下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學習好資料，畢設專用，答辯優秀 目 錄 摘要 Abstract 第一章概述 1 第二章 對旋耕機的展望及發展現狀 2 2.1 對旋耕機的展望 2 2.2 旋耕機的的發展現狀 3 2.2.1 國外旋耕機的發展現狀 3 2.2.2 國內旋耕機的發展現狀 4 第三章 設計及其計算 5 3.1 旋耕機的工作原理與設計原則思想 5 3.1.1 工作原理 5 3.1.2 設計原則思想 5 3.2 旋耕機的結構及主要技術參數 6 3.3 旋耕機的設計 7 3.3.1 總體設計 7 3. 3. 2 旋耕機類型的選擇 7 3.3.3 旋耕機耕幅的確定 7 3.3.4 旋耕機與拖拉機的掛接型式 7 3.3.5 旋耕機與拖拉機的配置型式 8 3.3.6 旋耕機的傳動型式 8 3.3.7 旋耕機的前進速度 8 3.3.8 旋耕機的刀軸轉速 9 3.4 旋耕機的部件設計 9 3.4.1 萬向節總成 9 3.4.2 懸掛架總成 9 3.4.3 齒輪箱 9 3.4.4 左、右主梁總成及機罩拖板總成 10 3.4.5 左、右刀軸總成 10 下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學習好資料，畢設專用，答辯優秀 3.4.6 旋耕機對刀片排列的要求 10 3.4.7 現有旋耕機刀片排列存在的問題 11 3.4.8 解決方法 11 3 5 旋耕刀的設計 12 3.5.1 旋耕刀的分類 12 3.5.2 旋耕刀的結構 13 3.5.3 旋耕刀的設計 14 3 6 犁體總成 15 第四章 旋耕機的幾項驗算 16 4.1 旋耕刀片端點的圓周速度 Vo 16 4.2 最大耕深 Hmax 17 4.3 切土節距 S 18 4.4 溝底 凸起高度 19 4.5 功率消耗 N 19 4.6 刀片的后角 21 4.7 工作前的安裝與調整 21 4 8 旋耕機選用時要注意以下幾個問題 22 4.9 旋耕機使用技術要點 23 結論 25 致謝 26 參考文獻 27 附錄 1 29 附錄 2 32 附錄 3 41 摘 要 我國對旋耕機的研制始于 20 世紀 50 年代末，初期主要研制與手扶拖拉機配套的旋耕機，后來研制出與中型輪式拖拉機配套的旋耕機； 70 年代初完成了與當時國產的各類拖拉機配套的系列旋耕機的設計 ，并使之得到了推廣應用；到 80 年代，與手扶拖拉機配套的下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學習好資料，畢設專用，答辯優秀 旋耕機由專用型發展到兼用型，由與手扶拖拉機配套發展到與輪式及履帶式拖拉機配套。旋耕機在我國的發展經歷了單機研制、發展系列產品、新產品開發和換代 3 個階段，隨著新的種植、耕作農藝的發展和推廣，在旋耕機基礎上還研制出了多種用途的聯合復式作業機。新系列旋耕機采用的新型旋耕刀，綜合了合理的速度參數、幅寬和復式作業功能，采用旋耕機基礎件組合式結構，可組裝在多種機型上，滿足不同的用途與農藝要求。目前我國旋耕機的使用范圍不斷擴大，整機及零部件生產企業有 100 余家，從南方 水田到北方旱地以及牧場、荒地和果林等都廣泛使用旋耕機進行耕耘作業。 關鍵詞： 農機 旋耕機 Abstract My rotary cultivator of the 1950s and the 20th century began with the end of the initial development and the main walking tractor 下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學習好資料，畢設專用，答辯優秀 supporting rotary cultivator and subsequently deve loped with medium-wheeled tractor supporting rotary cultivator ；70 1990s was made in C hina with the completion of the various series of rotary cultivator tractors supporting the design, and has been promoting the application； To the 1980s, from the rotary cultivator and walking tractor supporting dedicated