【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 內(nèi)的肥料由于自身重力的作用與肥料槽摩擦力之間的作用，肥料不與絞龍的螺旋一起旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)[17]。因此，肥料只能沿肥料槽的方向移動(dòng)，直至到達(dá)肥料口，可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定輸肥的功能。 圖38絞龍式排肥器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖螺旋面作用在有機(jī)肥顆粒上的力如圖34所示。從圖可以看出螺旋升角為а的旋轉(zhuǎn)螺旋面作用在距軸線處的有機(jī)肥顆粒上的力為由于有機(jī)肥與葉片之間的摩擦力，合力方向與螺旋面的法線方向偏離角（角為螺旋面與有機(jī)肥之間的摩擦角）。分解為與因此顆粒在力、作用下分別沿軸向運(yùn)動(dòng)與徑向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，即軸向運(yùn)動(dòng)與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，所以隨著絞龍旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)有機(jī)肥輸送。圖39 螺旋面作用在有機(jī)肥顆粒上的力螺旋葉片有滿面式、帶式、齒式及槳式等多種形式。由于有機(jī)肥料種類多，施肥量大，所以排肥器葉片選擇螺旋推力大、適應(yīng)性廣的齒式螺旋葉片。螺旋軸由空心鋼管制成。軸承受相同的扭矩的條件下，所需的材料，空心軸比實(shí)心軸的重量小很多。螺旋軸的材料根據(jù)使用場(chǎng)合不同，可采用碳素鋼、合金鋼、不銹鋼、灰鑄鐵、青銅、高分子聚合物等材質(zhì)制造。對(duì)各種材料的性能、價(jià)格等因素對(duì)比，采用碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235的空心軸制成。既能滿足強(qiáng)度、剛度等性能要求，還可以降低制造成本，減少螺旋軸的自重，所以螺旋軸采用Q235鋼。兩端軸頭采用45鋼。螺旋葉片釆用鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235制造，既能滿足絞龍的性能要求，制造成本經(jīng)濟(jì)合理。按照公式[18]， 輸肥量根據(jù)作業(yè)實(shí)際情況需要選取。又據(jù)公式，可以推導(dǎo)出：式中：—絞龍輸送裝置的輸送量，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際取10t/h；—螺旋葉片直徑，m；n—螺旋轉(zhuǎn)速，r/min；S—螺旋螺距，m；—物料的單位容積質(zhì)量，；—傾斜輸送系數(shù)，水平布置，；—物料填充系數(shù)，；A—物料的綜合特性系數(shù)。計(jì)算得出D=，計(jì)算圓整后取D=。表32物料特性系數(shù)物料塊度磨琢性舉例KA粉狀半磨琢性石灰~75粒狀磨琢性硫鐵礦粉~35粉狀磨琢性爐渣粒~30粉狀無(wú)磨琢性面粉~50小塊狀半磨琢性煤~40小塊狀 磨琢性干爐渣~25有機(jī)肥顆粒的運(yùn)動(dòng)分解如圖310所示。圖310有機(jī)肥顆粒的運(yùn)動(dòng)分解由圖可以看出，在不考慮摩擦力的情況下，有個(gè)附加的物料流。有機(jī)肥運(yùn)動(dòng)會(huì)受到這種附加的物料流的影響，絞龍?jiān)谶_(dá)到一定的轉(zhuǎn)速之前，影響并不顯著。