堤坡地膜兩用型手扶式割草機設計

1開發(fā)過程1.1總線裝置的改進和分析(1)割草機的機械裝置考慮到坡度大、平坦、土壤光滑的特點和森林經(jīng)營的需要，選擇了手扶拖拉機作為切割草機的運行機械裝置。參考現(xiàn)有定型割草設備,選用121-A型手扶式拖拉機,配備7.7kW柴油發(fā)動機。(2)發(fā)動機和檔位養(yǎng)殖油面傾斜為摸清121-A型手扶拖拉機在堤坡傾斜行走的情況,在陰河養(yǎng)護段堤坡進行了幾次實地測試。結果發(fā)現(xiàn)當拖拉機沿堤坡行走20～30min時,發(fā)動機冒黑煙。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)發(fā)動機和檔位變速箱機體溫度過高,齒輪箱輸出軸油封處向外漏油。原因是傾斜作業(yè)造成潤滑池內(nèi)機油油面傾斜,機油泵和齒輪夠不到機油造成潤滑不良,從而引起發(fā)動機和檔位變速箱過熱。發(fā)動機溫度過高,使充氣密度減小,氣缸內(nèi)進氣不足,柴油燃燒不完全造成了冒黑煙現(xiàn)象;漏油則是因油面?zhèn)葍A使機油順輸出軸流出引起的。另外測試中發(fā)現(xiàn)的最大隱患是拖拉機機身傾斜,存在發(fā)生側翻的危險。經(jīng)過實地測試,說明拖拉機若不經(jīng)過改造,就不能適應堤坡割草的實際要求。(3)堤坡面輪輪胎直徑經(jīng)分析,在傾斜行走測試中出現(xiàn)的問題均是拖拉機發(fā)動機和齒輪箱傾斜引起的,針對堤坡坡度一致的特點,最直接的解決方法便是加大拖拉機一側的輪胎直徑,使機體在堤坡上保持水平狀態(tài)。121-A手扶拖拉機輪胎直徑為500mm,輪距為1000mm,堤坡坡比按1∶3計,則輪胎直徑需加大666mm,采用直徑1100mm的大輪替換手扶拖拉機的左輪,右輪不變(直徑500mm),左輪直徑比右輪大600mm。這樣,在堤坡上拖拉機機體即可基本保持在水平狀態(tài)。(4)大輪組之后的行駛試驗試驗表明,由于拖拉機兩輪直徑不同、周長不等,行走起來不同步,因此即使頻繁操作左側轉向手柄仍不能保持拖拉機直線行走。(5)平坡切換國.針對拖拉機大小輪行走不同步問題,在保證割草機能同時適應平地和堤坡作業(yè)的前提下,解決途徑有兩個:一是將拖拉機由雙輪驅動改為單輪驅動;二是制作速比可調(diào)的變速箱,安裝在一側輪胎的驅動軸上,使兩驅動軸的轉速不同,達到拖拉機直線行走的目的。經(jīng)分析認為,將拖拉機改為單輪驅動的方法不可行,在堤坡等大傾角的作業(yè)面上采用單輪驅動會給操作人員帶來極大的困難,且存在發(fā)生安全事故的危險。所以采用了第二種方法,即在一側輪胎的驅動軸上加設變速箱。根據(jù)手扶拖拉機驅動裝置的原理和構造,設計制作了平坡切換變速箱(見圖1),安裝在手扶拖拉機左輪的驅動軸上。其工作原理是:利用平坡切換變速箱的一軸替換下左輪的原驅動軸,改造后一軸既是拖拉機左輪動力軸,又是平坡切換變速箱的輸入軸。一軸通過齒輪Ⅰ與齒輪Ⅱ嚙合帶動二軸旋轉,二軸上除常結合齒輪Ⅱ外,還安裝著聯(lián)體滑動齒輪組Ⅲ、Ⅳ,聯(lián)體滑動齒輪組Ⅲ、Ⅳ在二軸上有A、B兩位置,由切換檔桿控制。