to the development of both type, and by supporting the development of the walking tractor with wheeled and tracked tractors matching. Rotary cultivator in the country s development has a single research a nd development series products, new product development and updating of three stages, with new cultivation, the development and promotion of farming techniques, rotary cult ivator basis also developed a mult i-purpose joint compound operations aircraft. A ne w series of rotary cultivator new rotary knife, a reasonable speed integrated parameters, and the breadth of operational functions, the introduction of rotary cult ivator basis of modular structure, assembly in a variety of models, and techniques to meet th e requirements of different uses. At present, C hinas expanding use of rotary cultivator, and whole sets of parts production enterprises with 100 more from the South to the North dryland and irrigated pasture, forest lands and fruit were widely used rotary cultivator to work operations. Keyword： Farm Machinery Rotary cultivator 下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學習好資料，畢設專用，答辯優秀 全套資料帶 CAD圖， QQ聯系 414951605或1304139763下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學習好資料，畢設專用，答辯優秀 下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學習好資料，畢設專用，答辯優秀 第一章 概述 大田的耕作機械主要有鏵式犁和旋耕機兩種。傳統的耕作方式是三年一深耕 (犁耕 )、一年一旋耕 (淺耕 )。旋耕機由于具有耕地和耙地的雙重作用 ,在耕地機械中占有重要的地位。 旋耕機是一種由動力驅動的土壤耕作機械，旋耕機的耕作部件為旋耕刀輥 ,是由多把旋耕刀在刀軸上按螺旋線排 列而成。旋耕機于19 世紀中葉問世 ,但直到本世紀 20 年代歐洲研制成功直角旋耕刀以后 ,旋耕機才在歐洲旱地得到推廣使用 ,日本二戰之后為了盡快恢復經濟發展 ,決定從歐美引進旋耕機用于農業生產。由于日本大多為水田 ,直角形旋耕刀不適宜于進行水田耕作。一大批日本學者開始致力于水田用旋耕刀的研究 ,如吉田富穗、松尾昌樹、坂井純等人研制出了旋耕彎刀 ,成功地解決了刀軸纏草等問題。旋耕彎刀的刃口曲線的要求是：彎刀耕作時 ,先由側切刃沿縱向切削土壤 ,并且是由離軸心較下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學習好資料，畢設專用，答辯優秀 近的刃口開始切割 ,由近及遠 ,最后由正切刃橫向切開土壤。這種切削過程可以把 草莖及殘茬壓向未耕地 ,進行有支持切割 ,草莖及殘茬即使不被切斷 ,也可以利用刃口曲線的合理形狀使其從端部滑離彎刀 ,彎刀不致于纏草。這樣 ,彎刀適合于在多草莖的水田耕作。能達到這種要求的刃口曲線有阿基米德螺線、等角對數螺線、正弦指數曲線等 ,其中 ,阿基米德螺線應用最廣。 