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長 春 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）紙
雙圓開溝機開溝工作裝置設(shè)計
[摘要] 開溝機在國外已廣泛應(yīng)用，我國除極少數(shù)引進國外的連續(xù)式開溝機外，國產(chǎn)幵溝機投入使用的較少。近年來，我國幵溝施工工程的規(guī)模越來越大，如基礎(chǔ)建 設(shè)施工幵溝、光纜、電纜、管道鋪設(shè)等方面都面臨著巨大的幵溝工作量。特別是 在農(nóng)業(yè)工程領(lǐng)域，果樹施肥、農(nóng)田開溝、蔬菜園幵溝，都是用工量很大的作業(yè)， 我國幾乎都用人工完成。果園、農(nóng)田、蔬菜園等作業(yè)對象體現(xiàn)出地表不平整、有 雜草、樹枝及石塊、地下有樹根等特點，幵溝條件比較惡劣，一般開溝機難以適 應(yīng)。因此研制適合我國土壤情況的開溝機，對提高開溝的效率、減少人力和物力 資源的浪費、提高勞動生產(chǎn)率有重要意義。
開溝機的開溝裝置是其關(guān)鍵部件，而刀片是影響幵溝質(zhì)量、功耗和振動等的重要因素，因此有必要對開溝裝置及刀片結(jié)構(gòu)進行深入的研究分析。本文以開溝置為研究對象，以功耗低、適應(yīng)性強和可操作性好為目標，研究了一種適用于 果園、農(nóng)田、蔬菜園等環(huán)境、滿足農(nóng)藝要求的雙圓盤開溝機 。論文主要工作包括；
1、系統(tǒng)分析了國內(nèi)外開溝機的發(fā)展現(xiàn)狀、（在農(nóng)業(yè)機械等領(lǐng)域的應(yīng)用和雙圓盤開溝機的現(xiàn)狀基礎(chǔ)上研究，確定了開溝機為雙圓盤開溝機。根據(jù)工作環(huán)境、 農(nóng)藝要求以及動力學(xué)分析結(jié)果，確定了溝寬、溝深、整機前進速度、生產(chǎn) 率、切土阻力、切削功耗、總功耗、比功、切削厚度等基本參數(shù)和整機的總方案。
2、開展了鏈式幵溝機結(jié)構(gòu)設(shè)計和試制。該機由掛接機構(gòu)、傳動機構(gòu)和開溝裝置等主要部件組成
3、系統(tǒng)幵展了雙圓盤開溝機的運動學(xué)與動力學(xué)分析，分析確定了影響開溝機刀片的切削阻力和切土功耗的要素，包括該機前進速度、幵溝裝置與水平面之間的夾角、等因素。
[關(guān)鍵詞] 雙圓盤開溝機 設(shè)計
Ditching machine ditching DOT Working Device
[Abstract] Ditching machine has been widely used in foreign countries, except a few of the continuous introduction of foreign ditching the machine, made Jian groove machine into use less.In recent years, China Jian ditch the increasing scale of construction projects, such as infrastructure construction Jian ditch, cable, cable, plumbing, etc are facing huge Jian ditch effort.Especially in the agricultural engineering field, fruit trees fertilizer, farm ditch, ditch Jian vegetable garden are a great amount of labor work, almost all of our labor to complete.Orchards, farms, vegetable gardens and other objects reflect the work surface is not flat, there are weeds, tree branches and rocks, roots and other underground features, Jian channel conditions are poor, difficult to adapt the general ditching machine.Therefore the development of soil conditions for trenching machine, to improve the efficiency of Jian ditch to reduce the waste of human and material resources, improve labor productivity is important.
Ditching machine ditching device is its key components, and the blade is the quality of Jian ditch, power consumption and vibration of the important factors, it is essential to the structure of ditching device and the blade depth research and analysis.In this paper, ditching set to study, and low power consumption, better adaptability and maneuverability as the goal of which is suitable for orchards, farms, vegetable gardens and other environments, to meet the agricultural requirements of the two-disc trencher.Study include;
1、the system analyzes the current development ditching machine at home and abroad (in the field of agricultural machinery and other applications and double-disc trencher on the basis of the status determined for the two-disc ditching machine ditching machine. According to the workenvironmental, agronomic requirements and kinetic analysis to determine the groove width, Goushen, machine forward speed, productivity, soil cutting resistance, cutting power consumption, the total power consumption, specific energy, cutting the basic parameters and the thickness of the total machineprogram.
