微型稻田旋耕機的設計【2013年最新整理畢業(yè)論文】

1 目 錄 摘要 Abstract 第一章概述 1 第二章 對旋耕機的展望及發(fā)展現(xiàn)狀 2 2.1 對旋耕機的展望 2 2.2 旋耕機的的發(fā)展現(xiàn)狀 3 2.2.1 國外旋耕機的發(fā)展現(xiàn)狀 3 2.2.2 國內旋耕機的發(fā)展現(xiàn)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(shù) 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(jié)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 2 3.4.6 旋耕機對刀片排列的要求 10 3.4.7 現(xiàn)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(jié)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 3 旋耕機由專用型發(fā)展到兼用型，由與手扶拖拉機配套發(fā)展到與輪式及履帶式拖拉機配套。旋耕機在我國的發(fā)展經歷了單機研制、發(fā)展系列產品、新產品開發(fā)和換代 3 個階段，隨著新的種植、耕作農藝的發(fā)展和推廣，在旋耕機基礎上還研制出了多種用途的聯(lián)合復式作業(yè)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(shù)、幅寬和復式作業(yè)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(yè)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(yè)。 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 4 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 5 全套資料帶 CAD圖， QQ聯(lián)系 414951605或1304139763 6 7 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(tǒng)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(zhàn)之后為了盡快恢復經濟發(fā)展 ,決定從歐美引進旋耕機用于農業(yè)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 8 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(shù)螺線、正弦指數(shù)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(yè)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(shù)，減輕對土壤壓實，減少能源消耗，降低作業(yè)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(fā)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(fā)展現(xiàn)狀 2.1 對旋耕機的展望 現(xiàn)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(tǒng)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(xiàn)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(yè)試圖開發(fā)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(shù)的優(yōu)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(fā)展。 隨著水稻集約化、規(guī)模化生產的發(fā)展，水田耕整用寬幅高速型旋耕機成為發(fā)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 9 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(fā)揮其功率，實現(xiàn)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(yè)速度，從現(xiàn)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(shù)，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(yè)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(lián)合作業(yè)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(zhèn)壓和噴藥等多項作業(yè)的結構緊湊的聯(lián)合作業(yè)機組，大幅度提高了生產效率，降低了作業(yè)成本。國內現(xiàn)有小 批量生產和投放市場的系列旋耕復式作業(yè)機具主要配套中型拖拉機，在型機具尚待研制開發(fā)。 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(fā)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(fā)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(yè)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(xiàn)其優(yōu)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(fā)出成功的產品。 現(xiàn)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(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略 ,降低污染和資源重用已成為當前農業(yè)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(xiàn)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(fā)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(yōu)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(jù) 10 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(fā)展現(xiàn)狀 2.2.1 國外旋耕機的發(fā)展現(xiàn)狀 縱觀國外旋耕機現(xiàn)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(shù)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(shù)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(shù) 為了降低旋耕機的單位能耗，現(xiàn)在普遍采用了改進工作部件的幾何參數(shù)、選用符合旋耕工作部件作業(yè)條件的運動參數(shù)等方法進行優(yōu)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(yè)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(yè)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(fā)展現(xiàn)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(guī) 模），為不同機型拖拉機配套，生產了作業(yè)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(yè)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。 