旋耕機切土 、 碎土能力強，一次旋耕能夠達到一般犁耙作業幾次的碎土效果，耕后地表平整 、 松軟，能滿足精耕細作要求，且縮短工序間隔，有利于搶農時抗旱保墑，減少拖拉機進地次數，減輕對土壤壓實，減少能源消耗，降低作業成本，減少機具投資，提高機具利用率，加之近年來 國內還田技術和免耕少耕技術的推廣應用，旋耕機得到了迅猛發展，已成為拖拉機的主要配套機具之一。 第二章 對旋耕機的展望及發展現狀 2.1 對旋耕機的展望 現有旋耕機產品雖然在理論上可以配套 58.8 73.5kw 的拖拉機，但實際上因受傳動系統強度及結構尺寸、機架結構強度的限制，配套合理范圍僅達 48kw 的拖拉機；耕深亦局限在旱耕 12 16cm，水耕 14 18cm。因此，現有旋耕機產品在品種上尚有大型和深耕型的缺門。 20 世紀 90 年代以來，為適應市場需要，有些企業試圖開發大型旋耕機，但因水平有限，僅采用原有產品外 延放大和堆砌材料的方法，沒有著重結構的改進和參數的優化，因而走了彎路。結合各種因素分析，今后旋耕機應向以下幾個方向發展。 隨著水稻集約化、規模化生產的發展，水田耕整用寬幅高速型旋耕機成為發展方面。水田土壤含水率高，抗剪切、抗壓強度特別低，附著力、外摩擦力也接近為零，切土部件與土壤之間存在潤滑下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學習好資料，畢設專用，答辯優秀 水膜。因此，大塊水田使用大型拖拉機旋耕機組水耕時，為充分發揮其功率，實現高效率、高效益，需要工作幅寬 3m 以上的寬幅旋耕機。但寬幅又受到道路行駛和入庫停機不便的制約，解決途徑有二：一是旋耕機采用寬度伸縮或折疊式結構；二是 采用適中的幅寬，提高作業速度，從現有的 2 5km/h 提高到 4 8km/h。為滿足以上要求，需要改進旋耕機及工作部件的結構和參數，研制寬幅高速旋耕機及滅茬、旋耕、旋耙和深施化肥的復式作業機械。 大中型拖拉機具有強勁的動力輸出、較大的犖引力和懸掛提升能力，為配套旱地耕作型聯合作業提供了先決條件。而旋耕機作為驅動型耕作機械，易于更換和附加工作部件，形成滅茬、深松、碎土、做畦、起壟、開溝、精量半精量播種、深施化肥、鋪膜、鎮壓和噴藥等多項作業的結構緊湊的聯合作業機組，大幅度提高了生產效率，降低了作業成本。國內現有小 批量生產和投放市場的系列旋耕復式作業機具主要配套中型拖拉機，在型機具尚待研制開發。 深耕型旋耕機耕深一般不超過 20cm。為了滿足增厚土壤熟化層、改善深層透氣性以及栽培薯類、根莖類作物需要深耕的農藝要求，近年來國外開發了全幅深旋耕機和間隔窄幅深旋耕機，耕深達到 30 60cm 或 90 120cm。國內該型產品的開發剛起步，目前已經批出加深型中間傳動臥式旋耕機，耕深達 30cm。加大旋耕深度的主要難點是引起動力機作業負荷和功率消耗急劇增大，機械強度不足和機組功率不平衡。而大功率拖拉機具有雙速獨立動力輸出軸，可以全功 率輸出，同時具有多個慢速擋以及爬行擋，這也為配套深耕旋耕機提供了條件。臥式深耕旋耕機在國內外正處于轉型期，而國內專家學者認為反轉旋耕是一種大有前途的耕耘方式，潛土逆轉應用在深耕旋耕機上將更能體現其優越性，目前需進一步開展這方面的研究工作，完善理論，積累經驗，開發出成功的產品。 現在旋耕機的研究另外兩個熱點是 ,一個是國家今年提出可持續發展的戰略 ,降低污染和資源重用已成為當前農業機械設計的最終目的。秸桿還田無疑是一個重要的研究方向 ,其中已出現了反轉滅茬旋耕機等新的旋耕機機型。另一個熱點是隨著溫室技術的發展 ,農 村已大力推廣大棚的使用 ,如太原北郊蔬菜辦已提出很多優惠政策來吸引菜農使用大棚。這樣 ,小型大棚機械的研制成為目前的研究重點。據下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學習好資料，畢設專用，答辯優秀 報道 ,日本已研制出重量僅為 8.6 公斤的小型旋耕機 ,婦女都可以使用。 2.2 旋耕機的的發展現狀 2.2.1 國外旋耕機的發展現狀 縱觀國外旋耕機現狀，由于拖拉機功率的提高，具有水平軸旋耕部件的旋耕機更加先進、合理，大大提高了旋耕機生產率。上世紀 90 年代前國外旋耕機的技術參數如下頁表所示。 從表列出的國外大公司的旋耕機的主要參數看，其單位能耗高達 280KJ/m 700KJ/m,大約高于翻 整地機械能耗的 3 倍 6 倍。 國外旋耕機的基本技術參數 為了降低旋耕機的單位能耗，現在普遍采用了改進工作部件的幾何參數、選用符合旋耕工作部件作業條件的運動參數等方法進行優化設計，以達到降低能耗的目的。 此外，為了降低能耗，提高旋耕機的工作效率，在滿足農藝要求的前提下，必須采用適合分層作業的生產工藝，設計上強下弱的松土工作部件。目前得到廣泛應用的分層作業機具采用的是被動（松土）工作部件和主動（旋耕）工作部件。 