2、launched a chain Jian groove machine design and prototype.Aircraft from the mount body, transmission and trenching equipment and other major parts.
3、show a double-disc system Jian ditching machine kinematics and dynamics analysis, analysis to determine the impact of ditching machine blade cutting resistance and cutting power consumption of the elements of earth, including the aircraft forward speed, Jian communication device and the horizontalthe angle between, and other factors.
[Key words] double disc trencher design
目錄
前言…………………………………………………………………………………1
第 一 章 概述……………………………………………………………………2
1.1 課題的意義……………………………………………………………2
1.2 國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀……………………………………………………3
1.3 課題硏究的基本思路、方法和內(nèi)容…………………………………4
1.3.1課題的基本思路和方法………………………………………4
1.3.2 課題的研究內(nèi)容………………………………………………5
第 二 章 雙圓盤開溝機的總體設(shè)計……………………………………………6
2.1 開溝器的主要功用…………………………………………………6
2.2 開溝器的技術(shù)要求…………………………………………………6
2.3 開溝器類型及特點……………………………………………………7
2.4 開溝器工作阻力與力平衡……………………………………………12
第 三 章 雙圓盤開溝機開溝工作裝置總體設(shè)計…………………………13 3.1機械化溝槽開挖技術(shù)分類…………………………………………13
3.2 三種技術(shù)方案的不足………………………………………………13
3.3 總體方案的確定………………………………………………………13
3.4 雙圓盤開溝機的基本結(jié)構(gòu)及工作原理……………………………14
3.4.1 圓盤直徑 Dp…………………………………………………15
3.4.2 圓盤夾角γ……………………………………………………15
3.4.3 聚點m的位置…………………………………………………15
3.4.4 開溝寬度b……………………………………………………16
3.4.5 雙圓盤開溝器參數(shù)……………………………………………16
3.5 材料的選擇………………………………………………………………16
3.6 熱處理加工工藝選擇……………………………………………………17
3.7 動力性能計算……………………………………………………………17
3.7.1 豐收—180型拖拉機的配套適應(yīng)性計算………………………17
3.7.2 拖拉機液壓提升能力計算………………………………………20
第 四 章 開溝的起落機構(gòu)………………………………………………………22
4.1 手桿式起落機構(gòu)………………………………………………………22
4.2 機械自動式起落機構(gòu)…………………………………………………22
