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正文內(nèi)容

小型牧草收割機設(shè)計說明書(編輯修改稿)

2025-01-12 09:19 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 1 m; 割茬高度: 45mm 左右 ; 切割形式:雙動往復(fù)式 ; 適用作物高度: 600mm 左右 ; 刀片刃口:平面形 ; 刀齒間距: 39mm; 刀片運動速率: 1800 次 /min; 前進方式:手扶推行式 ; 操縱人數(shù): 1 人 ; 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 12 工效: 334m2/h 左右 。 本章小結(jié) 這一章主要是確定小型牧草收割機總體的設(shè)計方案。確定割草機的類型為雙動往復(fù)式收割機。其中的切割系統(tǒng)中采用雙動刀片;傳動系統(tǒng)中減速器采用錐齒輪傳動;輸送系統(tǒng)采用帶傳動。這一章主要是設(shè)計小型牧草收割機的大體的方案,為以后的設(shè)計做準(zhǔn)備。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 13 第 3章 切割系統(tǒng)的設(shè)計 切割器主要參數(shù)的分 析 切割器是各種收割機最主要的部件,其工作效率和作業(yè)質(zhì)量直接影響整機性能。目前割草機上普遍采用往復(fù)式和回轉(zhuǎn)式切割器。因回轉(zhuǎn)式切割器切割功率消耗大,對地面的平坦程度要求較高,不適應(yīng)于山地、丘陵、梯田等地段,因此選用普通 Ⅰ 往復(fù)式切割器 [2]。在工作時,柴油機輸出回轉(zhuǎn)動力,經(jīng)過輸入軸將動力傳輸給曲柄主軸 ,再經(jīng)曲柄機構(gòu)變?yōu)橥鶑?fù)運動。 往復(fù)式切割器影響切割質(zhì)量的因素分析 切割速度 pV 與進給速度 mV 之間的關(guān) 系,用切割速比來描述。在動刀高度 h 一定時,重割區(qū)和空白區(qū)的大小與機器前進速度 mV 和曲柄轉(zhuǎn)速有密切的關(guān)系,其關(guān)系用切割進程 H 表示。數(shù)學(xué)式為 mH V t?? ( ) 式中 mV —— 機器前進速度( m/s) ; t —— 割刀運動一個行程時間 。 因為往復(fù)切割器割刀運動一個行程,曲柄轉(zhuǎn)動 180176。,其時間為 t t=30n ( ) 將( )代入 ( ) 得 H =30mVn ( ) 式中 n —— 曲柄轉(zhuǎn)速( r/min)。 因牧草稠密多汁,切割阻力大,往復(fù)式割草機切割速度應(yīng)大于 [3]。但切割速度太大,慣性力增加,引起機器震動,因此選擇適宜切割速度是關(guān)鍵,曲 柄主軸轉(zhuǎn)速 738 r/min。曲柄旋轉(zhuǎn)一周,割刀完成兩個行程,則割刀平均速度 pV 為 pV =15rn ( m/s ) ( ) pV = 738 3815 1000?? = m/s 式中 r —— 曲柄半徑( mm) ; n —— 曲柄轉(zhuǎn)速( r/min) 。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 14 因為切割速比 λ= pmVV 將( )、( )代入整理得 λ= 2rH ( ) 現(xiàn)有割草機 H =( ~ ) h 代入( )式得 λ= 2( )r h~ ( ) h —— 動刀刃高度( mm),標(biāo)準(zhǔn) Ⅰ 型切割器動刀刃高度 h 為 54,代入( )得 λ= 2 38( ) 54? ?~= ~ 為保證切割質(zhì)量,實際切割速比應(yīng)大于理論切割速比,理論進給速度 mV 取機器穩(wěn)定行駛所允許的最高速度。 技術(shù)參數(shù)的分析和評價 當(dāng)曲柄主軸轉(zhuǎn)速為 738 r/min,切割器平均速度 pV =, 收割機平均作業(yè)速度 mV =, 切割器選標(biāo)準(zhǔn) I 型,為保證切割質(zhì)量,應(yīng)選 擇恰當(dāng)?shù)那懈钏俦?。切割速比一般大?[3], 本機在平均工況下 /PmVV?? =, 故本機的設(shè)計是合理的。 凸輪軸的設(shè)計 切割時為實現(xiàn)從旋轉(zhuǎn)運動到雙刀的往復(fù)直線運動,必需有一個中間傳動機構(gòu),該機構(gòu)就是雙曲柄機構(gòu),采用偏心輪式結(jié)構(gòu),由兩偏心輪和凸輪軸組成。