2.2.2 國內旋耕機的發展現狀 我國近年來旋耕機的保有量增加很快，為了適應當前的生產形式（規 模），為不同機型拖拉機配套，生產了作業幅： 1.25m2.8m多種型號的旋耕機。如南昌旋耕機廠的 1GN 系列和 1G 系列多種型號旋耕機。連云港旋耕機集團公司生產的 1GE2-210 型旋耕機，1GQN-250S 型旋耕機等。 在黑龍江省農業生產中，使用的機型還有 1GHL-280 型松旋起壟機、 1GS Z-201/280 型組合式旋耕多用機、 1GZJ-210 型旋耕滅茬起壟通用機及 1GQH-280D 型滅茬旋耕多用機等。很多機型為了適應黑龍江省農藝要求，在旋耕機后部安裝了起壟犁鏵。為了裝配各種不同的工作件組合設計了專門的機架，以 提高旋耕機的應用水平。 下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學習好資料，畢設專用，答辯優秀 第三章設計及其計算 近幾十年來，隨著農業科學技術的發展，旋耕機的研究和應用有很大的進展，出現了多種形式的產品： 1、 按旋耕刀軸的位置可分為橫軸式（臥式） 、 立軸式（立式） 、斜軸式。 2、 按與拖拉機連接型式可分為牽引式 、 懸掛式 、 直接連接式。 3、 按刀軸傳動形式可分為中間傳動 、 側邊傳動。 3.1 旋耕機的工作原理與設計原則、思想 3.1.1 工作原理 下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學習好資料，畢設專用，答辯優秀 旋耕機工作時，其刀片隨著刀軸由拖拉機動力輸出軸驅動作回轉運動，同時又隨機組前進作等速直線運動（如圖 1 所示）。 刀片切削土壤時，刀片的絕對運動是由機組的前進運動與刀軸的回轉運動所合成。為了使機組能正常工作，刀片在整個切土過程中不能產生推土現象，要求其絕對運動的軌跡為余擺線。在這一余擺線繞圈最大橫弦以下任意一點的水平分速度的方向與機組前進方向相反。這樣刀片將切下的土塊向后拋擲與擋泥罩以及平土拖板相撞擊，使土塊進一步破碎再落到地面。由于機組不斷前進，刀片就連續不斷地對未耕地進行松碎。 3.1.2 設計原則、思想 進行廣泛的市場調研，分析市場上現有的國內外機型的優缺點，盡可能利用先進的、成熟的技術，力求有所創新，并充分考慮農 民的需求及承受能力和現有工廠條件，也就是說以滿足工作性能為基礎，達到可靠性、適用性、先進性、經濟性及系列化的統一，爭取好的經濟效益。 3.2 旋耕機的結構及主要技術參數 .(表 1) 旋耕機主要由萬向節總成、懸掛架總成、齒輪箱、左彎刀、右主梁總成、右彎刀、左主梁總成、左刀軸總成、右刀軸總成、機罩拖板總成等組成。 表 1 主要技術參數 旋耕機型號 旋耕機 下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學習好資料，畢設專用，答辯優秀 配套動力 鐵牛 -55 耕幅 1.84m 耕深 14cm 刀片型式 彎刀 刀片數量（把） 54 輸入轉速 532r/min 刀軸轉速 240r/min 與主機掛接型式 標準三點懸掛（ I 類） 前進速度 2.17km/h 結構質量 402Kg 外形尺寸 長 1374mm 寬 2077mm 高 1328mm 生產率 6 畝 /時 注： 1、 耕深：按旋耕機在土壤絕對含水率為 15% 75%的壤土、輕粘土的情況下測得值。 2、 生產率按理論計算值的 70%計算（作業時的最大耕幅）。 3.3 旋耕機的設計 3.3.1 總體設計 總體設計包括類型的選擇、旋耕機耕幅的確定、與拖拉機的掛接型式及配置型式、傳動型式、前進速度、刀軸轉速 等內容。總體設計要體現設計原則和設計思想，實現旋耕機與拖拉機的合理匹配，達到可靠性、適用性、先進性、經濟性及系列化的統一。 3.3.2 旋耕機類型的選擇 臥式順銑（正轉）旋耕機具有良好的碎土、覆蓋綠肥功能和水田適應性，耕后地表平整，消耗功率較小。臥式正轉旋耕機可用于下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學習好資料，畢設專用，答辯優秀 稻茬田秋季播麥前耕作，水稻插秧前整地，犁耕后耙地碎土，秋耕玉米茬等作業。在稻麥兩熟撒播的麥田，采用刀滾直徑較小，轉速偏高的旋耕機（蓋麥機）淺耙，碎土蓋麥，有良好的增產效果。所以使用較為普遍，旋耕機也采用這種類型。 3.3.3 旋耕機耕幅的確定 根 據主機動力輸出功率和旋耕作業時單位幅寬功耗可對幅寬進行初步選定 ,幅寬過大 (刀片增多 )將導致發動機工作過載 ,合適的幅寬則可保證主機功率的充分利用。