4.3 液壓自動式起落機構(gòu)…………………………………………………23
第 五 章 安全保護裝置…………………………………………………………24
5.1故障報警器 ……………………………………………………………24
設(shè)計心得……………………………………………………………………………25
致 謝 ……………………………………………………………………………26
參考文獻……………………………………………………………………………27
共 Ⅱ 第 II 頁
前言
雙圓盤式開溝器體是各類谷物播種機的通用部件,因舊式開溝器體是鑄造件,造成谷物播種機整機重量大,道路運輸、田間作業(yè)困難.我廠近年一直在懸掛播種機上配置鋼制雙圓盤開溝器,重量輕一種由開溝器柄焊合、護圈鉚合、導(dǎo)種板焊合、圓盤鉚合和防塵蓋組成的雙圓盤開溝器。開溝器柄焊合包括開溝器柄、固定板和帶有左右螺紋的兩根軸，焊合時，兩根軸的軸線分別同軸孔軸線同側(cè)夾角為α且對稱配置，同時，兩軸軸線平面與包含軸孔軸線的縱截面夾角為β；圓盤鉚合則由圓盤、密封軸承和軸承座構(gòu)成。雙圓盤開溝器廣泛用于谷物播種機、中耕作物精密播種機上 ,是一種適應(yīng)性較好的通用型開溝器。雙圓盤開溝器一種由開溝器柄焊合、護圈鉚合、導(dǎo)種板焊合、圓盤鉚合和防塵蓋組成的雙圓盤開溝器。開溝器柄焊合包括開溝器柄、固定板和帶有左右螺紋的兩根軸，焊合時，兩根軸的軸線分別同軸孔軸線同側(cè)夾角為α且對稱配置，同時，兩軸軸線平面與包含軸孔軸線的縱截面夾角為β；圓盤鉚合則由圓盤、密封軸承和軸承座構(gòu)成。
第 1 章 概述
1.1 課題的意義
開溝機是工程機械的主要機種之一，廣泛應(yīng)用于農(nóng)田水利建設(shè)、通訊電纜及石油管線的鋪設(shè)、市政施工以及軍事工程的建設(shè)。幵溝機具有專用性強，設(shè)備投資少，可連續(xù)開掘，工作效率商等特點，特別是對于窄而深的溝渠，開溝機的優(yōu)勢更加明顯。開溝機尤其適應(yīng)于土質(zhì)較硬、施工場地狹小，人工無法幵挖而挖掘機等土方機械無法作業(yè)的地方。同時開溝機的施工成本低于挖掘機等土方機機械 的施工成本，甚至比人工施工還低而深受廣大施工單位的歡迎。
在國外，連續(xù)式幵溝機己經(jīng)使用的很普遍，地下公用設(shè)施施工都用專業(yè)開溝機，。在我國除極少數(shù)的單位引進國外的連續(xù)式幵溝機外， 國產(chǎn)幵溝機投入使用的較少。隨著生產(chǎn)建設(shè)全面啟動，幵溝施工工程的規(guī)模越來越大，如基礎(chǔ)建設(shè)施工開溝、光纜、電纜、管逍鋪設(shè)等方面都面臨著巨大的幵溝工作,特別是在農(nóng)業(yè)工程領(lǐng)域，果樹施肥、農(nóng)田開溝、蔬菜園開溝，都是很大的作業(yè)，我國幾乎都用人工完成。果園、農(nóng)田等的地表不平整，有雜草、樹枝及石塊等，地下有樹根，幵溝條件比較惡劣，都要用開溝設(shè)備完成，對提高開溝的效率、減少人力和物力資源的浪費、提髙勞動生產(chǎn)率有重要意義。
根據(jù)相關(guān)農(nóng)藝要求，所研制的開溝機必須滿足的技術(shù)指標為：每小時生產(chǎn)效率不低于80 m / h；幵挖深度大于30 cm、寬度30 cm,，溝寬和溝深可凋；配套柴油機 動力15至30馬力：溝槽必須一次性開挖成型，溝形完整且基本達到人工開挖的效果。
在我國許多地區(qū)(特別是南方)為排水防澇，許多農(nóng)作物的種植都有開溝作畦的農(nóng)藝要求。由于土質(zhì)及作物的差異，對溝型(溝的截面、形狀和尺寸大小)都有不同的要求、如在土質(zhì)較粘重的地區(qū)，特別是“水改旱”多采用探窄溝(溝寬一般為12-14厘米)，而在沙質(zhì)土壤地區(qū)，以及種植棉花、蔬菜、玉米等田地多采用較寬的溝幅(溝寬一般為30-40厘米)。而且為了防止溝壁由于風化作用而倒塌，一般都要求溝形上寬下窄，溝壁有一定坡度。