11 第三章設計及其計算 近幾十年來，隨著農業(yè)科學技術的發(fā)展，旋耕機的研究和應用有很大的進展，出現(xiàn)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 12 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(xiàn)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(xù)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(xiàn)有的國內外機型的優(yōu)缺點，盡可能利用先進的、成熟的技術，力求有所創(chuàng)新，并充分考慮農 民的需求及承受能力和現(xiàn)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(tǒng)一，爭取好的經濟效益。 3.2 旋耕機的結構及主要技術參數(shù) .(表 1) 旋耕機主要由萬向節(jié)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(shù) 旋耕機型號 旋耕機 13 配套動力 鐵牛 -55 耕幅 1.84m 耕深 14cm 刀片型式 彎刀 刀片數(shù)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(yè)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?？傮w設計要體現(xiàn)設計原則和設計思想，實現(xiàn)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(tǒng)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 14 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(yè)。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(jù)主機動力輸出功率和旋耕作業(yè)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(fā)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(yè)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(fā)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(jié)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(shù)主要根據(jù)萬向節(jié)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(jié)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。 15 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(jié)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(xiàn)漏耕。 3.3.7 旋耕機的前進速度 根據(jù)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(qū)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(jié)總成 16 萬向節(jié)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(jié)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(jié)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(jié)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(jié)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(lián)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(lián)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(tài)，且萬向節(jié)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(qū)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(fā)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 17 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(yè)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(xiàn)象的發(fā)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(qū)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(wěn)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(fā)生堵塞。 3.4.7 現(xiàn)有旋耕機刀片排列存在的問題 根據(jù)上述旋耕機刀軸上刀片排列的要求，我國現(xiàn)生產的旋耕機的刀片一般按雙螺旋線規(guī)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(xiàn)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 18 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(shù)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(xù)，而且旋向不一樣，把整個刀軸上的刀片排列分成幾個區(qū)段（區(qū)段數(shù)為偶數(shù)）。我們知道區(qū)段分得越多，側向輸土越少；但是區(qū)段越多，刀片排列越復雜，排列越沒有規(guī)律性，給使用者安裝刀片帶來了很大的困難。所以區(qū)段不能分得過多，也不能分得過少，具體數(shù)量應根據(jù)刀軸的長度而定 ,一般區(qū)段長度定為 25cm-35cm，相鄰區(qū)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 19 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(fā)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(jié)省刀片數(shù)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。 20 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(yè)大學曲國良進行研究 ,提出了多種刃口曲線，刃口曲線傳統(tǒng)設計方法見圖 6。正切刃部分主要由南京農業(yè)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(shù)。 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 21 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(jié)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(tài)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(shù)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。 22 （ 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(shù) 彎刀工作幅寬 b 增大幅寬可減少旋耕機上的彎刀總數(shù)，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(guī)定的 65Mn 鋼制造。切削部分必須進行淬火處理，淬火區(qū)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(shù)，其性能直接影響著旋耕機的作業(yè)質量、功率消耗及生產率的大小。 