實際中幅寬的初選可采用經驗公式B=0.260.29N,但最終的確定必須經過試驗驗證。事實上 ,對于同一種旋耕機 ,主機功率大的配套并不一定有好的作業質量 ,相反卻有可能造成功率的浪費 ,通過試驗能合理確定對應幅寬的最佳配套功率 ,可以避免“大馬拉小車”的情況。耕幅與拖拉機的功率有關，并影響旋耕機與拖拉機的配置方式。耕幅 B 與拖拉機動力輸出軸的額定輸出功率大體成以下關系（已考 慮拖拉機提升能力在內）： B=0.260.29N 式中 N 拖拉機發動機的額定功率（ KW） B=1.653m1.843m 3.3.4 旋耕機與拖拉機的掛接型式 旋耕機與拖拉機有三點懸掛 、 直接連接和牽引式等三種連接方式，目前我國多采用前兩種連接方式。 三點懸掛式旋耕機的懸掛方法類似鏵式犁，動力有拖拉機動力輸出軸通過萬向節傳動軸傳遞至旋耕機第一軸，驅動刀軸工作。旋耕機懸掛裝置參數主要根據萬向節伸縮軸與前后軸間的夾角大小和旋耕機的通過性能來確定，要求耕作時該夾不超過 10；地頭轉彎提升至旋耕刀離地 100-250mm 時，夾角不超過 30。切斷動力輸出軸動力，提升旋耕機到最高位置時，機下的通過高度一般不小于 400mm，萬象節伸縮軸和軸套至少應有 40mm 的重疊量，還應考慮在最大耕深和提升到最高位置時，機架和旋耕機 不碰到拖拉機。 三點懸掛式旋耕機能與多種拖拉機配套，掛接方便，使用較多。本設計旋耕機與拖拉機的掛接采用三點懸掛式。 下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學習好資料，畢設專用，答辯優秀 3.3.5 旋耕機與拖拉機的配置型式 旋耕機與拖拉機的配置有兩種形式，正配置和偏配置。當旋耕機的耕幅超過拖拉機后輪外緣 10cm 以上時，采用正配置否則采用偏配置，以消除輪轍，使耕后地表平整，耕幅 偏出輪胎外緣的距離大于 510cm。為了減少拖拉機對土地的壓實，且由于旋耕機的耕幅184cm,大于所配套拖拉機的后輪外緣 10cm，所以采用正后配置。 3.3.6 旋耕機的傳動型式 三點懸掛式旋耕機有中間傳動和側邊傳動兩種形式。中間傳動適合于耕幅為 1.752m，旋耕機的耕幅為 1.84m，采用中間全齒輪傳動。利用萬向節傳動軸將拖拉機動力輸出軸的動力傳遞給圓錐齒輪減速并改變方向后，由刀滾齒輪軸帶動刀軸旋轉。刀軸分為左、右兩側。這種齒輪箱特點是機架牢固、剛性好、布局合理，適用于寬幅旋耕機。缺點是箱體處不能安裝彎刀 ，如不設置特殊工作部件，將出現漏耕。 3.3.7 旋耕機的前進速度 根據機組前進速度和旋耕機的生產率計算，由公式： P=B Vm 得 Vm =P/B=4000/1.84=2.17K m/h 故旋耕機的前進速度確定為 2.17km/h。鐵牛 -55 使用檔前進。 3.3.8 旋耕機的刀軸轉速 在機組前進速度不變的情況下，旋耕機所需功率隨刀軸轉速的增加而增加，較理想的配合是低刀軸轉速和較高的前進速度，雖然功耗要增加些，但因生產率提高了，仍可降低單位面積的能耗。近年來，刀軸轉速降低的趨勢尤為明顯。為了提高生產率及地 區適應性（見 2.3 項），減少能耗，旋耕機刀軸轉速選擇 240r/min 。 3.4 旋耕機的部件設計 3.4.1 萬向節總成 下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學習好資料，畢設專用，答辯優秀 萬向節總成是將拖拉機動力傳遞給旋耕機齒輪箱的傳動件 , 萬向節總成的一端為方軸，另一端為套管，方軸可以在套管內自由伸縮，它能適應旋耕機的升、降變化。由于旋耕機工作負荷為變載荷工作條件差，因此選用的十字軸應具有足夠的強度和可靠性。 配套設計時，耕幅為 11.5m 的旋耕機可選用 NJ-130 型汽車十字軸總成；耕幅為 1.52m的選用 CA-10B 型汽車十字軸總成。萬向節夾叉軸線與十字軸軸承配合孔 的中心線的位置度公差帶為 0.2mm，垂直度公差帶為 0.2mm，十字節軸承二個配合孔的同軸度公差帶0.05mm，也可選用帶塑料防護罩的 NC T 型農用萬向節傳動軸系列產品。 旋耕機的耕幅為 1.84m，選用 CA-10B 型汽車十字軸總成。 3.4.2 懸掛架總成 臥式旋耕機的機架呈矩形，由前梁（左 、 右主梁）左 、 右支臂及作為刀軸的后梁所組成。前梁為鑄造圓管，中間有齒輪箱，兩側為支臂。懸掛架總成是旋耕機與拖拉機掛接的部件，為了適應與不同的拖拉機配套，在懸掛架上有與拖拉機下懸掛點聯接的可安裝在不同位置的下懸掛銷以及與拖拉機 上懸掛點聯接的不同位置的孔。 3.4.3 齒輪箱 齒輪箱是旋耕機的主要傳動部件，其功能是將動力傳遞給旋耕機的刀軸，并降速到刀軸所需的轉速。