【正文】 析了鏈刀前置式耕地機(jī)的起步加速特性。如： Kvaerner— Myren 型 (500m， 1978 年 )、“熱心海貍”型 (350m， 1979年 )、 MUT 型 (365m． 1980 年 )和 DD型 (350m， 1986 年 )。海底電纜耕地犁的作業(yè)水深則通常在 1000m 左右。水力沖射耕地機(jī)械則視所取排泥方式的不同．可分別達(dá)到 50m、 75m、 tobm、 150m、 180m 和 300m 等不同的量級(jí)．雨使用較多的則是水深 100m 左右。到七十年代末期，為跨越北海的挪威海溝鋪設(shè)海底油氣管道，最大作業(yè)水深達(dá) 500m 的水下開掏機(jī)也隨之誕生。 四十年代中期，墨西哥灣等地早期油氣開發(fā)海域的水深一般較淺，故當(dāng)時(shí)的耕地機(jī)小型自動(dòng)耕地機(jī)設(shè)計(jì) 8 械設(shè)備主要是為滿足于 30～ 50m 以淺的施工作業(yè)需要雨研制的。 海底管道耕地機(jī)械是伴隨著海洋油氣勘探和開發(fā)，從陸地向海洋挺進(jìn)而出現(xiàn)的水下施工作業(yè)機(jī)械。 在海底耕地機(jī)的用途 目前，我國正處于海上油氣的起步階段，用于海底管線鋪設(shè)的水下開淘施工機(jī)械亟待開發(fā)。 國外耕地機(jī)的研究，從掌握的資料上可以看出，鏈?zhǔn)礁貦C(jī)也只是傳統(tǒng)的鏈條與鏈輪齒的嚙合方式。并且，這種耕地機(jī)鏈條和鏈輪齒的嚙合與非土壤介質(zhì)中的嚙合傳動(dòng)方式?jīng)]什么區(qū)別，仍然是傳統(tǒng)的鏈條與鏈輪齒的嚙合傳動(dòng)方式。 可見，國內(nèi)耕地機(jī)的研究，現(xiàn)在多數(shù)還局限在犁鏵、螺旋式耕地機(jī)方面，但是，這種設(shè)備不能切挖陡直窄深溝。它的真空吸塵式耕地機(jī)，可以邊耕地邊吸渣土和塵土，是城市環(huán)保型的先進(jìn)作業(yè)機(jī)器。其鋪設(shè)速度 ～ 2km/h，可以實(shí)現(xiàn)正挖，側(cè)挖，低噪音，無揚(yáng)塵環(huán)保作業(yè)。 法國“馬萊”公司是一家專門生產(chǎn)、租賃埋地電纜和管線鋪設(shè)設(shè)備的公司。耕地傳動(dòng)系統(tǒng)采用多級(jí)變速器，CAT 發(fā)動(dòng)機(jī)，型號(hào) 65型耕地鏈條驅(qū)動(dòng)，重型機(jī)械驅(qū)動(dòng)，高扭矩，低速度以達(dá)到最大切割齒、挖掘深度、增強(qiáng)生產(chǎn)力和延長切割齒壽命，具有牢固的組合式耕地臂，獨(dú)特的可更換的耐磨鋼板系統(tǒng)和鏈輪，方便單雙鏈條的應(yīng)用，重型獨(dú)立驅(qū)動(dòng)履帶，三段式 履帶伴側(cè)固定，可升降駕駛室，密封性好，舒適的空調(diào)設(shè)備。 CASE 公司經(jīng)過 100 多年完善，現(xiàn)已發(fā)展成為全世界處于領(lǐng)軍地位的中、小型建筑工程機(jī)械設(shè)備制造商。 美國 CASE 公司挖溝機(jī)。國外專用耕地機(jī)需求量逐年增大，僅美國就有 Ditch Witch、 Vermeer、 Case、 Roccaw、 Trencor Jetco、 Eagle、 Tesmec、 Cleveland 和 Carptal 等十多家公司生產(chǎn)耕地機(jī)，共有一百多種 [1]。 國外耕地機(jī)的種類很多，適應(yīng)各種不同施工的需要。其發(fā)展過程大致也是從犁鏵式開始的，目前主要是鏈?zhǔn)礁貦C(jī)?？梢娺@種鏈?zhǔn)礁貦C(jī)也是在滾子鏈基礎(chǔ)上形成，這種形式的耕地機(jī)對(duì)土壤的性能要求較高，遇到帶有沙石的土壤很難作業(yè)，耕地比較寬，消耗功率大，深度也不夠，鏈條易磨損疲勞失效，使用壽命也達(dá)不到預(yù)期的效果 [7]。 2021 年中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究院耕作種植機(jī)械研究所的一種 1K（ Kz） 30 型鏈?zhǔn)礁貦C(jī)如圖 所示。該機(jī)進(jìn)行挖土工作時(shí)，將土帶到溝面上，并擠向兩側(cè)，螺旋葉片形狀的排土輪由鏈輪驅(qū)動(dòng)，向兩側(cè)分土，清溝器端部設(shè)有浮動(dòng)刮產(chǎn)，可將散土收回刀鏟處，刮平溝底 [5]。