23 4.1 旋耕刀片端點的圓周速度 Vo 據(jù)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(guī)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 : （ / +）（） 24 （） 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?。ㄔ酱髸r）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(yè)。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(yè)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(shù) ,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(jù)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(yè)。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 25 向后的分速度。 即 -（） 旋耕機的耕深與其結構參數(shù)和運動參數(shù)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(jié)距 S 26 碎土質量好和耕后地表平整，是旋耕作業(yè)的優(yōu)勢 ,碎土質量由切土節(jié)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(jié)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(qū)內的彎刀數(shù)，都能減小切土節(jié)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，功率消耗大；彎刀數(shù)增加，刀間的空隙小，容易堵泥纏草， 所以切土節(jié)距不能設計過小。切土節(jié)距增大時，溝底不平度也加大。因此需要根據(jù)土 壤種類和含水率采用適當?shù)那型凉?jié)距。切土節(jié)距按下式計算： S=60000Vm/nz 式中： S 切土節(jié)距（ cm）； Z 同一切割小區(qū)內的彎刀 S=6000 2.17/（ 240 2） =17.125cm；如圖 8 所示。 4.4 溝底凸起高度 旋耕后溝底出現(xiàn)波浪形的土埂，其高度 a1 一般應小于耕深的20%,其值可按下式計算： a1=R1-cos(/z(-1)(mm) 式中： 旋耕速比； =V0/Vm。 a1=2451-cos(/2(-1)=111.283mm； 27 4.5 功率消耗 N 旋耕機工作所需功率包括克服切削、破碎及拋土阻力所需的功率和傳動部分消耗的功率兩部分 ,而以前者為主。 影響旋耕機功耗的因素較多，主要有刀軸轉速 、 機組前進速度 、耕深 、 土壤含水率和土壤堅實度 、 土質等，此外，殘茬 、 旋耕刀的類型及排列諸因素也對次產生不同程度的影響。 （ 1）刀周轉速 機組前進速度不變的情況下，旋耕機所需功率隨刀軸轉速增加而近似直線形增大。切土節(jié)距相同時，刀軸轉速和前進速度越高，所耗功率增長 越劇烈。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，仍可降低單位面積的能耗。 （ 2） 前進速度 在刀軸轉速保持不變的情況下，旋耕機所需功率隨前進速度增加而近似線形增大。 （ 3） 土壤含水率與土壤堅實度 在同一種土壤上試驗，所需功率隨土壤含水率的增加（或土壤堅實度的減?。┒鴾p小。影響旋耕機功耗的因素較多可用下列經驗公式估算： N=0.1 K a Vm B(kw) 式中： a 耕深（ cm）； B 耕幅（ m）； K 旋耕比阻（ N/cm）； （ K= Kg K1 K2 K3 K4） 當旱耕時，由 農業(yè)機械設計手冊 上冊 185 頁表 2.2 4 得： 表旋耕比阻 K 切土節(jié)距（ cm） 69 1215 1821 Kg(N/cm)(一般粘土麥茬，耕深 15cm,土壤含水率 20%) 1316 1113 510 修正系數(shù) 耕深修正系數(shù)K1 12cm 0.81.0 18cm 1.01.2 土壤含水率修正系數(shù) K2 30% 0.95 40% 0.92 殘茬植被修正 稻茬 1.01.2 28 系數(shù) K3 綠肥 0.81.0 作業(yè)方式修正系數(shù) K4 旱耕后旋耕 0.660.71 灌水旋耕 0.660.73 水耕后旋耕 0.30.5 注：本表試驗用旋耕機，刀滾直徑 490520mm，刀軸轉速200220mm，每切割小區(qū)內刀數(shù) 2 把。 K= Kg K1 K2 K3 K4 =10*1.0*0.93*0.9*0.69=5.7753N/cm； N=0.1 K aVmB=32.283kw。 4.6 刀片的后角 刀片在切土過程中，刀刃的軌跡曲線與刀背的夾角 稱為刀片的后角，后角的作用是使刀片能很好的入土，并避免刀背擠壓未切下的土壤。刀片初入土時， 值較小以利入土；刀片在受到土壤阻力最大的位置時，后角大小適度以減少功率消耗，刀齒在完成切土后，后角較大以便向后拋土。后角的大小是由刀背的結構參數(shù)與刀刃運動軌跡決定的。 4.7 工作前的安裝與調整 旋耕作業(yè)之前，旋耕刀的排列安裝是一項重要的工作 。安裝不當，將嚴重影響作業(yè)質量，并因刀片旋轉不平衡，會導致機件損壞和機組震動增大，且不安全。為使旋耕機在作業(yè)時，避免漏耕和堵塞，刀軸受力均勻，刀片在刀軸上的排列配置，應滿足以下要求： 1. 配置兩把以上的刀片，應保證切土量相等，以達到碎土質量好，耕后溝底平整。 2. 在刀軸回轉一周過程中，在同一相位角，必須是一把刀入土，以保證工作穩(wěn)定性和刀軸負荷均勻。 3. 相繼入土的刀片，在刀軸上的軸向距離越大越好，以免發(fā)生堵塞。 29 4. 左彎和右彎刀片應盡量交錯排列，以使刀軸兩端軸承受力平衡。一般刀片按螺旋線規(guī)則排列。 旋耕刀的安裝方法有三種： 1. 內裝法 安裝時，全部刀片都朝向刀軸中央，耕后，地面中部凸起。 2. 外裝法 除最外端的兩刀片內裝外，其余刀片全部都向外裝，耕后，地面中部凹下。 3. 混合裝法 刀片內外交錯排列，耕后，表面平整。 旋耕刀片安裝時，要注意使刃口朝入土方向。 與輪式拖拉機配套的旋耕機，其耕深由拖拉機的液壓系統(tǒng)控制。整體和半分置式液壓系統(tǒng)應使用位置調節(jié)。分置式液壓系統(tǒng)使用油缸活塞桿上的定位卡箍調節(jié)耕深，工作時操縱手柄放在 “浮動 ”位置上。 作業(yè)時機架應保持左右水平，前后位置使變速箱處于水平狀態(tài)。其水平 調整是通過懸掛裝置的左右吊桿來調整水平的。當拖拉機的前進速度一定時，刀軸轉速快，碎土性能好；刀軸轉速慢，碎土能力差。而刀軸轉速一定時，拖拉機速度快，則土塊粗大。一般來說，刀軸的速度通常用慢檔，要求土壤特別細碎或耕兩遍時，可用快檔。旋耕作業(yè)耕頭遍時，拖拉機用 、 檔，耕二遍時，可用 檔。 4.8 旋耕機選購時要注意以下幾個問題 （）配套要合理。旋耕機功率消耗應低于配套拖拉機的輸出功率，旋耕機作業(yè)幅寬應能覆蓋配套拖拉機之左右輪轍，三點懸掛式旋耕機配套后對拖拉機前后輪受力狀況無大的影響。 （）安全可靠。旋耕 機轉動部分有安全護罩，而且護罩要結實；旋耕機單獨放置時應能放穩(wěn)，不施外力不致翻傾；旋耕機外殼上最好有安全警示標志。要配有內容齊全、正確明了的使用說明書，內容包括技術規(guī)格、安全注意事項、正確的裝配及使用與操作的說明或適當?shù)膱D示、調整方法及調整量說明、維護與保養(yǎng)說明和常見故障的排除方法等。 （）能滿足當?shù)剞r業(yè)要求。耕作嘗試應能東路水稻或其他要求一定耕深的作物生長的要求，一般旋耕機耕作深度不應小于 10cm。 30 （）有良好的售后服務。購買地應有修理和配件傴我，購買時須配有有關修理、更換、退貨的 “三包 ”服務 卡，售后服務承諾應符合農業(yè)機械產品修理、更換、退貨責任的規(guī)定。 （）應盡量選購已獲得農業(yè)部農業(yè)機械推廣許可證并貼有農業(yè)部農業(yè)機械推廣許可證證章的旋耕機產品。 4.9 旋耕機使用技術要點 旋耕機的結構、性能和使用操作方法與犁耙大不相同，使用者只有熟悉旋耕機的結構特點、工作原理和性能正確掌握，使用方法才能發(fā)揮其功效、防止機具或人身事故的發(fā)生。現(xiàn)將其使用技術要點敘述如下： 1、正確選擇旋轉刀片安裝方式 不同刀片安裝方法可以得到不同的耕作效果。刀片安裝分 3 種：一是常用刀片安裝方式，這種排列方式耕作后地表 平整，適用于平耕；二是旋耕 -開溝聯(lián)合作業(yè)安裝方式，這種排列方法耕后地中間開成一淺溝，土塊拋向兩側，以利中間開溝作業(yè)的進行；三是畦作刀片安裝方式，機器跨溝旋耕時，部分土地被拋向溝中達到填溝的作用。進行旋耕作業(yè)時，要根據(jù)不同農藝要求，選擇合適的刀片安裝方法。 2、萬向節(jié)傳動軸的安裝 萬向節(jié)傳動軸由 2 個活節(jié)組成，安裝時需注意 2 點：一是旋耕機在升起或工作狀態(tài)時，方軸與套既不要頂死，還要有足夠的配合長度；二是必須使方軸及套的夾叉處于同一平面內，以免影響作業(yè)質量和造成拖拉機與旋耕機傳動系統(tǒng)及相關零件損壞。 