旋耕機在使用中要求達到額定耕深時齒輪箱的輸入齒輪軸 (件 2)處于水平狀態，且萬向節傳動軸的夾角不大于 10，這就意味著當與之配套的拖拉機選定之后，齒輪箱的輸入軸在高度方向上的位置也就基本確定下來了。另外為了適應不同地區的需要，可以通過更換一對錐齒輪 (件 2 和件 8)來達到不同的刀軸轉速。 3.4.4 左、右主梁總成及機罩拖板總成 由于開發的是加強型旋耕機，所以除左、 右主梁總成外，在機罩拖板總成中設計有后梁，它們側板共同構成了旋耕機的機架機罩能擋住旋耕刀拋出的土塊，并使其在撞擊過程中進一步破碎，同時下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學習好資料，畢設專用，答辯優秀 還可以保護操作者的安全，改善勞動條件。罩殼一般成凸弧形，布置在刀滾的后上部。罩殼與刀滾之間的空隙，前端約 3040mm，后端約 7080mm. 拖板對地表起平整和稍加壓實的作用。為了提高碎土率、地表平整度和壓實表土的效果，設計中使用了強壓式的拖板結構，且其壓力可調，以適應不同的土壤條件。 3.4.5 左、右刀軸總成 左、右刀軸總成由彎刀、刀座及軸組成，是旋耕機的主要工作部件。 刀軸傳動有剛性傳動、扭桿傳動和彈性傳動三種，彎刀及刀座都是標準件，旋耕機選用剛性傳動和 IT245 彎刀。 3.4.6 旋耕機對刀片排列的要求 彎刀在刀軸上的排列是影響耕作質量及功率消耗的重要因素之一， 為了使旋耕機在作業時受到的阻力小，耕作質量好，刀軸受力均勻，避免漏耕和堵塞現象的發生，刀片在刀軸上的排列應滿足下列要求： 1）在同一回轉平面內，若配置 2 把以上的刀片，要求每切割小區內幾把彎刀的切土量相近，以保證碎土質量好，耕后溝底平整。 2）在刀軸回轉 1 周過程中，刀軸每轉過一個相等的角度時，在同一相位角，必 須是一把彎刀入土，使扭矩較為均衡，減少扭矩波動幅度，以保證工作穩定性和刀軸負荷均勻。 3）左彎刀片和右彎刀片應交替入土，使刀軸兩端的軸承所受的側壓力平衡，以減少旋耕刀對旋耕機重心的轉矩，保持旋耕機組工作時的直線性。 4）相繼入土的刀片在刀軸上的軸向距離越大越好，盡可能地增大軸向相鄰兩彎刀間的夾角，以避免發生堵塞。 3.4.7 現有旋耕機刀片排列存在的問題 根據上述旋耕機刀軸上刀片排列的要求，我國現生產的旋耕機的刀片一般按雙螺旋線規則排列。采用此排列方法較好地滿足了以上要求，但是在實際應用中又出現了許多新問題： 1） 由于刀軸上的刀片按 2 條螺旋線排列，其中左彎刀按一條螺旋線排列，相間 180，右彎刀按另一條螺旋線排列，而且 2 條螺旋線的旋向一致，所以工下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學習好資料，畢設專用，答辯優秀 作時刀軸旋轉彎刀就會將土壤沿著螺旋線的方向輸送，因此耕后的地表一邊土多，另一邊土少，并且旋耕機容易跑偏。 2）在同一個回轉平面內，相間一定角度焊 2 個刀座，很容易產生焊接變形，使刀軸的直線度達不到要求。 3）采用此刀片排列法，刀片的個數多，耕作阻力大，旋耕機制造成本高，旋耕機工作效率低。 3.4.8 解決方法 1）由于旋耕機工作時向側邊輸土，主要原因是刀片在刀軸上按 2 條螺旋 線從左到右順時針或逆時針排列，這樣就為側向輸土造成了條件，所以解決問題的方法是使 2 條螺旋線不要連續，而且旋向不一樣，把整個刀軸上的刀片排列分成幾個區段（區段數為偶數）。我們知道區段分得越多，側向輸土越少；但是區段越多，刀片排列越復雜，排列越沒有規律性，給使用者安裝刀片帶來了很大的困難。所以區段不能分得過多，也不能分得過少，具體數量應根據刀軸的長度而定 ,一般區段長度定為 25cm-35cm，相鄰區段螺旋線的旋向要相反。前進方向圖 4 旋耕機 刀軸上刀片排列圖 下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學習好資料，畢設專用，答辯優秀 2) 由于刀片排列是按 2 條螺旋線排列的，為了不產生漏耕，一般在同一回轉平面內，設置 2 把刀 (1 把右彎刀， 1 把左彎刀 )，而且 2 把刀的相間角一般在 90-180，這樣焊刀座時加熱不對稱，刀軸必然發生彎曲變形。所以在刀片排列時要盡量使同一回轉平面內對稱設置。 3) 旋耕機的刀片排列一般是在同一回轉平面內設置 2 把刀，由于刀片有一定的厚度，所以必然產生重耕。如果把這 2 把刀軸向相間一個或稍大點的刀片厚度，這樣即不會產生漏耕又不會產生重耕，還可以節省刀片數量，減少功率消耗，降低耕作阻 力。 