但超過一定的轉(zhuǎn)速時(shí)，物料就會(huì)產(chǎn)生垂直于輸送方向的運(yùn)動(dòng)。將物料的運(yùn)動(dòng)速度V分解為兩個(gè)互相垂直的運(yùn)動(dòng)速度，即式中， 在螺距一定情況下，隨物料與螺旋軸線的距離r的變化如圖36所示。由圖可知，在半徑長(zhǎng)度范圍內(nèi)，速度是由小變大的，因此，物料在絞龍的轉(zhuǎn)動(dòng)過程中就會(huì)產(chǎn)生垂直于輸送方向的運(yùn)動(dòng)?？拷菪S的物料的大、??；反之，靠近螺旋外側(cè)的物料的大、小。這將使內(nèi)層物料較容易隨絞龍轉(zhuǎn)動(dòng)，因而絞龍轉(zhuǎn)速對(duì)輸肥量影響較大，絞龍轉(zhuǎn)速高則輸肥量大、生產(chǎn)效率高，轉(zhuǎn)速低，則效率太低。但是絞龍轉(zhuǎn)速不能太高，因?yàn)楫?dāng)轉(zhuǎn)速超過極值時(shí)，物料因離心力太大而向外拋出，以致無(wú)法輸送。根據(jù)輸肥量、螺旋直徑和有機(jī)肥特性，在滿足輸送要求的前提下，轉(zhuǎn)速不宜過高，更不允超過它的臨界轉(zhuǎn)速，初步選擇絞龍轉(zhuǎn)速為45r/min。圖311 軸向速度徑向速度隨r的變化曲線螺距的大小一方面決定著螺旋升角的大小，另一方面還決定著在物料在一定的填充系數(shù)下運(yùn)行的滑移面，所以螺距的大小對(duì)排肥器的輸送能力有很大影響。螺旋面與肥料的摩擦關(guān)系以及速度各分量間的適當(dāng)分布關(guān)系是確定最合理的螺距的兩個(gè)關(guān)鍵條件[19]。通常依據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式當(dāng)D =，S=。螺旋軸徑與螺距共同決定了螺旋葉片的升角的大小，亦即決定著肥料的運(yùn)動(dòng)方向和速度各分量間的分布關(guān)系。一般軸徑計(jì)算公式為，取d=，得d=。為滿足覆土厚度的要求，需要將開溝器拋至兩側(cè)的土回填進(jìn)施肥后的溝壑里，通過施肥機(jī)上的覆土器完成覆土作業(yè)將大量減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。目前常用的覆土器有以下幾種：圓盤式、刮板式、鏈環(huán)式、彈齒式和爪盤式等。當(dāng)覆土量大、行距大且要求覆土嚴(yán)密時(shí)，常常使用圓盤式和刮板式兩種覆土器；后面三種覆土器為全幅覆蓋，主要用于行距較窄的條播施肥方式?？紤]到覆土量大和加工安裝方便的原因，本文采用刮板式覆土器。覆土裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖312所示:1刮板2支架3套筒4壓簧5導(dǎo)桿圖312覆土裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖該裝置主要由刮板、支架、導(dǎo)桿、壓簧和套筒等組成。刮板和加強(qiáng)筋焊接在支架上，支架與導(dǎo)桿之間通過螺栓連接，套筒與導(dǎo)桿通過開口銷固定在一起，兩個(gè)套筒之間裝有壓簧。導(dǎo)桿上端設(shè)有多個(gè)螺栓孔，導(dǎo)桿可通過螺栓與施肥機(jī)機(jī)架連接，安裝方便。工作時(shí)，開溝器開出條形溝壑，并將土壤拋至溝壑的兩側(cè)形成橫截面為三角形形狀的土堆。刮板隨施肥機(jī)前進(jìn)，兩邊的土堆受到垂直于刮板內(nèi)側(cè)的正壓力，所以兩邊的土堆會(huì)向溝內(nèi)側(cè)移動(dòng)回填到溝壑中，對(duì)肥料進(jìn)行覆蓋，實(shí)現(xiàn)覆土功能。設(shè)計(jì)合理的肥料箱應(yīng)滿足以下要求[20]：(1)必須有足夠的容量，以減少添加肥料次數(shù)，提高勞動(dòng)效率。