1ZS_20型水田耕整機(jī)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)-周海濤 2008.pdf

收稿日期: 2002207208 作者簡(jiǎn)介:吳明亮(19722 ), 男,漢族,湖南常寧人,湖南 農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士研究生,講師. 文章編號(hào): 100721032(2003)0420356203 1ZS220型水田耕整機(jī)的創(chuàng)新設(shè)計(jì) 吳明亮,陳銳平,楊良玖,姚漢清 (湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院,湖南 長(zhǎng)沙 410128) 摘 要:針對(duì)舊式水田耕整機(jī)在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)的自身質(zhì)量大,穩(wěn)定性不好,容易造成安全事故等問(wèn)題, 通過(guò)創(chuàng)新設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)了一種1ZS220型水田耕整機(jī).該機(jī)質(zhì)量小,操作靈活,平衡性好,可實(shí)現(xiàn)對(duì)工作部件的快速選 用,從而完成耕、 耙、 平整地的多項(xiàng)作業(yè). 關(guān) 鍵 詞:水田耕整機(jī);工作原理;創(chuàng)新設(shè)計(jì) 中圖分類號(hào): S222. 402 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 :A The Innovation Design about 1ZS220 T illageM achine for R ice Field WU M ing2liang,CHEN Rui2ping,YANG Liang2jiu,YAO Han2qing (College of Engineering and Technology,HNAU ,Changsha 410128, PRC) Abstract: For the tillage machine has such shortcom ings as the big self2w eight, unstability and safe accidents in the realproduction application course in accordancew ith the now available paddy field, this text analysizes the reason and designs by w ay of innovateing, and has designes a kind of 1ZS220 mould paddy field that is in the internal leading standard. Key w ords: rice field tillage machine;work principle; innovation design 水田耕整機(jī)是在20世紀(jì)80年代中期初具雛 形,后在動(dòng)力插秧機(jī)的基礎(chǔ)上改進(jìn)和發(fā)展起來(lái)的.歷 經(jīng)十余年的發(fā)展,技術(shù)日趨完善,結(jié)構(gòu)日趨合理,市 場(chǎng)占有量逐年遞增,但在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中仍存在自 身質(zhì)量大、 操作轉(zhuǎn)向不靈活、 平衡穩(wěn)定性差、 安全防 護(hù)措施不完善等缺陷.筆者在保留舊式耕整機(jī)設(shè)計(jì) 優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)的1ZS220型水田耕整 機(jī),在解決水田耕整機(jī)的運(yùn)動(dòng)平衡性、 操作系統(tǒng)的靈 活性及安全防護(hù)措施方面取得了較好的效果. 1 總體結(jié)構(gòu)及性能參數(shù) 1. 1 總體結(jié)構(gòu) 1ZS220型水田耕整機(jī)結(jié)構(gòu)如圖 1所示.主要由 柴油機(jī)、 離合器手柄、 扶手、 牽引架、 踏桿、 座位架、 犁 鏵總成、 小拖板、 平衡船、 平衡滑撬、 驅(qū)動(dòng)輪、 變速箱 等組成. 1.柴油機(jī); 2.離合器手柄; 3.扶手; 4.牽引架; 5.踏桿; 6.座位架; 7.犁鏵總成; 8.小拖板; 9.平衡滑撬; 10.平衡船; 11.驅(qū)動(dòng)輪; 12.變速箱 圖1 1ZS220型水田耕整機(jī)結(jié)構(gòu) Fig. 1 The structure of1ZS220tillage mechine for rice fie ld 1. 2 工作原理 柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn),通過(guò)離合器手柄使柴油機(jī)向前推 第29卷第4期湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版) Vol . 