目前我國農(nóng)田開小型排水溝，畦作用開溝機大都采用旋耕機改裝而成，其中適合開較寬溝幅的開溝機有上海寶山彭浦農(nóng)機廠生產(chǎn)的IKS－35蔬菜開溝機，及上海川沙張橋農(nóng)機廠生產(chǎn)的IK-30A蔬菜開溝機等，這類開溝機的主要缺點是：
(1)、由于受旋耕機總體設(shè)計的限制，只能采用單圓垂直銑削方式，因而拋撒土性能不佳(拋得不遠，且撒土不均勻)；
(2)、由于旋耕機的總體設(shè)計工作幅度較寬，因此改裝為開溝機就顯得結(jié)構(gòu)很不緊湊，自重和鋼材消耗量大，造價高．
在油田建設(shè)中，經(jīng)常需要開挖井場界溝、管道溝及井場排水溝。從目前狀況看，引進國外的開溝設(shè)備不僅成本高，維修也不方便。國內(nèi)生產(chǎn)的開溝機分為鏵式開溝機和旋轉(zhuǎn)式開溝機兩種。鏵式開溝機是以鏵式犁體為工作部件的開溝設(shè)備，其機體笨重，工作時所需牽引力較大， 履帶式拖拉機牽引一次開溝成型，或一臺牽引開掘兩次。旋轉(zhuǎn)式開溝機的工作部件為旋轉(zhuǎn)刀齒，工作時利用拖拉機動力，驅(qū)動刀齒旋轉(zhuǎn)切削土壤開溝，與鏵式開溝機相比，這種開溝機牽引力小，適應(yīng)性強，作業(yè)質(zhì)量高，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，生產(chǎn)率低。目前國內(nèi)未見有生產(chǎn)與輪式拖拉機配套的的旋轉(zhuǎn)式開溝機。為此我們設(shè)計了雙圓盤旋轉(zhuǎn)式開溝機，與大中功率輪式拖拉機配套使用，具有機動性好、質(zhì)量輕、開溝尺寸大、溝型規(guī)范、拋土均勻等優(yōu)點，滿足了井場界溝開挖作業(yè)要求，同時可用于其它場所的地面開溝作業(yè)，是一種較為理想的地面工程開溝設(shè)備。
雙圓盤開溝機的經(jīng)濟效益顯著開溝質(zhì)量好 ，開出的溝，可窄到10公分，深達1.5米以上，且溝直、壁陡，人工和挖掘機無法開出這樣的溝； 質(zhì)量好，壽命長 。切削刀片和鏈條采用特殊材料與工藝制造，使用壽命長；較人工和挖掘機有更高的作業(yè)效率（是挖掘機的3-5倍）和經(jīng)濟 效益，特別在挖窄深溝的情況（埋管或埋電纜）下，該機的作業(yè)效果就更顯突出?！ ?
整機結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，維護容易。若配套的拖拉機沒有超低速檔（爬行檔），可對其進行改造，加裝超低速裝置。
1.2 國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀
從幵溝的機理上可以把開溝分為兩種：即犁式幵溝和旋轉(zhuǎn)幵溝。前者的工作部件不旋轉(zhuǎn)，直接由動力牽引，幵溝速度快、效率商，但一般深度較小，土壤硬 度不能太大，否則溝形難以保證；后者工作部件旋轉(zhuǎn)，稱為銑削式開溝，溝形規(guī) 整、適合各種上壤，但效率較低（査長流，2002^國內(nèi)外幵溝機主要有以下幾種: 犁式幵溝機、割盤式幵溝機、雙圓盤式幵溝機、回轉(zhuǎn)鏈式開溝機以及立式蜾旋式 幵溝機，按功率和幵溝大小又可分為自走式和手扶式等，種類較多。國外幵溝機的發(fā)展己有近五十年的歷史，以美國、原蘇聯(lián)、英國、法國、瑞 士等國家發(fā)展較快。國外廠商根據(jù)用戶的不同需求，可在幵溝機上配備多種工作 裝置，如推土板，鑿孔器，鋪纜器等。據(jù)統(tǒng)計，89年北美開溝機銷1：達8600臺， 90年美國幵溝機保有毋達到57700臺，國外開溝機用途廣、市場大(章崇任,2001), 且投入生產(chǎn)的開溝機多為回轉(zhuǎn)鏈式的，如圖1圖2所示。