3.5 旋耕刀的設計 3.5.1 旋耕刀的分類 旋耕刀是旋耕機的主要工作部件，旋耕刀按結構形式大致分三種類型：鑿形刀，直角刀，彎刀，如圖 5；三種刀片相對土壤運動的情況基本上可以分為兩種：第一種，鑿形刀及直角刀在切削過程中其側切刃由遠及近切削土壤，正切刃先入土，對土壤有較大的松碎作用，但草莖，殘茬易纏于刀軸，其中鑿形刀尤為嚴重；第二種，彎刀工作時，先由側切刃沿縱向切削土壤，并且是先由離軸心較近的刃口開始切割，由近及遠，最后由正切刃橫向切開土壤， 這種切削過程，可以把草莖及殘茬壓向未耕地，進行有支持切割。這樣，草莖及殘茬較易切斷，即使不被切斷，也可以利用刃口曲線的合理形狀，使其滑向端部離開彎刀，彎刀不易纏草。 下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學習好資料，畢設專用，答辯優秀 圖 5 旋耕刀的種類 3.5.2 旋耕刀的結構 旋耕刀主要有側切面、正切面、過渡面三部分組成，旋耕刀各部位名稱見圖 6，側切面具有切開土垡，切斷或推開草莖 、 殘茬的功能；正切面除了切土外還具有翻土 、 碎土 、 拋土等功能。 側切面部分主要由南京農業大學曲國良進行研究 ,提出了多種刃口曲線，刃口曲線傳統設計方法見圖 6。正切刃部分主要由南京農業大學彭松植進行研究，提出了平面型和曲面型正切面的設計方法。過渡面部分主要由江蘇理工大學陳均進行研究 ,采用了鐵路彎道設計中的放射螺線作為生成過渡面的曲導線。放射螺線的基本性質是曲線上任一點的曲率半 徑與該點距曲線起點的弧長距離之積為常數。 3.5.3 旋耕刀的設計 彎刀刀刃的設計 彎刀刀刃的設計包括切溝墻的側切刃和切溝下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學習好資料，畢設專用，答辯優秀 底的正切刃兩部分。 （ 1）側切刃的設計 國產 的各種彎刀，側切刃均為等近螺旋線（阿基米德螺線），其方程為 =0+a 式中 0 螺線起點的極徑（ mm） ； a 螺線極角每增加 1 弧度，極徑的增量 (mm)； 螺線上任意點的極角（ rad）。 螺線終點處的極徑 n=0+an 在確定 n、 0 及 n 值后可求出 a值。 a= （ n-0） /n 螺線起點的極徑 0 為避免無刃部分切土， 0 可由下式求得 0=R+S-2S(2Ra-a) 式中 S 設計切土節距； a 設計耕深 R 彎刀回轉半徑，為減小阻扭矩，應在滿足耕深要求和結構許可的情況下，采用較小的尺寸。 0=245+171.25-2*171.25(2*245*140-140)=116.344mm； 螺線終點處的極徑 n 為使螺旋線能與正切刃圓滑過渡， n值一般較彎刀回轉半徑小 1020mm,n=230mm。 螺線終點的極角 n 可由下式求得： n=（ n-0） /ntgn 式中 n 為螺線終點處的滑切角，常取 50 60。 這樣可得 n=（ n-0） /ntgn=(230-116.344)/230tg55=0.706rad； a= （ n-0） /n=(230-116.344)/0.706=160.986； 將 a代入式 =0+a，并從 0 到 n 之間分成若干份，順序選定若干 代入該式，分別求出對應的 ，即可作出側切刃螺線。 螺線的靜態滑切角 （刀刃的曲線角）即刀刃上某一點的極徑與該點切線之間的夾角。其數值應滿足不纏草和耕耘阻力小的要 求，即 90- 式中 根莖對刀刃的摩擦角。 下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學習好資料，畢設專用，答辯優秀 （ 2）正切刃曲線 正切刃是一空間曲線，為使溝底較平整，正切刃曲線位于刀滾的圓柱面上及在側視圖上其投影為圓弧，兩段刃口間以圓弧線連接。 （ 3）彎刀的其他參數 彎刀工作幅寬 b 增大幅寬可減少旋耕機上的彎刀總數，但過大則影響彎刀的剛度和碎土質量，取 b=50mm。 彎刀橫彎半徑 r 通常大于 30mm，半徑過小，工作時彎折圓弧處易粘土，功率消耗也增加。 磨刃為便于制造，一般采用雙磨面刃， NJ103 75 標準彎刀的雙磨面刃，磨刃寬度為 12mm，刃口厚 0.51.5mm。由于刀厚從近刀柄處至刀端逐漸減薄，刃角 i 由 36減小至 7 。 材料和技術條件 用 GB699 65 規定的 65Mn 鋼制造。切削部分必須進行淬火處理，淬火區硬度為 HRC5055。旋耕彎刀應用樣板進行檢查，刃口曲線形狀誤差不得大于 3mm。刃口的殘缺深度不得大于 2mm,每把刀上不得多于 2 處。 3.6 犁體總成 中間傳動旋耕機由于中間傳動箱較寬，通用的旋耕刀耕不到箱體下面的土壤，影響耕作質量。