為 20CrMnTi，滲碳淬火，硬度為 300HBS，大齒輪材料為 45鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為 240HBS，二者材料差為 60HBS。 4） 取小齒輪齒數(shù) Z1=20， 則大齒輪齒數(shù) Z2=iZ1= 20=48，取 Z2=48 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)計(jì)算公式： ? ?? ? 2131 2 2 tEtdHK T u Zdu ???? (13) 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 1）試選載荷系數(shù) ? 2）計(jì)算小齒輪的轉(zhuǎn)矩 5 33 10 PT n?? (14) 17 5595 .5 10 3. 77 253001. 2 10 N mm???? ? ? 3）由參考文獻(xiàn) [2]表 107選取齒寬系數(shù) 1d?? 4）由參考文獻(xiàn) [2]表 106選取材料的彈性系數(shù) MPa? 5）由圖 1021e 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 lim 1 1650H MPa? ? ，大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 lim 2 550H MPa? ? 6）由式： 1160 hN n jL? (15) 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 設(shè)該齒輪的工作壽命為 12年，每年工作 180 天，每天 10 小時(shí)，則 ? ? 81 6 0 3 0 0 1 1 2 1 8 0 1 0 3 .8 8 8 1 0N ? ? ? ? ? ? ? ? 882 3. 88 8 10 3. 27 7 1. 18 6 10N ? ? ? ? ? 7）由參考文獻(xiàn) [2]圖 1019查得接觸疲勞壽命系數(shù) 1 ? ； 2 ? 8）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為 1%， 取安全系數(shù) S=1。由式 ? ? limHN HH K S?? ? 得 (16) ? ? 1 l i m11 0 . 9 7 1 6 5 0 1 6 0 0 . 5H N HH K M P aS?? ? ? ? ? ? ? 2 l i m 22 1 . 1 0 5 5 0 6 0 5H N HH K M P aS?? ? ? ? ? 計(jì)算尺寸： 1）試算小齒輪分度圓直徑 1td ，代入 ? ?H? 中較小的值 ? ?2333 t EtdHKT Zudu ??????? ????? ?? ?? (17) ? ?523 10 1 189 . 1 605 mm? ? ? ? ?????? 2）計(jì)算圓周速度 ? 33 6 4 .7 3 0 0 1 .0 2 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0tdn ms? ?? ??? ? ??? (18) 3）計(jì)算齒寬 b 3 1 64. 7 64.