【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 式（ 31） A 為材料的承載情況，是確定常數(shù)。 故： mmnpAd 335 40 331 ???? 根據(jù)功率分配，此軸需用功率很大可取 進(jìn)行設(shè)計(jì) mmnpAd 55900 332 ???? 根據(jù)功率分配可取 kw119 0 01 8 01 8 06 0 . 5p ???? mmnpAd 4418 01111 0 333 ???? 根據(jù)軸的直徑求它的扭矩為： mAT?1 mNAnPmAT ??????????? ? )233( 42111 242 2 2 6 0 . 5 5 59 5 5 0 9 5 5 0 3 . 1 4 ( ) 1 0 1 5 2 . 49 0 0 2PT m A A N mn ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? mNAnPmAT ??????????? ? )244( 42333 因?yàn)檩S上裝有齒輪，齒輪與軸之間的扭矩相當(dāng)大 ，故普通鍵已不能滿足其要求，故本次設(shè)計(jì)中齒輪與軸之間的鍵都采用花鍵連接。由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)、最小軸徑、機(jī)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)合來(lái)選用以下幾種花鍵型號(hào)：主傳動(dòng)軸的最小直徑為 36mm，故選花鍵為 8 36 40 7（ Z d D B）齒數(shù)為 8，小徑為 36mm，大徑為 40mm，齒寬為 7mm，倒角為 ， 粉碎刀軸的最小直徑為 80mm，故選花鍵為； 10 82 86 12。 香蕉秸稈粉碎還田機(jī)的研究 9 （ a）外花鍵 （ b）內(nèi)花鍵 圖 34 內(nèi)、外花鍵圖 ： 在本次設(shè)計(jì)中主傳動(dòng)軸安排在箱體的中間位置，因?yàn)樗厦嫜b兩個(gè)齒輪，并且與離合器相連接，故有兩個(gè)花鍵及一個(gè)軸有連接。為了使箱體的優(yōu)化加工，應(yīng)選大小兩個(gè)外徑一樣大的同型號(hào)軸承，齒輪 1 左邊用套筒來(lái)定位，右邊用軸肩定位，兩軸承分別以軸肩和套筒定位，采用過渡配合或過盈配合裝入，右邊齒輪 z3的左邊與軸承套筒相連，右邊通過調(diào)速螺母和墊片來(lái)調(diào)節(jié)。 Ⅰ段即為與離合器相連接部分，它是由所造花鍵來(lái)確定的，初步設(shè)定長(zhǎng)度為73，它的直徑為花鍵大徑 d1＝ 50mm。 Ⅱ段直徑 d2＝ 50（由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查齒輪倒角 c1=，由 此段安裝入軸承，故取 c=,d2=d1+2c=50+*2=57mm），亦符合氈圈離封標(biāo)準(zhǔn)軸徑，也符合軸承內(nèi)徑要求。 初選 30210 系列圓錐滾子軸承，其內(nèi)徑為 50mm。 Ⅲ段安裝齒輪１，根據(jù)齒輪的設(shè)計(jì)，這段軸為階梯軸，大徑為 140mm，第二階為 76mm，初步設(shè)計(jì)這段長(zhǎng)度為 60mm。 Ⅳ段為傳動(dòng)部分，是主傳動(dòng)軸最長(zhǎng)的部分，這段主要是為了齒輪 2 和齒輪 3的空間而留，為了軸的加工方便，設(shè)計(jì)這段軸的直徑為 40mm，這段長(zhǎng)度為 220mm。 Ⅴ段為軸肩，其直徑為 48mm。 Ⅵ段為安裝齒輪 3，為了在加工的過程中減小 挽刀的次數(shù)，故在符合軸的強(qiáng)度及抗扭強(qiáng)度上，采用與離合器相同的外花鍵，故這段軸的長(zhǎng)度為 50mm，最大直徑為 50mm。 Ⅶ段為安裝軸承，初步定軸承的型號(hào)為 30210 系列軸承，它的內(nèi)徑為 50mm。 Ⅷ段為螺紋結(jié)構(gòu)，它是用來(lái)調(diào)整齒輪３位置并鎖緊軸承２防止其軸向跳動(dòng)，它的長(zhǎng)度為 17mm。 香蕉秸稈粉碎還田機(jī)的研究 10 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)草圖如圖 35 所示。 