3、旋耕機的 調整 左右水平調整。拖拉機停放在平地上，將旋耕機降下使刀尖接近地面，看其左右刀尖離地高度是否一致，若不一致，可通過拖拉機懸掛機構左右提升桿調整，使旋耕機處于水平狀態(tài)，以保證左右耕深一致。 萬向節(jié)前后夾角的調整。將旋耕機下降到要求耕深時，看其萬向節(jié)總成前后夾叉是否水平，夾角是否最小，前后夾角是否相等。可用調節(jié)上拉桿長度的方法，保證萬向節(jié)夾角最小，使之處于最有利的工作狀態(tài)。 31 耕深的調節(jié)。通過液壓懸掛機構升降來調節(jié)耕深。為保證旋耕機作業(yè)時耕深一致，可用定位手輪將調節(jié)手柄檔住或將油缸活塞桿上的定位卡箍調整適當后固定 。 旋耕機提升高度的調整。由于萬向節(jié)夾角不宜過大，一般在轉彎提升時只要使刀尖離地 20cm 即可，可以不切斷動力輸出而轉彎空行，如遇過溝埂或道路運輸需提升到較高位置限制，在位調節(jié)扇形板上的適當位置固定限位螺釘，使位調節(jié)手柄在提升時每次都處于同一位置，達到相同的提升高度。 4、前進速度選擇 旋耕機前進速度選擇的原則是滿足碎土和溝底平整的要求，即要保證耕作質量，又要充分發(fā)揮拖拉機的功率，達到高效、優(yōu)質、低耗的目的。 在一般情況下，旋耕時前進速度為 3km/h，即上海 -50 型拖拉機 II 速作業(yè)、鐵牛 -55 型拖拉機低 III 速作業(yè)，旋耕后再耕后再耙地的前進速度可以高一些，即上海 -50 型拖拉機用 III 速作業(yè)、鐵牛 -55 型拖拉機可用低 IV 速作業(yè)。 5、作業(yè)注意事項 機組赴必須平穩(wěn)。在旋耕機升起狀態(tài)下，結合動力輸出軸，掛上工作檔，要柔和地松放離合器踏板，同進操縱液壓機構位調節(jié)手柄，使旋耕機逐漸入土，到正常耕深。禁止起步前先將旋耕機入土到耕深或猛放入土，因為這會使旋耕機損壞和拖拉機離合器嚴重磨損，特別嚴重時會使動力輸出軸折斷。 檢修保養(yǎng)旋耕機時，必須切斷動力，以防傳動部件傷人。 旋耕作業(yè)中嚴禁倒車，倒車時需將旋耕機升起。 轉彎時，必須 將旋耕機升起，禁止在耕作中轉彎，否則將使刀片變形、斷裂，甚至損壞旋耕機。 工作時，禁止在旋耕機上或機后站人。 注意經常檢查萬向節(jié)插銷及十字節(jié)檔圈，已損壞或技術狀態(tài)不良時應禁止繼續(xù)使用，以免發(fā)生意外。 進行長距離運輸或轉移時，應拆除與拖拉機動力輸出軸連接的萬向節(jié)，并將旋耕機升到最高位置。 32 結 論 旋耕機傳動的合理性，對旋耕機的整地質量影響很大。水平旋耕部件的動力來源于拖拉機的動力輸出軸，中間傳動裝置是萬向節(jié)和中央調速器。旋耕入土深度小于旋耕工作部件半徑的 10%20%。考慮到旋耕工作部件半徑大小所需的 相適應的單位能耗，使旋耕部件的旋耕軸距離地表較低。有的旋耕機依據(jù)旋耕部件與耕深的相對關系，把中央調速器直接設計安裝在旋耕工作部件的軸上。這樣保證了農具的最小能耗、最少的材料消耗和較好的工作質量。由于調速器殼體下是未耕地，存在如何保護好調速器殼體的問題。 國產的 1G-150 旋耕機和 1G-140 旋耕機等多種機型的旋耕軸配置在地表水平面上或的低于地表。為防止調速器外殼的損壞，在殼體上或前犁柱上安有專用的分土鏟。分土鏟開出的鏵溝被補助整地作業(yè)消滅。 整地旋耕機的缺點是修理費用高。其主要原因是旋耕部件數(shù)量多，易磨損。 一般提高旋耕刀壽命的方法是：采用合金熔焊；應用新材料；設計上選擇更為合理的配置方案等。 33 致 謝 通過這次設計，我深深感受科技工作者設計出一個新產品的艱辛，不但要查閱大量的資料，還要進行現(xiàn)場調研，充分考慮現(xiàn)代社會的發(fā)展要求，同時還要考慮農民的承受能力，既要降低價格，又要符合農藝。因為農機科學是一個邊緣學科，故農機工作者要緊跟時代步伐。我這次進行旋耕機的設計，雖然進行了三個多月的時間，但自問很多地方根本就不是設計，充其量也就是弄懂了它的工作原理，根本 無法進行生產制造，更別說進行工作了，但通過這次畢業(yè)設計，我熟悉了進行農機設計的全過程，也就達到了這次設計的核心要求。非常感謝三年來領導和老師對我的教育和培養(yǎng)。 34 參考文獻 1 、農業(yè)機械設計手冊（上冊） .中國農業(yè)機械化科學研究所 編 .機械工業(yè)出版社 .1988 年； 2 、機械工程手冊 .第 11 卷機械產品（一） .機械工程手冊，電機工程手冊 編輯委員會 編 .機械工業(yè)出版社 .1982 年； 3 、驅動型土壤耕作機械的理論與計算 .李守仁 .杜金天 編 .機械工業(yè)出版社 .1997 年； 4 、 農業(yè)機械手冊 .日本農業(yè)機械學會 編 .機械工業(yè)出版社 .1991 年； 5 、機械設計（第七版） .西北工業(yè)大學機械原理及機械零件教研室 編著 .濮良貴，紀名剛 主編 .高等教育出版社 .2001 年； 6 、機械設計課程設計手冊（第二版） .清華大學 吳宗澤 北京科技大學 羅圣國 主編 .高等教育出版社 .1999 年； 7 、機械制圖 .董國耀 主編 .北京理工大學出版社 .1998 年； 8 、農業(yè)機械學 .李寶筏 主編 .中國農業(yè)出版社 .2003 年； 9 、農業(yè)機械理論及設計 (上冊 ) .鎮(zhèn)江農業(yè)機械學院 .,吉林工業(yè)大學合編 .中國工業(yè)出版社 .,1961 年； 10、旋耕刀的研究現(xiàn)狀與展望 .孔令德 ,張認成 編 .江蘇理工大學學報 .1997.18(3):88-92； 11 、農業(yè)機械學 (上 ) 桑正中 編 .中國農業(yè)機械出版社 .1987年； 12 、東方紅 1GQN 系列旋耕機的研制開發(fā) . 劉保軍 耿亞飛 編 . 2002 年； 13 、關于輪軸式旋耕機的幾個問題的探討 . 吳德印 郭占俊 編 . 農業(yè)機械化與電氣化 . 1998.5： 22 23； 35 14 、國內外旋耕機的技術狀況 . 周建來 李源知 焦巧鳳 編 . 農機化研究 . 2000.5（ 2）： 49 51； 15 、淺談拖拉機與旋耕機合理配套 .李倫 杜峰 韓建剛 編 .拖拉機與農用運輸車 .2002（ 6）： 22 25； 16 、旋耕機的市場前景分析 .劉峰梅 李英華 閆林平 編 .探討與研究 .4； 17 、新型旋耕碎茬通用機的研究與設計 . 賈洪雷 陳忠亮 編 . 農業(yè)機械學報 . 1998.8（ 29）：增刊 26 30； 18、臥軸式旋耕機刀齒工作參數(shù)的圖解方法 . 王芬娥 郭維俊 包翠蓮 編 . 甘肅農業(yè)大學學報 .2002.37（ 2） .237 240； 19 、影響反轉 旋耕機功耗的幾個因素 .詹國祥 編 . 農機與食品機械 .1998.253（ 1）： 17； 20 、對我國旋耕機研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向的探討 .葉新躍 編 .山東農機 .1995.7（ 5）： 12 13； 21 、旋耕機刀片排列規(guī)則的探討 . 何忠良 辛惠芬 編 . 山西農機學術版 .2000.14（ 12）： 20 21； 22 、旋耕機的功率消耗及其負荷程度的確定 .李旭 編 .廣西農業(yè)機械化 .1999.（ 5）： 8 10； 23 、旋耕機研究綜述 .孔祥瑩 袁文旭 孔令德 編 .山西農機 .200 36 齒輪精密成形技術的研究 研究了直齒圓柱齒輪的冷精鍛過程，分析了分流孔形狀、成形工藝等因素對齒輪成形的影響。結果顯示，選擇適當?shù)姆至骺壮叽缈梢越档统尚屋d荷，但作用不很明顯。采用凹模運動方式可調的齒輪精鍛法可以同時兼顧齒輪上、下角部的成形，利于齒輪的填充，降低成形載荷。齒輪作為傳遞運動和動力的最基本零件之一，在工程領域有著非常廣泛的應用。采用精鍛工藝生產直齒圓柱齒輪是一種極具開發(fā)前景的新工藝、新技術，相對傳統(tǒng)切削加工方法而言，它不僅可使齒輪加工的材料利用率由目前的 40%左右提高到 70%以上，而且 提高齒輪強度 20%以上、生產效率 40%左右 1， 2。 直齒圓柱齒輪精密成形盡管具有很大的市場應用前景，但由于齒形（特別是上下角隅處）充填困難，需要較大的成形力，引起凹模型腔壁壓強過大，導致凹模容易開裂，因此目前尚處于工藝探索和實驗室研究階段。本文采用數(shù)值模擬結合實驗研究方法，系統(tǒng)分析了分流孔毛坯形狀、工藝方案等因素對成形的影響，為最終優(yōu)化工藝實現(xiàn)冷精鍛成形奠定了基礎。 2 實驗設備和實驗方法 直齒圓柱齒輪的相關參數(shù)如表 1 所示， 表 1 齒輪尺寸 齒輪齒數(shù) 18 模數(shù) 3mm 齒厚 25mm 37 壓力角 20 3 試驗結果與分析 3.1 帶分流孔毛坯對齒輪成形的影響 采用模具結構，毛坯材料為 15 鋼（冷態(tài)）、工作速度為 2mm/s、摩擦因子為 0.3，通過 DEFO RM 軟件對成形過程進行數(shù)值模擬，得到表 2 所示的結果。 