29 No. 4 2003年8月Journal of Hunan A griculturalU niversity (N atural Sciences)A ug.2003 進(jìn),皮帶張緊,動(dòng)力傳遞給變速箱皮帶輪,經(jīng)過(guò)變速 箱的變速將動(dòng)力傳給驅(qū)動(dòng)輪使驅(qū)動(dòng)輪運(yùn)轉(zhuǎn).由于驅(qū) 動(dòng)輪的向前推進(jìn),通過(guò)牽引銷帶動(dòng)牽引架前進(jìn).農(nóng)具 附著在牽引架上,隨著牽引架的運(yùn)動(dòng)而工作.當(dāng)處于 轉(zhuǎn)彎過(guò)程中,利用踏桿提升工作機(jī),脫離泥土的接觸 而處于空載. 1. 3 設(shè)計(jì)思路 (1)支承形式.采用支承滑塊(小拖板)的形式, 其穩(wěn)定性較好,抗側(cè)滑能力強(qiáng),調(diào)節(jié)方便.支承滑塊 的支承形式對(duì)于耕整機(jī)耕寬穩(wěn)定性較好,還可降低 耕整機(jī)在前進(jìn)過(guò)程中的行進(jìn)阻力.支承滑塊在耕整 機(jī)工作過(guò)程中還起到限深輪的作用1,對(duì)不同耕深 采用銷軸調(diào)節(jié)的方法來(lái)滿足要求. (2)牽引形式.牽引架與驅(qū)動(dòng)部件通過(guò)銷軸連 接,驅(qū)動(dòng)部件以銷軸為中心沿兩側(cè)轉(zhuǎn)角之和可達(dá) 120,使轉(zhuǎn)彎半徑較小.牽引架上附置犁、 耙、 滾、 平 田器,能實(shí)現(xiàn)快速掛接,用材很少,使整機(jī)質(zhì)量減少. (3)離合方式.采用柴油機(jī)前后滑動(dòng)以松緊傳 動(dòng)帶的方式達(dá)到結(jié)合、 分離的目的.其結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單緊 湊,滑動(dòng)行程也有所增大,若配合得當(dāng),動(dòng)力的振動(dòng) 將大大減少. (4)動(dòng)力傳遞.減速箱采用四軸六齒輪減速方 案.考慮加工的經(jīng)濟(jì)性,三對(duì)齒輪分別采用不同精度 等級(jí),以降低成本.皮帶采用兩檔配套,提供2種速 度以適應(yīng)工作機(jī)對(duì)速度的要求,并且兩輪中心距不 變,三角膠帶不變,從而保證皮帶的通用性. (5)配套農(nóng)具.采用鏵式犁,與機(jī)體剛性連接, 踏桿提升整體犁.犁寬210 mm ,犁深70150 mm , 適當(dāng)調(diào)節(jié)犁具與機(jī)體的掛接點(diǎn),能使?fàn)恳枇Υ蟠?減小,牽引力得到較好地利用.耙滾設(shè)計(jì)吸收民間傳 統(tǒng)蒲滾和多種機(jī)引滾耙的優(yōu)點(diǎn),設(shè)計(jì)幅寬達(dá)到1. 2 m , 使作業(yè)工效、 碎土能力、 植被覆蓋率均能滿足農(nóng) 藝要求. (6)平衡系統(tǒng).平衡船與牽引架成90 方向設(shè) 置,另一側(cè)增設(shè)一平衡滑撬,以減少機(jī)具側(cè)翻的可 能性. 1. 4 主要技術(shù)參數(shù) 外形尺寸: 1 940 mm1 650 mm1 140 mm; 整機(jī)質(zhì)量(含動(dòng)力)不大于87 kg;配套動(dòng)力: 175F21 柴油機(jī);犁田行走理論速度: 3. 61 km? h; 耕寬: 210 mm;耙幅: 1 200 mm;耕深: 70150 mm; 犁田生產(chǎn) 率: 0. 120. 2 hm 2? h; 犁田燃油消耗: 610 kg? hm 2; 轉(zhuǎn)彎半徑小于1. 7 m. 2 主要部件的創(chuàng)新設(shè)計(jì) 2. 1 牽引銷 工作部件的動(dòng)力是由牽引銷受剪切而傳遞,因 此對(duì)牽引銷從選材到加工及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都具有嚴(yán)格的 考慮.選材上牽引銷采用45號(hào)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼,并 進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理,硬度為HRC40245,表面精度等級(jí)為 7級(jí)2.由于耕整機(jī)工作環(huán)境比較惡劣,振動(dòng)較大, 故對(duì)牽引銷兩端部設(shè)計(jì)一臺(tái)階,如圖2所示.在連接 過(guò)程中銷體臺(tái)階面與牽引盒上蓋板平齊,再用特制 保險(xiǎn)銷將其壓緊,以防止工作過(guò)程中由于振動(dòng)使銷 體蹦出. 圖2 牽引銷結(jié)構(gòu) Fig. 2 The structure of tra iled pin 2. 2 保險(xiǎn)銷 保險(xiǎn)銷由銷套、 銷體、 彈簧組成,如圖3所示.