圖 35 主動(dòng)軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 根據(jù)這種設(shè)計(jì)方法，齒輪軸的初步設(shè)計(jì)見圖 36 所示： 圖 3 6 齒輪軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 軸承的選擇 滾動(dòng)軸承的工作特性 1．負(fù)荷能力 滾動(dòng)軸承的負(fù) 荷能力與軸承類型和尺寸有關(guān)。相同外形尺寸下，滾子軸承的負(fù)荷能力為球軸承的 ～ 3 倍。滾動(dòng)軸承的選用，即應(yīng)該滿足外載荷的要求，又應(yīng)該盡量發(fā)揮軸承本身的負(fù)荷能力。 2．速度特性 滾動(dòng)軸承的工作轉(zhuǎn)速上升到一定限度后，滾動(dòng)體和保持架的慣性力，以及極香蕉秸稈粉碎還田機(jī)的研究 11 小的形狀偏差，不僅導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)狀態(tài)惡化，而且造成摩擦面間溫度升高和潤(rùn)滑劑的性能變化，從而導(dǎo)致滾動(dòng)體回火或軸承元件的膠合失效。在一定負(fù)荷和潤(rùn)滑條件下，滾動(dòng)軸承所能允許的最高轉(zhuǎn)速稱之為極限轉(zhuǎn)速。它與軸承類型、尺寸、精度、油隙、保持架的材料和結(jié)構(gòu)、潤(rùn)滑方式、潤(rùn)滑劑的性能和用量、負(fù) 荷的大小和方向以及散熱條件等因素有關(guān)。一般來(lái)說，圓錐滾子軸承具有較高的極限轉(zhuǎn)速。 滾動(dòng)軸承類型選擇原則 1．軸轉(zhuǎn)速較高，負(fù)荷不大，而旋轉(zhuǎn)精度要求較高時(shí)，宜用球軸承，如： 6000型。 2．轉(zhuǎn)速較低負(fù)荷較大或沖擊負(fù)荷時(shí)，宜采用滾子軸承，如： 20xx 型， 3000型。 3．支點(diǎn)跨距大，軸的變形大或多支點(diǎn)軸，宜采用調(diào)心軸承，如： 1000 型、 3000型、 69000 型。 根據(jù)以上原則及分析，類比機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，結(jié)合工作環(huán)境，選用30000 型圓錐滾子軸承，其受力及壽命均能滿足設(shè)計(jì)要求。軸承如圖 37 所示： 圖 37 圓錐滾子軸承 4 秸稈粉碎還田機(jī)刀具的研究 秸稈粉碎還田機(jī)刀具布置的研究 秸稈粉碎還田機(jī)刀輥（包裹刀軸、刀具及附件）的振動(dòng)危害性非常大，不但影響粉碎性能，而且對(duì)整機(jī)也有極大的破壞性。例如：懸掛架、機(jī)罩開焊開裂，香蕉秸稈粉碎還田機(jī)的研究 12 膠帶（或鏈條）拉斷或磨損失效等等。影響機(jī)具振動(dòng)的因素很多，如刀輥、傳動(dòng)系、工況等。其中刀具布置的合理性是影響機(jī)具振動(dòng)的重要因素。因此，本文對(duì)刀具布置加以研究，以使刀輥的振動(dòng)減至最小。 刀輥振動(dòng)分析 空載情況 下刀輥高速旋轉(zhuǎn)，受力比較復(fù)雜，可以從靜態(tài)分量和動(dòng)態(tài)分量?jī)煞矫鎭?lái)考慮。其中，靜態(tài)分量包括刀輥?zhàn)灾?、軸承支力、傳動(dòng)扭矩等；動(dòng)態(tài)分量則指刀輥、刀具及其附件由于旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的離心力，現(xiàn)有機(jī)器一般具有以下特點(diǎn)：刀軸近似為勻質(zhì)回轉(zhuǎn)件，刀具軸向間距相等，刀具周向間距角度相等。這些特點(diǎn)可保證到輥?zhàn)灾丶捌渥饔命c(diǎn)在旋轉(zhuǎn)過程中是變動(dòng)的，實(shí)質(zhì)上，刀輥正是通過軸承支力使整機(jī)產(chǎn)生振動(dòng)。假如能夠保證動(dòng)態(tài)分量平衡，軸承支力可視為不變量。這樣，刀輥?zhàn)灾?、軸承支力、傳動(dòng)扭矩 3 個(gè)靜態(tài)分量就在旋轉(zhuǎn)過程中達(dá)到了平衡。刀軸一般可以認(rèn)為是勻質(zhì)回轉(zhuǎn)件，它的 離心力可視為零。