但施肥箱的體積也不宜過大，肥箱過大不僅使?fàn)恳枇υ龃?，而且肥箱在工作中?huì)來(lái)回晃動(dòng)對(duì)施肥效果也會(huì)有影響。(2)添加肥料簡(jiǎn)便，不殘留肥料及易清理。(3)肥料蓋應(yīng)關(guān)閉緊密，以防止雨水滲入，降低機(jī)具壽命。(4)施肥箱應(yīng)有足夠的硬度及剛度、重量不宜過重和耐用度好，并且肥箱內(nèi)外應(yīng)涂油漆以防止腐蝕。該機(jī)為葡萄有機(jī)肥施肥機(jī)，田間施肥量大，為了提高施肥效率，所以肥料箱需要具有較大容積，肥料箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖313所示。圖313肥箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施肥箱主要由箱體和排肥口等構(gòu)成，肥箱底部中間設(shè)有弧形料槽，用于安裝排肥軸；肥箱右側(cè)焊接矩形板，排肥器所排肥料通過該矩形板落入地溝中。肥料箱前后兩側(cè)面由矩形鋼板組成，鋼板尺寸為長(zhǎng)1800mm，寬500mm；左右兩側(cè)面為近似梯形的鋼板，上底邊長(zhǎng)1000mm，下底邊長(zhǎng)200mm；肥料箱上端幵口，下端由半徑為100mm的弧形料槽。肥料箱可分為兩部分進(jìn)行計(jì)算，上部分是長(zhǎng)為1800mm、寬為1000mm，高為500mm的長(zhǎng)方體，下部分是一個(gè)截面為梯形的六面體，由幾何關(guān)系可得：。離合器在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)中可將系統(tǒng)隨時(shí)分離或接合。對(duì)離合器的基本要求有：接合平穩(wěn)，分離迅速而徹底；耐磨性好和有足夠的散熱能力。離合器的類型很多，常用的可分為牙嵌式和摩擦式兩大類[21]。(1)牙嵌式離合器牙嵌式離合器是由兩個(gè)端面帶牙的套筒、平鍵、滑環(huán)和對(duì)中環(huán)所組成，如圖314所示。套筒1與軸緊配，而套筒2可以沿著平鍵3在另一根軸上移動(dòng)。通過移動(dòng)滑環(huán)4可使兩個(gè)套筒接合或分離。中環(huán)5安裝在套筒1中，作用是便于兩軸對(duì)中。 圖 314牙嵌式離合器牙嵌式離合器牙的形狀有三角形、梯形和鋸齒形。三角形牙用在傳遞中、小轉(zhuǎn)矩的離合器上，牙數(shù)為15～60；梯形牙的特點(diǎn)是強(qiáng)度高，可傳遞的轉(zhuǎn)矩較大，當(dāng)牙磨損后產(chǎn)生牙側(cè)間隙時(shí)，梯形牙可補(bǔ)償產(chǎn)生的牙側(cè)間隙；鋸齒形只能單向工作，反轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生較大的軸向分力能夠強(qiáng)迫離合器自行分離，一般用于特定的工作條件處。(2)圓盤摩擦離合器圓盤摩擦離合器傳遞轉(zhuǎn)矩的方式是在主動(dòng)摩擦盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由兩個(gè)圓盤的接觸面間產(chǎn)生的摩擦力矩來(lái)傳遞的，有單、多片式兩種。圖315為單片式離合器，在主動(dòng)軸上安裝摩擦盤1，從動(dòng)軸上安裝摩擦盤2，操縱環(huán)3的作用是使摩擦盤2沿著從動(dòng)軸移動(dòng)。當(dāng)摩擦盤1接合時(shí)，摩擦盤2則被力Q壓在摩擦盤1上，兩圓盤接觸面間產(chǎn)生的摩擦力矩就將主動(dòng)軸上的轉(zhuǎn)矩傳到從動(dòng)軸上。圖315單片式摩擦離合器本文采用簡(jiǎn)易的牙嵌式離合器，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于加工制造以及工作性能可靠。