由于本文設(shè)計的是雙刀割草機,驅(qū)動機構(gòu)的受力情況正好相反,相互抵消,所以凸輪軸平衡能力較好,就不需要校核計算了。 凸輪軸的設(shè)計 凸輪軸的動力是經(jīng)曲柄主軸通過聯(lián)軸器傳動動力,故該軸的 輸入功率是 ,軸的材料選用 40Cr 調(diào)質(zhì), 0A =112~ 97, ??? =35~ 55MPa, 軸的轉(zhuǎn)速 n=738r/min,則計算軸的最小軸徑: 300PdAn? ( ) 取 0 100A? , [ ] 40? ? MPa 則 : 30 2 .4 51 0 0 1 4 .9 2738d ??mm 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 15 由于軸上開鍵槽 ,考慮鍵槽對軸的強度削弱 ,應(yīng)增大軸徑 ,一般有一個鍵槽時 ,軸徑增大 3%左右 ,有兩個鍵槽時應(yīng)增大 7%左右 ,然后圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑 ,因此 0(1 7%) 7dd? ? ? 將 d 圓整成 16mm。 軸的結(jié)構(gòu)示意圖見圖 。 圖 凸輪軸的結(jié)構(gòu)示意圖 確定凸輪軸的各段直徑和長度 由圖可知軸段上最小直徑在凹槽處,故 ④ 段 的直徑即 4 16d? mm, 4 2L? mm。 軸段 ① 是和曲柄主軸聯(lián)接的聯(lián)軸器,根據(jù)聯(lián)軸器中許用的直徑,取 1 20d? mm, 1 52L? mm。 軸段 ② 是定位軸肩,取 2 28d ? mm, 2 43L? mm。 軸段 ③ 是安裝偏心輪,根據(jù)偏心輪的直徑和厚度可得 3 20d? mm, 3 20L? mm。 軸段 ⑤ 上是圓螺母,故 5 20d? mm, 5 42L? mm。 切割裝置的設(shè)計 動刀的結(jié)構(gòu) 切割裝置主要是由一對往復(fù)運動的動刀和固定不動的支撐部分組成,動刀和刀桿做成一體,刀桿和傳動機構(gòu)相連,用以將動力傳遞給動刀。固定支撐部分包括刀架,間隙調(diào)節(jié)機構(gòu)等,工作時雙刀同時作往復(fù)直線運動,對雙刀間的牧 草進行收割。 動刀是切割器的主要工作零件,采用光刃結(jié)構(gòu),光刃切割省力,割荏整齊,但易磨鈍,工作中需經(jīng)常磨刀,主要用于牧草收割。動刀片是一種易損件,為了保證具有較好的耐磨性和一定的沖擊韌性,刀片一般用合金鋼制成,刃部需淬火。 動刀的工作與結(jié)構(gòu)如圖 所示 。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 16 圖 動刀的結(jié)構(gòu) 刀片間隙的調(diào)整 主要是動刀之間的間隙調(diào)整,雙刀都開有導(dǎo)向槽,用螺栓與壓板和機架聯(lián)系起來,間隙靠螺母 6 來調(diào)整,一般不超過 間隙。見圖 。 下動刀 上動刀 壓板 4 機架 墊片 螺母 螺栓 墊片 圖 刀片的間隙調(diào)整 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 17 偏心輪的設(shè)計 偏心輪是該機器的最主要的一個部件,要想實現(xiàn)從旋轉(zhuǎn)運動到雙刀的往復(fù)直線運動,必需有一個中間傳動機構(gòu),該機構(gòu)就是雙曲柄機構(gòu),采用偏心輪式的結(jié)構(gòu)。 偏心輪的工作和結(jié)構(gòu)如圖 所示 。 圖 偏心輪 切割裝置附件的設(shè)計 壓板 (見圖 ) 圖 壓板 機架 (見圖 ) 圖 機架 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 18 本章小結(jié) 本章主要是分析切割器的參數(shù),通過原理分析,根據(jù)牧草收割機的工作情況計 算出機器前進的速度和割刀切割的速度,同時進行切割裝置的設(shè)計,切割裝置是牧草收割機的主要組成部分,其性能影響整個牧草的收割質(zhì)量。切割裝置的設(shè)計包括刀片結(jié)構(gòu)的設(shè)計、刀片間隙的調(diào)整、偏心輪的設(shè)計和相關(guān)附件的設(shè)計。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 19 第 4章 傳動系統(tǒng)的設(shè)計 傳動系統(tǒng)將柴油機的動力分別傳送給切割器和輸送系統(tǒng)。 傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計和傳動比的確定 傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計 根據(jù) 牧草收割機切割系統(tǒng)和輸送系統(tǒng)的工作原理及結(jié)構(gòu)特點 , 該 機的 傳動系統(tǒng)見圖 。 柴油機 聯(lián)軸器 動力輸入皮帶輪 輸入軸大 皮帶輪 小錐齒輪 大錐齒輪 輸送主動鏈輪 輸送從動鏈輪 偏心輪 輸送帶輪 Ⅰ 、減速箱輸入軸 Ⅱ 、曲柄主軸 Ⅲ 、凸輪軸 Ⅶ 、 輸送主軸 圖 傳動系統(tǒng)簡圖 由圖 可知,動力由柴油機發(fā)動機皮帶輪輸出后經(jīng)皮帶輪 4 和一對錐齒輪 6 兩級減速,并改變傳動方向后傳遞給曲柄主軸。曲柄主軸經(jīng)聯(lián)軸器將動力傳遞給凸輪軸帶動刀桿及動刀做往復(fù)切割運動;同時,切割器曲柄主軸經(jīng)一對小鏈輪 8 將驅(qū)動力傳遞給輸送系統(tǒng)。 傳動比確定 曲軸主軸的轉(zhuǎn)速 pV = 2260 15r n rn? ? m/s ( ) 往復(fù)式切割器割刀平均速度常為 ~ m/s, 由 公式 ( )得 n = ? ?315 1 5 1 .6 23 8 1 0pVr ??? ? ~ = ~ r/min 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 20 取曲柄主軸轉(zhuǎn)速 nⅡ =738 r/min。 確定傳動比 在標(biāo)定工作狀況,柴油機額定轉(zhuǎn)速 mn =2600r/min,功率 mP =,動力經(jīng)皮帶輪輸出分兩路。一路經(jīng)二級減速后,直接傳遞給曲柄主軸( nⅡ =738r/min)。因此切割系統(tǒng)傳動比 i 為: i= 1i 2i = mnnⅡ=2600738= ( ) 式中 1i —— 一級皮帶輪減速比 ; 2i —— 二級圓錐齒輪減速比 。 各種傳動的傳動比 [4]: 平帶傳動比 i ≤ 5 ;錐齒輪傳動比 i ≤ 5; 鏈輪傳動比 i ≤ 6 ; 根據(jù)相似設(shè)計法和結(jié)構(gòu)空間位置,取 1i = 即: 1i = 21DD 式中 1D —— 小皮帶輪的直徑( mm) ; 2D —— 大皮帶輪的直徑( mm) 。 由式 ( )得 2i = 1 ?? 即 2i = 21znzn?? 式中 1z —— 二級減速主動小錐齒數(shù) ; 2z —— 二級減速從動大錐齒數(shù) 。 輸送系統(tǒng)傳動是通過曲柄主軸中央的小鏈輪,經(jīng)同比傳動給輸送主軸,獲得動力帶動輸送帶橫向輸送。 收割機功率需求分析和傳動效率 收割機的功率分析 收割機功率包括立式割臺往復(fù)切割器切割功率 1P 和輸送功率 2P 。 即: 12P P P?? ( ) 其中 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 21 1P = 0102mVBL ( kW) ( ) 式中 mV —— 機器前進速度( m/s) ; B —— 機器割幅( m) ; 0L —— 切割每平方米面積的莖稈所需的功率( Nm/m2) 。 經(jīng)測定,割草 0L = 200~ 300, 所以 1P = 1 200102??= 根據(jù)經(jīng)驗輸送系統(tǒng)功率需求為 2 bP PB? ( ) 式中 bP —— 輸送系統(tǒng)單位割幅所需功率( kW/m) , 一般取 ~ kW,則 2P =1 = kW ( )式中未考慮傳動效率和空轉(zhuǎn)所需的功率,故立式割臺往復(fù)收割機最低所需總功率為: 12 1 .9 4 0 .2 2 2 .1 6P P P? ? ? ? ?kW 收割機的傳動效率 切割器的往復(fù)運動工作是由柴 油機的皮帶輪輸出動力,經(jīng)皮帶輪、圓錐齒輪二級減速 見圖 。 皮帶輪傳動效率取 1 ?? ,圓錐齒輪傳動效率 2 ? ? [11] ,則切割系統(tǒng)總的傳動效率 12 6 7 3? ? ?? ? ? ? ?總 圖 切割系統(tǒng)傳動圖 ( 1)各軸的轉(zhuǎn)速 Ⅰ 軸 12600 17331 .5mnn i? ? ?Ⅰ r/min 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 22 Ⅱ 軸 21733 7382 .3 5nn i? ? ?ⅠⅡ r/min ( 2)各軸的功率 Ⅰ 軸 01 ?? ? ? ? ?Ⅰ kW Ⅱ 軸 2 2 .7 8 0
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