【正文】 ，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。 另外，為使得開出的溝型整齊，在刀軸原有刀座上，開溝刀盤兩側(cè)各加裝一片切壁刀，以利于溝壁光潔成型。同時(shí)為了方便刀盤在旋耕軸上安裝，采用哈夫式刀盤對(duì)接安裝，如圖示，左右刀盤通過(guò)焊接的鋼板用螺栓連接，整個(gè)刀盤通過(guò)定位孔用螺栓與刀軸上的刀刀座固定在刀軸上。具體尺寸如圖：刀盤最大直徑 14 R0=220mm，刀盤上刀座布置中心圓直徑 R1=95mm，刀盤內(nèi)圓直徑取 R2=52mm 略大于刀軸外徑。線速度計(jì)算如下： u=ω 1R=(300 2/60) =(m/s) 滿足 開溝和覆土性能。 為了提高開溝質(zhì)量和耕種機(jī)的附著性能，采用正轉(zhuǎn)切削方式 ??22 。 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。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)。δ 1=20mm；δ 2=10mm。 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。 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。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。圖 3 正轉(zhuǎn)開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。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，稱為切土進(jìn)距，記作 S。旋耕彎圖 2 旋耕彎刀結(jié)構(gòu)圖 The structure of the tiller blade RoRnR1bRmaxθ maxβ側(cè)切面正切面?zhèn)惹腥?彎折始線正切刃 11 刀應(yīng)用樣板進(jìn)行檢查，刃口曲線形狀誤差不得大于 3mm。 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。 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。 針對(duì)以上情形，選用彎刀片作為開溝的刀片 [21]，其結(jié)構(gòu)如圖 彎刀片由側(cè)切刃（包括側(cè)切面）和正切刃（包括正側(cè)面）兩部分組成。 刀片型號(hào) 旋耕刀是開溝機(jī)的主要工作部件，刀片的形狀和參數(shù)直接影響開溝工作質(zhì)量，目前國(guó)內(nèi)外對(duì)旋耕刀刃口曲線形狀和結(jié)構(gòu)參數(shù)作了大量研究，就橫軸旋機(jī)上的刀齒而言主要有剛性和彈性兩大類，剛性刀按其外形分有直刀、 L形刀、彎刀、鑿形刀等類型。查《機(jī)械設(shè)計(jì)》 P167 表 91 滾子鏈規(guī)格和主要參數(shù) 得 鏈條的節(jié)距為 p= 計(jì)算鏈節(jié)數(shù)和中心距 初選中心距 0 ( 3 0 ~ 5 0 ) ( 3 0 ~ 5 0 ) 2 5 . 4 8 7 0 ~ 1 2 7 0a p m m? ? ? ? 取 0 1000a mm? 則相應(yīng)的鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù)為 20 1 2 2 10022228 0 0 1 9 2 5 2 5 1 9 2 5 . 4 22 5 . 4 2 2 3 . 1 4 8 0 0 1 0 0 . 9 7pa z z z z pLpa?????? ? ?????????? ? ? ? ??????? 取鏈長(zhǎng)節(jié)數(shù) Lp=101 節(jié) 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》 P180 表 97 中心距計(jì)算系數(shù) f1 得 f1 = 則鏈傳動(dòng)的最大中心距為 1 1 2[ 2 ( ) ] 0 . 2 4 9 8 1 5 . 8 7 5 [ 2 8 3 (1 9 2 5 ) ] 8 0 3pa f p L z zmm? ? ?? ? ? ? ? ?? 計(jì)算鏈速 V，確定潤(rùn)滑方式 11 2 0 0 1 9 2 5 . 4 1 . 6 0 8 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0n z pv m s??? ? ??? 