該機(jī)的主要參數(shù)如下：拖拉機(jī)型號(hào)為 TN654L，發(fā)動(dòng)機(jī)功率為 48KW，主機(jī)額定牽引力為 18KN，最小轉(zhuǎn)彎半徑為 4500mm，耕地最深為 1800mm，最寬為 400mm，寬可通過更換挖掘鏈節(jié)來調(diào)節(jié)，挖掘鏈速為 ，回填鏟寬度為 1800mm，總體尺寸為長 7500mm，寬 2230mm，高 2860mm。該機(jī)工作時(shí)土塊呈條狀沿螺旋線導(dǎo)向兩面拋落，以圓錐對(duì)數(shù)螺線為基礎(chǔ)的立錐式刀具，增強(qiáng)了對(duì)不同區(qū)域、不同土質(zhì)的適應(yīng)性，刀片采用組合式結(jié)構(gòu)，刀柄 、刀刃選用不同的材料，提高了使用壽命 [4]。由黑龍江建設(shè)兵團(tuán)三師十八團(tuán)研制的單圓盤耕地機(jī)簡圖 [3]。主要缺點(diǎn)是機(jī)體笨重，牽引阻力大，犁鏵入土后，土垡隨翻土板曲面上升，翼板將土推向兩側(cè)，側(cè)壓板將溝壁壓緊，形成梯形斷面的溝 [3]。 首先，在上世紀(jì) 50 年代主要是犁鏵式耕地機(jī)。 我國耕地機(jī)發(fā)展 我國耕地機(jī)械起步較晚，經(jīng)歷了從犁鏵式耕地機(jī)、圓盤式耕地機(jī)、螺旋式耕地機(jī)和鏈?zhǔn)礁貦C(jī)的四個(gè)發(fā)展歷程。經(jīng)過 40 多年的發(fā)展，在耕地機(jī)應(yīng)用方面，以其生產(chǎn)效率高，成本低，設(shè)備簡單，組裝方便，多為懸掛于農(nóng)用拖拉機(jī)后端 的可拆卸設(shè)備而被廣泛應(yīng)用。從 70 年代末期開始，以鏈?zhǔn)礁貦C(jī)的研究逐漸興起，到了 80 年代中期，美國等國已經(jīng)有了較為成型的鏈?zhǔn)礁卦O(shè)備。耕地機(jī)發(fā)達(dá)的國家主要有德國、意大利、美國、俄羅斯和日本等國。由于它牽引阻力小，能均勻散耕地內(nèi)土壤，工作效率高， 全套圖紙，加 153893706 因而獲得迅速的發(fā)展和廣泛的使用。到了 60 年代，旋轉(zhuǎn)式耕地機(jī) [2]已發(fā)展成為一種先進(jìn)的連續(xù)挖土機(jī)械。現(xiàn)在隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和日益增多的工作要求，耕地設(shè)備的研究走進(jìn)了一個(gè)新的時(shí)代，較為成型的耕地設(shè)備不斷涌現(xiàn)。 1 小型自動(dòng)耕地機(jī)設(shè)計(jì) 目錄 1緒論 ................................................................ 1 國內(nèi)外 耕地機(jī) 的發(fā)展及研究現(xiàn)狀 ...................................... 1 我國 耕地機(jī) 發(fā)展 .................................................. 1 國外 耕地機(jī) 發(fā)展 .................................................. 5 在海底 耕地機(jī) 的用途 .............................................. 7 鏈?zhǔn)?耕地機(jī) 的研究現(xiàn)狀 .............................................. 7 本論文研究意義 .................................................... 9 2鏈傳動(dòng)概述及鏈刀式 耕地機(jī) 設(shè)計(jì)的初步理論 ............................. 10 鏈傳動(dòng)概述 ....................................................... 10 鏈傳動(dòng)基本原理 ................................................. 