表 2 帶分流孔毛坯的數(shù)值模擬結果 分流孔徑（ mm） 工作載荷（ kN） 實際行程（ mm） 填充情況 20 5079.8*1 18 齒輪上角部未充滿，分流孔先閉合 25 6451 22 填充較好，上角部有圓角，分流孔剛好閉合 30 4122*2 27 充 填不好，分流孔未閉合 從表中可以看出，在模擬過程中，分流孔徑為 20mm 的毛坯由于分流孔在齒形填充前就已經閉合，從而造成心部金屬重疊導致網格發(fā)生畸變，模擬過程在齒輪上角部未充滿的情況下就退出了計算，這說明分流孔徑為 20mm 的毛坯沒有實現(xiàn)分流作用。而對于孔徑為25mm 的毛坯，中心孔在毛坯進入填充階段以后才閉合，分流作用能體現(xiàn)出來?？讖綖?30mm 的毛坯由于壁厚太薄，出現(xiàn)了雙鼓現(xiàn)象，金屬重疊導致網格嚴重畸變，模擬過程沒能完成。 在剛開始階段上升得比較快，行程大于 3mm 以后曲線比較平緩，工作載荷高于3000kN 以后曲線就開始急劇上升。但是細節(jié)上各有不同：孔徑為f20mm 的毛坯由于內孔收縮較快，所以載荷在較小行程時就急劇上升；而孔徑為 f30mm 的毛坯則是由于內孔收縮較慢，載荷遲遲沒有進入陡升階段?？讖綖?f25mm 的毛坯曲線剛好介于其他兩條曲線之 38 中。在曲線的最后階段，由于孔徑為 f20mm 的毛坯內孔提前閉合和孔徑為 f30mm 的毛坯壁厚太薄出現(xiàn)雙鼓現(xiàn)象使得模擬未能完成，而造成曲線不完整?？讖綖?f25mm 毛坯的內孔收縮和齒形填充較為協(xié)調一致，齒形填充完全時內孔剛好閉合，使得模擬得以完成；同時力 -行程曲線在陡升的最后階段還開 始變得平緩，分流作用得到了體現(xiàn)，但作用不很明顯，相對無分流孔成形，載荷僅降低了 2。 采用紫銅毛坯制成帶 25mm 分流孔的毛坯，對成形過程進行工藝試驗，毛坯表面采用動物油脂潤滑，當工作載荷達到 2800kN 時得到了齒輪樣件。樣件中心孔剛好閉合；齒形填充情況具有采用普通強制浮動凹模進行精鍛成形的典型特征，齒輪毛坯的下角部充填非常完全，而且在凹模的強制帶動下還形成了很大的毛刺；中部填充也較好，但邊角部稍圓渾；齒坯的上角部圓角較大。 上述特征和數(shù)值模擬結果吻合，說明數(shù)值模擬的結果比較可靠。 3.2 浮動凹模 可調模具成形 采用浮動凹模時，由于摩擦力的作用，齒坯充填不均勻，一邊充填作用則較好；而另一邊充填作用較弱。因此可以使浮動凹模在整個精鍛過程中是可調的，開始時先下移，到一定程度后再上移，使齒坯的上下角部齒形都有機會得到良好的充填。而且由于齒形充填均勻，將導致成形載荷的降低，減少無用功。 模具結構材料為 15 鋼（冷態(tài)），工作速度為 2mm/s，摩擦因子為 0.3。毛坯仍采用帶 25 分流方案，模擬其成形過程。當工作載荷為5691kN、行程為 15mm 時得到填充完好的工件。 試驗條件如 2.1 節(jié)所述，但采用凹模運 動方式可調，先下移8.6mm，再上移 0.6mm，加載至 2800kN 獲得的紫銅齒輪件 從齒輪樣件可以看出：整個齒輪齒形填充非常完好。而采用單純浮動凹模，在 2800kN 時，都無法得到如此清晰的齒輪件 ,上角部齒形遠未充滿。 4 結 論 1）選擇適當?shù)姆至骺壮叽缈梢越档统尚屋d荷，但作用不很明顯，載荷比實心毛坯降低約 2左右。 2）采用浮動凹模浮動模式可調的齒輪精鍛法，齒形的充填過程比較均勻，因而能在較低載荷下獲得充填完全的齒輪，不失為一種較好的齒輪精鍛方法。 39 Digital technology and equipment trends and responses Equipment industry technical standards and the degree of modernization of the national economy as a whole determines the level and degree of modernization, digital technology and equipment to develop sophisticated industrial and emerging high-tech industries (such as it and related industries, biotechnology and other industries, aviation, and space defense industrial industries) enabling technologies and basic equipment. Marx said that the distinction between various economic times, what is not production, and how the production, what labor information production. Manufacturing technology and equipment is the most basic means of production of human production activities, and digital technology is the most advanced manufacturing technology and equipment, the core technology. The widespread adoption of digital technology world manufacturing, manufacturing capacity and to enhance the level of awareness of the dynamic and ever-changing market adaptability and competitiveness. Moreover, the industrialized countries of the world will be digital technology and digital equipment as a national strategic commodities, not only to take major steps to develop its digital technology and its industries, but also in the highly sophisticated digital key technology and equipment to the 40 imposition of closures and restrictions on our policy. In short, digital technologies to develop advanced manufacturing technology at the core of the world has become developed to accelerate economic development, enhancing the overall national strength and an important way to statehood. Digital technology is used for mechanical digital information campaigns and the process control technology, digital equipment is digital technology as the representative of new technologies on traditional manufacturing industries and new manufacturing infiltration formed and integration products, the so-called digital equipment, the scope of coverage of many technical areas : (1) mechanical manufacturing technology； (2) Information Processing, processing, transmission technology； (3) automatic control technology； (4) servo-driven technology； (5) sensor technology； (6) software technology。 1 Digital technology trends Digital technology to traditional manufacturing applications not only bring a revolutionary change to the manufacturing sector as a symbol of industrialization, but as digital technologies continue to develop and expand the application areas, some of the important people in his industry (it, cars, light, medical, etc.) play an increasingly important role in development, because the digital equipment needed in these industries is the trend of modern development. From the current world of digital technology and its equipment development trends, and its main research focus in the following respects。 