由 v=《機(jī)械設(shè)計(jì)》 P181 圖潤(rùn)滑范圍選擇圖 可知應(yīng)用定期人工潤(rùn)滑方式 計(jì) 算壓軸力 Fp 有效圓周力為： 1 2 .5 1 11 0 0 0 1 0 0 0 1 5 6 11 .6 0 8p PFNv? ? ? ? 幾何尺寸計(jì)算 ： 11 138180180 si nsi n17pd m mz??? ?? ? ? ?????? ???? 2225 .4 138180180 sinsin17pd m mz??? ?? ? ? ?????? ???? 6 開溝部件具體結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 在選取了后置開溝方式的基礎(chǔ)上，在原有旋耕機(jī)刀軸上安裝一圓盤式開溝部件[1720]。選取軸的材料為 45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查參考文獻(xiàn) [2]表 153得 0 105A? ，又由 1 ? 1 1800n? 2 ? 2 600n ? 5 ? 5 125n? 。故適當(dāng)加大高速級(jí)傳動(dòng)比，有利于減少各級(jí)大齒輪的直徑差 ??1 。例如：傳動(dòng)的外廓尺寸和質(zhì)量很大程度上取決于低速級(jí)大齒輪的尺寸，低速級(jí)傳動(dòng)比小些，有利于減小外廓尺寸和質(zhì)量。增速傳動(dòng)也可按這一原則分配。 5）對(duì)于多級(jí)減速傳動(dòng)，可按照 “前小后大 ”（即由高速級(jí)向低速級(jí)逐漸增大）的原則分配傳動(dòng)比，且相鄰兩級(jí)差值不要過(guò)大。 4）分配傳動(dòng)比時(shí)，應(yīng)注意使各傳動(dòng)件尺寸協(xié)調(diào)、結(jié)構(gòu)勻稱，避免發(fā)生相互干涉 。 2）各級(jí)傳動(dòng)的承載能力近于相等。 6 總體結(jié)構(gòu)如下圖： 圖 1 總體結(jié)構(gòu)圖 The population structral drawing 5 各級(jí)傳動(dòng)比的合理分配 在設(shè)計(jì)二級(jí)和二級(jí)以上的減速器時(shí)，合理地分配各級(jí)傳動(dòng)比是很重要的，因?yàn)樗鼘⒂绊懽兯傧涞妮喞叽绾椭亓恳约皾?rùn)滑的條件。同時(shí)為了保證覆土的均勻性，不同的開溝面上布置不同的數(shù)量的刀片，在拋土較遠(yuǎn)的最外側(cè)兩邊的開溝面上設(shè)置了兩片彎刀，近刀盤的內(nèi)置開溝面拋土較近，所以只設(shè)了一片彎刀。完成了開溝切土、拋土、碎土、翻土等一系列工作過(guò)程。旋耕彎刀首先切削未耕土壤并將其后拋及一次細(xì)碎，當(dāng)被切削土壤落到后置的弧形開溝鏟上時(shí)，會(huì)再次碰到尾隨而至的旋耕刀。 4 總 體結(jié)構(gòu)及工作原理 設(shè)計(jì)思路 在藍(lán)天 1 DN4型多功能農(nóng)用微型耕作機(jī)上設(shè)計(jì)一種后置開溝機(jī)，利用微型耕作機(jī)的動(dòng)力帶動(dòng)整個(gè)開溝部件的運(yùn)轉(zhuǎn)，開溝的刀盤采用左右兩塊，在刀盤上焊接刀座，用螺栓將刀座和旋耕刀聯(lián)接起來(lái)；通過(guò)螺栓將刀盤與刀軸聯(lián)接起來(lái)，使刀盤旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行開溝工作，刀盤的具體的參數(shù)在設(shè)計(jì)過(guò)程中根據(jù)要求逐一選??；為了滿足旋耕刀工作時(shí)的滑切性能和脫草性能且在稻田進(jìn)行工作，故選用彎刀做為開溝工具；為了更好的提高碎土性能和對(duì)操作者進(jìn)行保護(hù)，設(shè)計(jì)左右兩塊弧形擋板，最后設(shè)計(jì)一個(gè)支撐架桿 ,對(duì)整個(gè)開溝部件進(jìn)行固定。在 過(guò)冬的近 5 個(gè)月時(shí)間恰好是冬油菜的全生育期，但由于油菜 5 的種植工序較多，尤其手工開溝勞動(dòng)強(qiáng)度大，勞動(dòng)力投入多，許多農(nóng)民想盡量擴(kuò)大種植冬油菜面積卻又因勞動(dòng)力不足而耽誤了，加上近些年來(lái)，大部分農(nóng)村青年都外出打工，人力不足最終導(dǎo)致油菜種植面積還相對(duì)減少，經(jīng)濟(jì)效益低，導(dǎo)致目前有限的耕地未能得到充分、合理利用。在開溝過(guò)程中能將泥土均勻拋向溝的兩邊，對(duì)種子的覆蓋率能達(dá) 90%以上； 溝要直以利于排灌； 溝底、溝壁要光滑。本文就南方地塊小，一般開溝機(jī)機(jī)型過(guò)長(zhǎng)，不能靈活運(yùn)行的情況， 擬開發(fā)出一款微型開溝機(jī)，解決在小型田地作業(yè)的需要。 