在A位置齒輪Ⅲ與齒輪Ⅴ嚙合,帶動三軸旋轉。在B位置齒輪Ⅳ與齒輪Ⅵ嚙合,帶動三軸旋轉。三軸是被動軸,帶動手扶拖拉機的左輪運轉。齒輪Ⅰ與齒輪Ⅱ、齒輪Ⅲ與齒輪Ⅴ均是等速齒輪,只實現(xiàn)傳動目的。齒輪Ⅳ與齒輪Ⅵ是變速齒輪,起傳動和變速作用。拖拉機在平地作業(yè)時,左輪需配備原輪胎,這時切換變速箱內(nèi)的聯(lián)體滑動齒輪組Ⅲ、Ⅳ在二軸上的A位置,齒輪Ⅲ與齒輪Ⅴ嚙合,一軸與三軸轉速相等,實現(xiàn)平地行走。拖拉機在堤坡作業(yè)時左輪需配備大輪胎,這時需操作切換檔桿使聯(lián)體滑動齒輪組Ⅲ、Ⅳ處于二軸上的B位置,齒輪Ⅳ與齒輪Ⅵ嚙合,通過齒輪變速,一軸與三軸差速運轉,實現(xiàn)坡地直線行走的目的。1.2切割設備與切割刀的制造和比較(1)大坡度場地割草作業(yè)割草裝置選用的是圓盤割草機(割幅為1000mm),其優(yōu)點是結構緊湊、體積小,適合于林間狹小空間和堤坡的大坡度場地割草作業(yè)。圓盤割草機采用手扶拖拉機后懸掛安裝,其優(yōu)點是割草機安裝在發(fā)動機和扶手架之間,占用空間小,比前懸掛安裝的機身短,更適合于林間轉向(割草裝置及其固定見圖2)。割刀采用SKS-5材質(zhì),選用三葉片式,通過割刀盤固定在割刀軸上,割刀盤在割刀軸上的位置可調(diào),以滿足割茬度要求。割刀罩上安裝有萬向輪,以便于操作。(2)傳動的制作割刀動力有兩種:一是采用機械傳動,通過三角帶等將發(fā)動機動力傳給割刀;二是采用電力驅動。針對第一種方法,若保證割刀有足夠高的轉速,傳動系統(tǒng)制作將非常煩瑣,所以采用了電力驅動的方法,采用Y90L-4(1.5kW)電動機,將電動機軸作為圓盤割草機的割刀軸,電動機通過固定裝置連接在拖拉機機體后端。拖拉機柴油發(fā)動機帶動前側配置的STC-3(3kW)發(fā)電機進行發(fā)電,電動機在發(fā)電機的驅動下帶動割刀運轉完成割草作業(yè)。1.3調(diào)整板、滑槽板、板、板為便于調(diào)整割刀的傾角及高度,在電動機與槽鋼架的固定板之間加設調(diào)整板(見圖3),調(diào)整板上設有連接螺栓,以調(diào)整滑槽,保證割刀平面與地表平行,使割茬整齊美觀。割刀固定在割刀盤上,割刀盤在電動機軸上的高度可調(diào),以控制割刀與地面的高度,滿足草皮的割茬高度要求。2主要技術和操作流程2.1切割草:面、林地主要技術參數(shù)為:整機重量,260kg;長×寬×高,2700mm×1100mm×1100mm;配套動力,7.7kW;割草效率,堤坡≥2000m2/h,壩頂埽面、林地≥3000m2/h;作業(yè)速度,堤坡3～5km/h,壩頂埽面、林地4～6km/h;割幅,1000mm;割茬高度,≥30mm。2.2執(zhí)行過程運行流程見圖4。3中堤坡+壩面大型割草機該割草機機型輕巧、重心低,在堤坡作業(yè)時通過平坡變速箱的檔位切換進行雙輪驅動,提高了在大坡度場地作業(yè)的安全性能,是一款能適應斜坡作業(yè)