1.1 High-speed,high-processing technologies and new trends in uipment Efficiency, quality is the main advanced manufacturing technology. High-speed, high-processing technologies can greatly enhance efficiency, improve product quality and grades, and shorten production cycles and increase market 41 competitiveness. To that end, Japan will be the tip of technical studies as one of the five major modern manufacturing technology, international production projects Society (CIRP) for the 21st century will determine the direction of one of the research center. In the car industry, with an annual production of 300,000 vehicles is 40 seconds rhythms / vehicles, but cars are more varieties processing equipment one of the key issues must be resolved； In the field of aviation and aerospace industry, the multi-processing components for thin wall and thin tendons, and cut poor material for aluminium or aluminium alloys, high cutting speed and cutting force only in small cases, These tendons can, Pik processing. Recently a large overall aluminum alloy semifinished materials hollowed out approach to manufacture wings, fuselage and other parts to replace a number of large parts through numerous 135S, screws and other connectivity methods assembled for components intensity, rigidity and reliability improved. These measures have made high-speed processing equipment, high-precision and high-soft demand。 From EMO2001 exposition situation, the high-speed processing centres to speed up 80m/min into even higher speed operation up to 100m/min air around. Currently many of the worlds automobile plant, including Chinas Shanghai General Motors Corporation, has adopted a high-speed production lines processing center integral part of the alternative portfolio tools. Cincinnati HyperMach U.S. companies amounted to the largest machine tools into 60m/min to speed quickly to 100m/min, acceleration of 2g, the main axis rotational speed reached 60 000r/min. Processing a thin wall of aircraft spare parts, only 30min, and the same parts in the general processing of high-speed milling machine to 3h, to be processed in the ordinary milling machine 8h； German DMG companies in the 42 double-axis lathe spindle speed and acceleration, respectively, and reached 12*!000r/mm 1g。 In the processing precision, in the past 10 years, the general level of digital processing precision machine tools from 10 m to 5 16ug 16ug m, precision-class processing center from 35 16ug m, to 11.5 16ug m, and ultra-precision processing accuracy has entered the nano level (0.01 16ug m)。 In reliability, foreign digital devices MTBF value has reached more than 6 000h, servo system MTBF value reached 30000h above, show very high reliability, in order to achieve high-speed, high-processing, ancillary functions such as call main components, linear electrical been rapid development of applications to further expand。 1.2 5 axle gearing processing and the rapid development of composite processing machine tools 5 axle gearing for the use of three-dimensional toroidal parts processing, the best available cutlery for cutting geometric shapes, not only smoothness high, and efficiency has been significantly improved. It is generally believed that between one Taiwan 5 axis machine tool efficiency can mean two different machine tools Taiwan 3 axle, and in particular the use of metric Danhuapeng frame materials for high-speed milling cutter Xixiaocuiying steel components, five axle gearing processing comparable three axle gearing processing play higher efficiency. But for the past five axle gearing digital systems, mainframe structure complex reasons, its price higher than the 3 axle gearing digital machine several times, with great difficulty programming techniques, constraining five axle gearing machine tools development。