為解決這個問題，可以在中間傳動旋耕機的傳動箱的前下方安裝竄 垡型小犁，或者安裝帶斜面偏心軸套式旋耕裝置，即在傳動箱兩側固定偏心軸套，軸套中心線和刀軸中心線相交成一角度，刀軸通過齒輪帶動內軸套轉動，內軸套外面安裝帶刀座的外軸套，旋耕刀由偏心旋轉的外軸套帶動旋轉，旋耕刀入土時就偏斜到箱體下切削土壤，但結構復雜。 1.2 型旋耕機采用前一種。 第四章 旋耕機的幾項驗算 刀齒工作時的切削速度、入土角和最大工作深度是臥軸式旋耕機最基本的工作參數，其性能直接影響著旋耕機的作業質量、功率消耗及生產率的大小。 下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學習好資料，畢設專用，答辯優秀 4.1 旋耕刀片端點的圓周速度 Vo 據設計資料介紹，旋耕刀片端點 的圓周速度一般為 3-8m/s。旋耕機選用 IT245 彎刀，則刀片端點的圓周速度分別為 : Vo=2Rn/60000=6.158m/s 式中 :R 刀軸回轉半徑， R=245； n 刀軸轉速，n=240r/min. 輪軸式旋耕機刀齒端點的運動軌跡和常規旋耕機刀齒端點的運動軌跡一樣 ,是由機組的移動和旋耕刀齒的轉動合成的。如圖 7 所示：以旋耕刀齒端點位于前方水平位置時的刀輥軸心為固定坐標系 的原點 ,軸正方向和機組前進方向一致 ,軸正向垂直向下 ,機組的前進速度為 ,刀輥的轉動角速度為 ,則旋耕刀端點的運動方程為 : +（） （） 其中 旋耕機刀齒端點的轉動半徑 時間 令 /（為旋耕速比） 則 / 將其代入（）式得 : / +R（） （） 刀齒端點回轉圓周速度）將其代入（）式得 : （ / +）（） 下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學習好資料，畢設專用，答辯優秀 （） 從上式可見 : （）當時 ,（即） ,刀齒端點的運動軌跡為 : （ +） 此方程系一正常普通擺線 ,在這種情況下 ,旋耕刀齒就象具有輪爪的輪子一樣 ,在地上滾動 ,刀齒只能在地表上鑿一小窩 ,而不能耕松土壤。 （）當（即）時 ,刀齒端點絕對運動軌跡為一具有繞扣的余擺線 ,如圖 7 機組前進速度越小（越大時）曲線形成的繞扣越大 ；當趨近于時 ,繞扣的最大橫弦趨近于刀齒端點回轉直徑。此時 ,曲線趨近于以刀齒長度為半徑的圓周。在這種情況下 ,旋耕輪原地刨坑。 對旋耕輪而言 ,機組前進速度只能小于或等于旋耕輪的旋轉圓周速度。即。 由以上分析可見 :只有當 ,（即）時 ,旋耕輪才能正常作業。但又不能太小 ,太小 ,則生產效率又太低 ,甚至于原地刨坑。太大 ,又影響作業質量。故和必須有一合理比值。 4.2 最大耕深 Hmax 從圖 7 可知 :刀齒端點的運動軌跡 : +（） （） 將此方程分別對求導數 ,即得刀齒端點的運動速度在軸和軸方向的分量。 -（） （） 由（）式可知 ,其中為機器的前進速度。為刀齒端點的圓周速度 ,為刀齒端 點的圓周速度在軸上的分量。據前面分析可知 :輪軸式旋耕機刀齒端點的圓周速度只能大于機器前進速度（） ,才能正常作業。為了保證刀刃切土 ,刀齒從開始切土到銑切完畢 ,都不應使刀齒頂土 ,這樣 ,就必須使刀齒刃口有下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學習好資料，畢設專用，答辯優秀 向后的分速度。 即 -（） 旋耕機的耕深與其結構參數和運動參數和（）有關。 從圖 7 可知 : -將此式代入（）可得 : （ -） / 再將此式代入（）得 : （ -）此式即為刀齒合理的切土條件。 整理得 : （ - / ） 由上式可見 :耕深與、和有關 ,當增大時耕深可增大 , ,也即使或增大 ,功率消耗也增大。但不能太大。太大 ,功率消耗增大。當 /比值減小時 ,耕深也增大。但減小 ,生產率又下降。若使增大，對輪軸式旋耕機而言 ,輪軸（刀軸）轉速不可能太高 ,因此 ,將不能隨意增大。故 /必有一合理比值 ,這樣 ,就限制了耕深不可能太大。 合理的切土條件是： HmaxR(1-Vm/Vo)(mm) 式中： Hmax 最大耕深 (mm)； Vm 機組前進速度 (m/s), Hmax245（ 1-2.17/6.158） =158.665。 旋耕機的耕深選用 140mm. 4.3 切土節距 S 下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學習好資料，畢設專用，答辯優秀 碎土質量好和耕后地表平整，是旋耕作業的優勢 ,碎土質量由切土節距、刀片的軸向間距、刀軸轉速、拖板形狀以及土壤含水量等決定 ,切土節距的大小直接影響碎土質量和溝底平整度，降低機組前進速度，提高刀軸轉速和增加每切割小區內的彎刀數，都能減小切土節距，提高碎土質量。但機組前進速度過慢，生產率低；刀軸轉速過快