11 鏈傳動(dòng)的特點(diǎn) ................................................... 12 鏈傳動(dòng)的應(yīng)用 ................................................... 14 鏈傳動(dòng)的失效分析 ................................................. 15 耕地機(jī) 設(shè)計(jì)的初步理論 ............................................. 16 土壤的主要物理力學(xué)性質(zhì) ......................................... 16 土壤工作部件力學(xué) ............................................... 18 小結(jié)切割過程的分土壤切削阻力分析 ............................... 19 3鏈刀式 耕地機(jī) 工作部件的設(shè)計(jì) ......................................... 20 耕地機(jī) 的工作原理 ................................................ 20 鏈?zhǔn)?耕地機(jī) 的特點(diǎn) ................................................. 22 工作部件基本參數(shù)的選擇 ........................................... 22 工作部件切削土壤的力 ............................................. 27 發(fā)動(dòng)機(jī)功率的確定和底盤的選擇 ..................................... 28 小型自動(dòng)耕地機(jī)設(shè)計(jì) 2 鏈刀式 耕地機(jī) 的整體參數(shù)計(jì)算與確定 ................................. 31 耕地 器的結(jié)構(gòu) ..................................................... 32 耕地 器的結(jié)構(gòu)分析 ............................................... 32 耕地 器的工作原理 ............................................... 33 4結(jié)論與展望 ......................................................... 34 結(jié)論 ............................................................. 34 觀察研究后根據(jù)鏈?zhǔn)?耕地機(jī) 的傳動(dòng)環(huán)境與切削的分析提出見解 ........... 34 根據(jù)土壤介質(zhì)鏈傳動(dòng)的特點(diǎn)提出見解 ............................... 34 土壤質(zhì)地、濕度、硬度對(duì)土壤介質(zhì)鏈傳動(dòng)的影響 ..................... 35 研究后對(duì) 耕地 鏈傳動(dòng)的切削分析 ................................... 35 根據(jù)分析改進(jìn) 耕地 鏈傳動(dòng)的方式為逆時(shí)針切削方式 ................... 36 寫論文的感受 ..................................................... 36 參考文獻(xiàn) ............................................................. 38 致謝 ................................................................. 