Because of the emergence of the current main axis, which achieved 5 axle gearing processing complex structure greatly simplified the first principal axis, the difficulty and cost 43 of manufacturing significantly reduced, the price gap between digital systems。 So for the first type of composite main compound 5 axis machine tools and materials processing machine tools (including five face processing machine tools) development。 In EMO2001 exposition, the new Japanese-aircraft machine tool processing five face a complex proposition first, achievable four vertical plane processing and the processing of arbitrary angles, making five noodle processing and 5 axis in the same processing can achieve Taiwan machine tools, but also to achieve more coverage and do cone Kong processing. German companies DMG display DMUVoution series processing centres in the next five face a Zhuangga processing and five axle gearing processing, or by imparting CAD/CAM system control directly or indirectly controlled。 1.3 intelligent, open, network-based digital systems development as a major contemporary trends 21st century digital equipment will be fairly intelligent systems, intelligent content in the digital systems, including all aspects : in pursuit of processing efficiency and the quality of intelligent processing, such as processing of self control processes parameters automatically generated； To enhance the driving performance and the intelligent use of convenient connections, such as former fed control, electrical parameters purpose computers, automatic identification load automatically selected models, from the set； simplify programming, simplifying operational intelligence, such as intelligent automatic programming and intelligent use of computer interface； There are diagnostic wisdom, intelligence surveillance aspects, convenient diagnostic and maintenance system。 Networked digital equipment is internationally renowned 44 machine tool fairs in the past two years a new bright spot. Digital networking equipment will greatly meet production lines, manufacturing systems, manufacturing enterprise information integration needs, but also create new models such as the ability to achieve manufacturing, virtual enterprises, and the global manufacturing base module. And some famous numerically controlled machine tools and digital systems manufacturing company in the past two years have introduced new concepts and prototype relevant, such as in EMO2001 Show, the Japanese companies (intelligent production control center, as CPC)； Japan Machine Tool Company at the Great bay (it Plaza, in short it Plaza)； Germanys Siemens exhibition (open manufacturing environment, in short OME), and reflects the digital machine to the network processing development trends 。 2 pairs of digital technology and its development of basic industries estimate My digital technology starting in 1958, nearly 50 years of development experience can be broadly classified into three stages : The first stage is from 1958 to 1979, closed stage of development. At this stage, due to foreign technology and our basic conditions of the embargo restrictions digital technology more slowly. The second stage is in the states 65 and 75 and during the 85 - that the introduction of technology absorption and initially set up the system domestically stage. At this stage, due to the reform and opening up and national attention, and research and development to improve the environment and the international environment, our digital technology research and development and in terms of products made in China has made considerable progress. The third stage is in the states 85 and later the Ninth Five-Year Plan period, namely, the implementation of the industrialization of research, market competition stage. 