離合器的一部分通過平鍵與減速器的動(dòng)力輸出軸連接，另一部分空套在軸上與排肥器的小鏈輪成為一體。當(dāng)離合器嚙合時(shí)，鏈輪和軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)離合器分離時(shí)，空套在軸上的一半與鏈輪實(shí)行空轉(zhuǎn)。根據(jù)軸徑的尺寸，參考《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》確定離合器的參數(shù)。為了保證離合器工作性能的可靠，因此在設(shè)計(jì)離合器時(shí)，按下式計(jì)算扭矩： (31)式中，——工作儲(chǔ)備系數(shù)；——離合器需傳遞的扭矩 ——離合器的許用扭矩以安裝在小鏈輪軸上的離合器為例進(jìn)行計(jì)算,已知: 取 ，帶入式（31）中，可以得到滿足工作要求。寧夏大學(xué)碩士學(xué)位論文 第四章 開溝器受力及有限元分析第四章 開溝器受力及有限元分析鏟柄和鏟刀的連接部分即錐銷，由于其面積相對(duì)于整體而言過小，其受的阻力也是很小的，所以此部分的受力可以忽略不計(jì)。所以，開溝阻力的主要承受部位是開溝器鏟柄工作段和鏟刀[22] [23]，研究時(shí)可將鏟柄和鏟刀分開進(jìn)行受力分析。開溝器總的工作阻力可以看做兩部分的受力之和，即 ，代表開溝器鏟刀部分受到的作用力，代表開溝器鏟柄部分受到的作用力。開溝器工作時(shí)，鏟刀可看做為一個(gè)斜面在土壤中做水平勻速運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過程中使土壤的前端面發(fā)生剪切失效，因此，對(duì)開溝器鏟刀部分的受力分析可以參照 Soehne對(duì)傾斜耕作部件在土壤中做直線運(yùn)動(dòng)的分析。由鏟刀受力分析可知，作用在鏟刀上的力包括牽引力、鏟尖刃部切割土壤而產(chǎn)生的阻力、鏟刀刀面對(duì)土壤切削破壞的阻力、與土壤之間的摩擦阻力以及土壤重力形成的法向載荷[24]。圖41 鏟頭受力分析圖對(duì)深開溝器的鏟刀面進(jìn)行受力分析，建立平衡方程并整理可得： (41) 式中： —代表水平牽引力；—代表鏟刀的入土角，這里取值為；—代表作用到鏟刀上的正壓力，由于鏟刀對(duì)土壤有一個(gè)擠壓力，這個(gè)力實(shí)際上是土壤對(duì)鏟頭的反作用力，施力物體是土壤；—代表鏟刀與土壤之間的摩擦系數(shù)，；k—代表單位寬度上土壤的純切削阻力；b—代表鏟刀面的寬度。在不考慮一般的土壤中有石塊、殘余植物等雜物致使刀口磨損的情況下，土壤的純切削阻力是非常小的，故忽略該部分受力[25]。因?yàn)殓P刀受到的力和牽引力大小相等，方向相反，得式（42）： (42)式（42）中兩部分的內(nèi)容都包括法向壓力因此開溝器的鏟刀受到的力主要是來(lái)自土壤的反作用力，圖42是土壤對(duì)鏟刀作用力簡(jiǎn)圖，主要對(duì)其工作時(shí)鏟起的土塊進(jìn)行受力分析，用數(shù)學(xué)方程建立水平和垂直方向上的平衡方程式，如下： (43) (44)上式中：G —代表開溝器鏟刀上部的土壤的重力；—代表土壤之間的摩擦系數(shù)，取值 ；—代表前部法向載荷；—代表后部法向載荷；—代表開溝器入土角，取值為30176。；—代表傾斜角，取值為 52176。；代表剪切失效面積，C 代表土壤的單位粘聚力，數(shù)值為。圖42 鏟頭與土壤接觸面的受力分析連立式(42) 、(43) 、(44)，得： (45)其中，本文設(shè)計(jì)的開溝器的鏟刀為矩形，鏟刀上方土塊重量G可以通過式(46)進(jìn)行計(jì)算d 。 (46)其中：式中：—表示土壤密度，這里取平均值2650g—表示重力加速度，d—表示鏟刀的寬度，；—表示鏟刀上