因此，減振的關(guān)鍵在于使刀具及其附件的離心力保持平衡。 “均力免振假設(shè)”的提出 秸稈還田機(jī)的轉(zhuǎn)速一般都比較高，由于刀輥不平衡，在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的狀況下，會(huì)產(chǎn)生較大的振動(dòng)。在刀軸上合理排列刀片是減振的重要措施。目前掌握的國(guó)內(nèi)外有關(guān)這方面的資料甚少，我們?cè)诜治鼋斩掃€田機(jī)刀片排列以及與之類似的還田機(jī)彎刀排列，錘片式粉碎機(jī)錘片排列基礎(chǔ)上，歸納出一些秸稈還田機(jī)刀片排列必須遵循的原則以及不是必須滿足但對(duì)秸稈還田機(jī)工作防振等有利用的原則： （ 1）空載旋轉(zhuǎn)時(shí)刀軸受力均勻，刀片產(chǎn)生的離心力的合力為零，即徑向 受力必須平衡。 （ 2）軸向相鄰刀片間距以不產(chǎn)生實(shí)際漏切割帶為原則。 （ 3）軸向相鄰兩刀片徑向夾角要盡量大。 （ 4）相繼打擊秸稈的刀片的軸向距離越大越好，以免干擾和堵塞。 （ 5）所有刀片沿刀軸周向盡量呈等角分布，以使工作平衡，刀軸負(fù)荷均勻。 （ 6）盡量每次一組刀片打擊秸稈。 （ 7）制造及裝配要方便。 （ 8）功率消耗盡量小。 根據(jù)這些原則，我們進(jìn)一步提出假設(shè)：某一種刀片排列方式能滿足刀片在刀香蕉秸稈粉碎還田機(jī)的研究 13 輥軸向上等間分布，而在刀軸周向上等角度分布，并且滿足刀輥空載時(shí)受力均勻，徑向平衡的基本條件，那么它就是能達(dá)到減振要求的 優(yōu)先排列。 刀具設(shè)計(jì)及選擇 刀具結(jié)構(gòu)形式選擇 秸稈粉碎還田機(jī)粉碎刀的種類有：錘爪式、彎刀（甩刀）式和直刀式。 這種刀型是使用歷史最早的一種。錘爪式粉碎刀的質(zhì)量大，可產(chǎn)生較大的錘擊慣性力，產(chǎn)生的負(fù)壓高，喂入性好，對(duì)玉米、高粱、棉花等硬質(zhì)秸稈有較好的粉碎性能，但消耗功率大，工作效率低，秸稈韌性大時(shí)，粉碎質(zhì)量差。 圖 41 錘爪式粉碎刀 圖 42 彎刀（甩刀）式粉碎刀 （甩刀）式粉碎刀 彎刀（甩刀 ）式粉碎刀一般兩片成組使用，安裝成 Y 型，也有采用兩彎加一直或四彎加一直的。刀片切割（彎曲）部分開刃，對(duì)秸稈剪切功能增強(qiáng)。在刀軸高速旋轉(zhuǎn)時(shí)粉碎刀進(jìn)行甩擊，擊碎、切斷秸稈，粉碎效率高，秸稈的撿拾性能好，香蕉秸稈粉碎還田機(jī)的研究 14 對(duì)不同秸稈種類的適應(yīng)性強(qiáng)。與錘爪式粉碎刀比較，彎刀的體積、質(zhì)量和所受到的阻力小，消耗功率較小。彎刀（甩刀）型秸稈粉碎還田機(jī)動(dòng)力消耗適中，介于直刀和錘爪式記性之間，作業(yè)效率較高，適用于粉碎棉花、小麥、向日葵等秸稈。 直刀式粉碎刀一般三片成組使用，間隔較小，排列較密，刀片工作部分開刃。作業(yè)時(shí)有多 個(gè)刀同時(shí)進(jìn)行切斷，對(duì)秸稈撞擊次數(shù)多，粉碎效果好，刀片運(yùn)轉(zhuǎn)阻力小，消耗功率較小，工作效率高。直刀式秸稈還田機(jī)使用很普遍，在土地比較平整的所有地區(qū)都適用。粉碎刀在刀軸上按螺旋線排列，刀軸經(jīng)過動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)，工作平穩(wěn)，振動(dòng)小。 圖 43 直刀式粉碎刀 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及設(shè)計(jì)任務(wù)的要求，此秸稈還田機(jī)是與東方紅 X824 型拖拉機(jī)配套使用的，且 直刀片 適應(yīng)性強(qiáng)，對(duì)香蕉秸稈具有較好的粉碎性能。由于香蕉秸稈具有纖維較粗大，較難切斷的特性，彎刀及錘爪式粉碎刀鈞可能造成香蕉秸稈纖維纏繞，影響粉碎效果，所以選用 直刀 片 。根據(jù)動(dòng)力學(xué)原理，甩刀的能量 T為： 221 2 mv J??? 式（ 41） 式中 J 為轉(zhuǎn)動(dòng)慣量， 2Jm?? ； m 為錘爪質(zhì)量， kg； ? 為轉(zhuǎn)動(dòng)物體的慣