39 3 1 緒論 國內(nèi)外耕地機(jī)的發(fā)展及研究現(xiàn)狀 耕地機(jī)的歷史悠久，早期的犁鏵工具 [1]就是耕地機(jī)的雛形，只不過沒有動(dòng)力驅(qū)動(dòng)。到了上世紀(jì) 50 年代開始，伴隨著機(jī)械化的普及，而且在一些相關(guān)的部件和結(jié)構(gòu)原理沒有成型和系統(tǒng)的研究戰(zhàn)后的發(fā)達(dá)國家開始使用機(jī)械耕地機(jī)進(jìn)行大范圍的農(nóng)耕化作業(yè)，大大提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。但國內(nèi)的耕地機(jī)的研究和使用起步比較晚。 適宜開挖梯形截面的農(nóng)用溝渠。耕地機(jī)在歐洲、美洲各發(fā)達(dá)國家和亞洲的日本等國廣泛的應(yīng)用在土方施工領(lǐng)域，僅美國年需求量就達(dá)數(shù)千臺(tái)。前蘇聯(lián)、意大利、法國和西德等國都有不同型號(hào)的系列產(chǎn)品，有的遠(yuǎn)銷國外。隨著改革開放的小型自動(dòng)耕地機(jī)設(shè)計(jì) 4 不斷深入，生產(chǎn)建設(shè)全面啟動(dòng)，城市土方施工工程規(guī)模越來越大，各方面都面臨著巨大的挖溝工作量。其工作效率突出，且擴(kuò)大了使用范圍，隨著電信事業(yè)廣播光纜的鋪設(shè)需要，鏈?zhǔn)礁貦C(jī)的使用更為廣泛，目前已經(jīng)在多個(gè)領(lǐng)域使用，比如，在狹窄的果園，以及在海底耕地機(jī)也有了重要的應(yīng)用。在我國除極少數(shù)單位引進(jìn)國外的連續(xù)式耕地機(jī)外 ,國產(chǎn)耕地機(jī)仍處于設(shè)計(jì)研發(fā)的初步階段。這種耕地機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，零部件少，單位功率低，生產(chǎn)率高，作業(yè) 成本低，耕地深度為 30cm 到 80cm。 然后，到了上世紀(jì) 70 年代又出現(xiàn)了圓盤式耕地機(jī)，它以兩個(gè)高速旋轉(zhuǎn)的銑削圓盤，圓盤周圍是銑刀，一般以 75 馬力到 100 馬力拖拉機(jī)牽引工作，前進(jìn)速度 50m/h 到150m/h，應(yīng)用較廣，牽引阻力小，適應(yīng)性強(qiáng)，作業(yè)質(zhì)量好，但行走慢，傳動(dòng)復(fù)雜，結(jié)構(gòu)龐大，制造工藝要求高，單位功率消耗大，生產(chǎn)率比犁鏵式耕地犁低，它的耕地?cái)嗝媸巧峡趯挏系渍牡固菪?，配套?dòng)力要 求選擇功率大而行駛速度低拖拉機(jī)。 接著，上個(gè)世紀(jì)九十年代主要以螺旋耕地機(jī)為主，江蘇省農(nóng)機(jī)局技術(shù)中心研制的1KLZ27 型螺旋耕地機(jī)采用立式螺旋耕地刀具，耕地部件為直接安裝在一根直立軸管上的兩組螺旋刀片，集立銑、周向提升、螺旋葉片慣性拋散等原理于一體，使耕地過程中的切削、提升、拋散一次完成，其結(jié)構(gòu)簡圖如圖 。 5 1三角帶（三條） 2附加大皮帶盤 3三角帶（一條） 4機(jī)架 5尾輪 6擋土柵 7括泥板 8耕地具 圖 1KLZ27 型螺旋耕地機(jī)簡圖 發(fā)展到 1999 年，在天津工程機(jī)械研究所開發(fā)研制出了 GC65G 型鏈?zhǔn)礁貦C(jī)。它是由鏈條帶動(dòng)多片鏟高速小厚度切削，主機(jī)低速前進(jìn)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)挖掘作業(yè)。 于此同時(shí)在國內(nèi)進(jìn)行鏈?zhǔn)礁貦C(jī)研究的還有西北農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院的楊有剛、劉迎春，他們?cè)?2021 年研制的在滾子鏈鏈板上加鏈刀附件的耕地機(jī) [6]。它主要由齒輪箱、傳動(dòng)鏈、耕地切削刀和分土器等組成。 小型自動(dòng)耕地機(jī)設(shè)計(jì) 6 國外耕地機(jī)發(fā)展 國外最早生產(chǎn)耕地機(jī)的國家主要是美國和前蘇聯(lián)。在國外 ,耕地機(jī)的使用已經(jīng)非常普遍 ,許多地下公用設(shè)施施工都用專業(yè)耕地機(jī)以下