【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 為旋耕起始半徑，Rn為側(cè)切刃口上任一點(diǎn)半徑，R1為刀片在彎折處的刃口半徑，Rmax為刀片工作最大回轉(zhuǎn)半徑，θmax為起始半徑最大回轉(zhuǎn)半徑間的偏置角， b為刀片切土寬度，β為刀片彎折后角（包括左彎和右彎兩種）。刀片的選擇：由于彎形刀片對(duì)土壤的適應(yīng)性較強(qiáng)，它的特點(diǎn)是切割能力強(qiáng)，有自清作用，不易纏草，而且有一定的翻土能力。因此刀片選用國(guó)際旋耕機(jī)彎刀IIS245。彎形刀片的刃口的形成原理是根據(jù)阿基米德螺旋線形成的，其材料是用GB699—65規(guī)定的65Mn鋼制造。切削部分必須進(jìn)行淬火處理，淬火區(qū)硬度為HRC50～55。旋耕彎刀應(yīng)用樣板進(jìn)行檢查，刃口曲線形狀誤差不得大于3mm。 切土進(jìn)距及刀片數(shù)量開(kāi)溝切土過(guò)程是刀盤(pán)作復(fù)雜運(yùn)動(dòng)切割土壤。在刀片旋轉(zhuǎn)的同一縱向平面內(nèi)，前后兩相鄰刀片的切土間距，稱(chēng)為切土進(jìn)距，記作S。, 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相繼作用與土壤的兩片刀片,描繪出相同的彼此移開(kāi)一個(gè)切土節(jié)距S的曲線,形成斷面變化的垡片.,旋耕也輥前進(jìn)的距離, ： S=vmt== = （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。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，代入公式中，得：Z==（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）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δ1，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δ2 [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 其數(shù)學(xué)表達(dá)式為；R≥hmax+r+δ1R≤Lδ2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。δ1=20mm；δ2=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。 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=ω1R=(3002/60)=(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。 圖5刀盤(pán)結(jié)構(gòu)圖 The structure of blade installing disc1， 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?；景凑丈鲜鲆?guī)則安置刀片見(jiàn)下圖。 圖6 刀片排列展開(kāi)圖 The drawing of blade deploy arrange 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。圖8 擋土板結(jié)構(gòu)圖 The structure of earthblocked plate7 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(lèi)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： (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 (14) 3）由參考文獻(xiàn)[2]表107選取齒寬系數(shù)4）