保 險(xiǎn)銷焊接在牽引盒上蓋板,工作時(shí)銷體由于彈簧的 作用卡在牽引銷的臺(tái)階面上,以防止?fàn)恳N由于振 動(dòng)而向上運(yùn)動(dòng). 1.銷套; 2.銷體; 3.彈簧 圖3 保險(xiǎn)銷結(jié)構(gòu) Fig. 3 The structure of safe ty pin 2. 3 平衡架 平衡架由平衡船、 平衡滑撬、 橫桿組成,如圖4 所示.其作用主要是防止耕整機(jī)在工作過(guò)程中,尤其 在轉(zhuǎn)彎時(shí)不向兩側(cè)傾翻.傳統(tǒng)耕整機(jī)設(shè)計(jì)中采用單 一的平衡船來(lái)維持機(jī)體平衡,當(dāng)工作環(huán)境惡劣時(shí),常 常會(huì)導(dǎo)致耕整機(jī)側(cè)翻. 1ZS220型耕整機(jī)采用平衡船 與平衡滑撬鉸接在同一橫桿上,而橫桿穿套于牽引 架橫梁上的滑套中.橫梁左右伸出端長(zhǎng)度可自由調(diào) 節(jié).當(dāng)犁地時(shí)就可自由調(diào)節(jié)平衡滑撬伸出端的長(zhǎng)度, 實(shí)現(xiàn)對(duì)田埂周邊區(qū)域工作.平衡滑撬與橫桿采用活 753 第29卷第4期吳明亮等 1ZS220型水田耕整機(jī)的創(chuàng)新設(shè)計(jì) 動(dòng)鉸鏈鉸接,在必要時(shí)還可將平衡滑撬卸下.由于工 作時(shí)機(jī)體微向平衡船一側(cè)傾斜,而平衡滑撬僅僅是 一輔助支撐,故處于水平位置時(shí),滑撬離地面高度略 高于平衡船離地高度200 mm.這樣正常工作時(shí),滑 撬僅僅在泥土表面劃過(guò),而不至于因增加滑撬而增 大機(jī)體行進(jìn)的阻力.若工作異常使機(jī)體向滑撬一側(cè) 翻傾時(shí),平衡滑撬則直插泥土中起到輔助支撐作用. 1.平衡滑撬; 2.橫桿; 3.牽引架; 4.平衡船 圖4 平衡架結(jié)構(gòu) Fig. 4 The structure of ba lance she lf 2. 4 驅(qū)動(dòng)部件 驅(qū)動(dòng)部件是耕整機(jī)的核心部位,如圖5所示.主 要由驅(qū)動(dòng)輪、 變速箱、 固定支架、 活動(dòng)支架、 柴油機(jī)、 操作系統(tǒng)、 牽引盒等組成.該部件的設(shè)計(jì)主要是保證 整機(jī)前后方向不翻倒.從設(shè)計(jì)學(xué)的角度來(lái)看,在工作 過(guò)程中柴油機(jī)重力作用線通過(guò)地面與驅(qū)動(dòng)輪的接觸 點(diǎn)時(shí)最為理想3.但考慮到土壤的物理力學(xué)特性,驅(qū) 動(dòng)輪的直徑是確定的,即驅(qū)動(dòng)輪離地面的高度是有 一定限制的.由此,設(shè)計(jì)過(guò)程中將變速箱與牽引盒下 蓋板聯(lián)接時(shí)向前傾斜一定的角度,這樣驅(qū)動(dòng)部件重 心整體向下移動(dòng).而驅(qū)動(dòng)輪對(duì)機(jī)體的支撐點(diǎn)向前移 動(dòng).工作過(guò)程中柴油機(jī)重心前移使得柴油機(jī)重力作 用線正好通過(guò)驅(qū)動(dòng)輪與地面的接觸點(diǎn),這樣極大地 提高了轉(zhuǎn)向操作的靈活性.停機(jī)休息時(shí),通過(guò)離合器 手柄將柴油機(jī)拉回,皮帶放松,嚙合分離,同時(shí)柴油 機(jī)重心后移,重力作用線落到支撐平面內(nèi),增加了整 機(jī)的穩(wěn)定性.同時(shí)由于驅(qū)動(dòng)部件重心整體向下移動(dòng), 而驅(qū)動(dòng)輪對(duì)機(jī)體的支撐點(diǎn)向前移動(dòng),這樣擴(kuò)大了由 驅(qū)動(dòng)輪、 小拖板、 平衡船三點(diǎn)確定的對(duì)機(jī)體的支撐平 面.再一次增加了耕整機(jī)工作過(guò)程中的穩(wěn)定性.表1 為改進(jìn)前后機(jī)體重心前移及下降后相關(guān)參數(shù)對(duì)比. 1.驅(qū)動(dòng)輪; 2.變速箱; 3.固定支架; 4.活動(dòng)支架; 5.柴油 機(jī); 6.操作系統(tǒng); 7.牽引盒 圖5 驅(qū)動(dòng)部件結(jié)構(gòu) Fig. 5 The structure of sta iled system 表1 改進(jìn)前后相關(guān)參數(shù)變化對(duì)照 Table1 The contrast of the pa rame te r for chance 操作力矩 ?(kNm) 油 耗 ?(kghm - 2) 工 效 ?(hm 2h- 1) 整機(jī)質(zhì) 量?kg 改進(jìn)前188120. 080. 14 90 改進(jìn)后126100. 120. 2087 3 結(jié) 語(yǔ) 經(jīng)過(guò)改進(jìn)設(shè)計(jì)的1ZS220型水田耕整機(jī)可實(shí)現(xiàn) 對(duì)工作部件的快速選用而完成耕、 耙、 平整地等多項(xiàng) 作業(yè),真正實(shí)現(xiàn)了一機(jī)多用. 2001年已通過(guò)國(guó)家水 田