45 At this stage, the industrialization of Chinas domestic digital equipment has made substantive progress. In the Ninth Five-year Plan period, numerically controlled machine tools made in Chinas domestic market share amounted to 50%, with domestic digital systems (universal type) also reached 10%. Throughout my nearly 50 years of digital technology development process, particularly through four five-year plan to tackle difficult problems, on the whole achieved the following results. a. Laid the foundation for the development of digital technology, basic grasp of modern digital technology. Although China has basically mastered from digital systems, servo-driven, digital servers, special plane and its component parts based technology, which has carried out most of the technical basis for the development of commercialization, some technologies have commercialization and industrialization. b. Initially formed a digital industrial base. Commercialization of research results and in part on the basis of technology, such as the establishment of a Central China digital, aerospace, digital production system with production capacity of the digital factory. Lanzhou electrical plants, a number of Central China digital servo systems and servo electrical production plant and the Beijing No. 1 Machine Tool Plant, Jinan one of a number of numerically controlled machine tools factory mainframe production plant. These production plants shape our digital industrial base c. Created a digital research, development, management talent base 3 pairs of digital technology and industrial development of the strategic thinking 3.1 strategic considerations China is biggest in the world, the transfer of industries to 46 maximize the receiving end rather than the back-end transfer, it is necessary to have advanced manufacturing core technology, or in a new round of international industrial restructuring, the manufacturing sector will further our empty core. Our resources, the environment, the market price for the exchange may be the only new world economic pattern of international processing center and assembly center and not grasp the core technology manufacturing center, this will seriously affect the development of our modern manufacturing process. We should stand on national security strategy to digital technology and industry, first from the social security perspective, because our manufacturing sector is the largest employment sector, the development of the manufacturing industry not only to improve the peoples living standards, but also alleviate the pressure of my employment, social stability； Second, from the national security perspective, Western developed countries as the highly sophisticated digital products are strategic material for our country to achieve the embargo and restrictions, Toshiba incident and the Cox Report is the best example。 3.2 Development Strategy From the basic national conditions of our perspective to the strategic requirements of national economic and market demand-oriented in order to enhance our overall manufacturing equipment industry competitiveness and industrialization level targeted by systematic approach, the choice to lead our early 21st century manufacturing equipment industry and the key technologies and support industrial development of technical support, as a supporting technology research and development content, and realize the old-style development of manufacturing equipment industry Stressing market demand-oriented, end-to digital products 47 to whole sets (such as a large volume of digital lathe, milling machine, high-speed high-precision high-performance digital machine, a typical digital machinery, key industries, key equipment, etc.) to digital industry. Focus on resolving the digital systems and related functional components (digital servo systems and electrical, high-speed power line system and the new equipment annex) reliability and the scale of production. There will be no lack of high-reliability products scale； No scale can not be cheap and competitive products； Of course, the scale of Chinas digital equipment is not difficult to have finally seen the light of day。 in high-tech equipment, to emphasize industry, academ