3 課題的研究意義： 我國(guó)是一個(gè)典型的農(nóng)業(yè)大國(guó)，作物種植面積非常大，同時(shí)我國(guó)也是一個(gè)人口大國(guó)，對(duì)食品的需求量也非常的大，隨著國(guó)家工業(yè)化進(jìn)程，從農(nóng)田中解放出更多的生產(chǎn)力，提高生產(chǎn)效率，我國(guó)的農(nóng)業(yè)機(jī)械也在國(guó)家的扶持和工程師的研究中飛速發(fā)展，開溝作為農(nóng)田作業(yè)的一個(gè)環(huán)節(jié)，在作物生長(zhǎng)過(guò)程中的影響甚大，與此同時(shí)，其工作量大，人工開溝耗時(shí)耗力。結(jié)合我國(guó)國(guó)情出發(fā)的：即要求重量輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，又要求能耗小，生產(chǎn)率高。 （ 4） 圓盤式開溝機(jī) 圓盤式開溝機(jī)屬旋轉(zhuǎn)式開溝機(jī)，將開溝部件做成圓盤式結(jié)構(gòu)，利用動(dòng)力輸出軸帶動(dòng)刀盤旋轉(zhuǎn)切削土壤，我國(guó)從七十年代開始正式研制，通過(guò)自身研究和借鑒國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)，目前逐步形成了適合我國(guó)國(guó)情的開溝機(jī)系列 [15]。在立式開溝機(jī)的思路上， 2020 年昆明市農(nóng)業(yè)機(jī)械研究所又研制出 1KS22 型雙軸立式旋轉(zhuǎn)開溝機(jī)。配套拖拉機(jī)功 4 率 17～ 37kw,開溝深度 600mm、 1000mm、 1500mm，開溝寬度 140mm、 160mm、 200mm、 300mm，工作速度 200～ 600m/h。 （ 2） 鏈齒式開溝機(jī) 1992 年，江西省農(nóng)機(jī)研究所和江西農(nóng)業(yè)大學(xué)針對(duì)果園開溝，設(shè)計(jì)了與豐收 180GV拖拉機(jī)配套的 1K30型鏈齒式開溝機(jī) [13]，開溝機(jī)通過(guò)鏈條上的刀齒逆向切削土壤，切削垡片由鏈齒出溝面，再由雙向攪龍輸送到溝兩測(cè)，完成開溝作業(yè)。京 HK14 開溝機(jī)在工作時(shí)，前面的犁鏵起土，分土板片土扣翻到兩面三刀側(cè)， 形成農(nóng)藝要求的一種溝型 [12]。鏵式犁型開溝機(jī)主要應(yīng)用于蔬菜的栽種和植樹造林等，我國(guó)主要有 KGTP 和京 HK14 兩種類型， KGTP 工作原理；隨著機(jī)組前進(jìn)，犁尖入土，開 軸 的土沿著犁體上升。其主要型式有四種： （ 1） 鏵式犁開溝機(jī) 鏵式犁開溝機(jī)屬于從動(dòng)型工作部件，利用“刨削”原理，沿直線運(yùn)動(dòng)對(duì)土壤進(jìn)行刨削。 國(guó)外開溝機(jī)的代表機(jī)型有：切削鏈?zhǔn)介_溝機(jī)、螺旋助推式開溝機(jī)、側(cè)置式公路開溝機(jī)、圓盤旋轉(zhuǎn)式開溝機(jī)，主要特點(diǎn)是以大功率，重機(jī)型為主，功耗大，體積也大。意大利主 要生產(chǎn) DARL 系列的單圓盤開溝機(jī)心及DBR 系列的雙圓盤開溝機(jī)。在國(guó)外主要以大型開溝機(jī)為主，蘇聯(lián)、意大利、法國(guó)、日本等國(guó)都有不同型號(hào)的系列產(chǎn)品，從結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和使用性能兩方面來(lái)看，目前基本上以蘇聯(lián)和意大利為代表的兩大類型。 3 國(guó)外開溝機(jī) 旋轉(zhuǎn)開溝機(jī)是六十年代出現(xiàn)的一種連續(xù)挖土機(jī)械 [6]，適宜開挖梯形截面的農(nóng)用溝渠。大量試驗(yàn)研究表明 [24]：采用保護(hù)性耕作對(duì)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，改善土壤的固、液、氣三相比例，從而達(dá)到增產(chǎn)增收的目的具有重要的意義。這是因?yàn)槿丝诘脑黾?，土地的減少，對(duì)糧食及飼料的需求不斷增加，迫使人們提高單產(chǎn)而積極發(fā)展多熟制；另一方面為減少能源消耗，保持水土，降低成本，則尋求新的耕法代替?zhèn)鹘y(tǒng)耕法，即推廣少耕和免耕。本文以藍(lán)天 1 DN4 型微耕機(jī)底盤為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)一種微型開溝機(jī)，以適應(yīng)南方地塊小，機(jī)械化作業(yè)普及率不高的實(shí)際情況。在果蔬的種植管理中，經(jīng)常需要在地中間開挖排灌溝、施肥溝，并且需要不斷地