圖1 手扶式開溝機 圖2 鏈式開溝機
我國七十年代屮期由天津工程機械硏究所和長春工程機械廠合作，硏制出我國首臺輪斗式開溝機。八十年代中期.三、四個廠家曾分別幵發(fā)了幾種開溝機械, 但山丁經(jīng)濟性和技術(shù)性等原因，未能使幵溝機在國內(nèi)全面推廣。直到二十世紀末, 天津工程機械硏究所開始新一輪幵溝機的研制，主要研制的是輪式開溝機和挖涂 機，研制出(3(260幵溝機和軍用挖淥機兩種開溝機械?，F(xiàn)代農(nóng)裝湖州聯(lián)合收割機有限公司引進芙國朽卯公司技術(shù)生產(chǎn)了 2440多功能田園機，采用回轉(zhuǎn)鏈式的結(jié)構(gòu)， 通過在其上裝配幵溝裝置實現(xiàn)田閌的幵溝，但是該機成本較高。
國內(nèi)外研制的幵溝機多采用回轉(zhuǎn)鏈式的結(jié)構(gòu)，鏈式丌溝機是一種連續(xù)開溝設(shè)備，結(jié)構(gòu)簡單，溝寬和溝深易于調(diào)節(jié)，因此應(yīng)用廣泛。鏈式幵溝機的幵溝刀片有多種形式，有用于巖石及高硬度土壤挖掘的子彈頭式、用于堅實 度髙的土壤及凍土的扁平狀刀具、用于北方凍土挖掘的形似刨刀的硬質(zhì)合金刀具及用于普通硬度上壤的杯形刀片。
1.3 課題硏究的基本思路、方法和內(nèi)容
1.3.1課題的基本思路和方法
從理論角度，以所研制的開溝機為對象，研究其工作機理，以動力學(xué)理論為基礎(chǔ)分析各種參數(shù)對鏈式開溝機工作性能的影響，研究刀片切土 的動態(tài)過程，深入分析刀片-土壤工作機理。
1.3.2 課題的研究內(nèi)容
1.雙圓盤開溝機總體參數(shù)的確定及主要工作部件設(shè)計.根據(jù)工作環(huán)境和農(nóng)藝要求，初定溝寬、溝深、整機前進速度、鏈速、生產(chǎn)率等，通過運動學(xué)和動力學(xué)分析，獲得幵溝機的切土阻力、切削功耗、總功耗、比功、切削厚度等參數(shù)，進行幵溝機主要部件掛接機構(gòu)、傳動機構(gòu)和開溝裝置等的結(jié)構(gòu)設(shè)計，完成整機的生產(chǎn)試制和土槽及田間功能性試驗。
2.雙圓盤開溝機的工作機理研究。系統(tǒng)幵展了幵溝機的運動學(xué)與動力學(xué)分析，分析確定了影響幵溝機刀片的切削阻力和切土功耗的要素，包括該機前進速度、幵溝裝置與水平面之間的夾角、刀片結(jié)構(gòu)形 式等因素。
開溝機是實現(xiàn)農(nóng)田基本建設(shè)的主要工具之一,用于開掘排灌渠道和帶狀造林溝。旋轉(zhuǎn)開溝機是60年代出現(xiàn)的一種連續(xù)挖土機械,適宜開挖梯形截面的農(nóng)用溝渠。由于它牽引阻力小,能均勻散開溝內(nèi)土壤,工作效率高,因而得到迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。前蘇聯(lián)、意大利、法國和德國等國家都有。
上世紀80年代,國內(nèi)研制出比較有代表性的大型圓盤開溝機、小型圓盤開溝機、鏈條開溝機、螺旋開溝機及拋土開溝犁等機型,并批量生產(chǎn).其中,生產(chǎn)使用較多的為前置式小型圓盤開溝機.但是這些開溝機存在功耗大、拋土不勻,在泥濘田地無法使用的問題,為此提出一種小型開溝機刀盤的新設(shè)計方案,并進行理論分析。
第 2 章 雙圓盤開溝機的總體設(shè)計
2.1 開溝器的主要功用
在播種機工作時，開出種溝，引導(dǎo)種子和肥料進入種溝，并使?jié)裢粮采w種溝。
2.2 開溝器的技術(shù)要求
1. 溝深一致，溝形整齊；
2. 不亂土層；
3. 種子在溝內(nèi)分布均勻；
4. 有一定的覆土能力；
5. 入土能力強，不纏草、不堵塞；
6. 結(jié)構(gòu)簡單，工作阻力小。
2.3 開溝器類型及特點
根據(jù)開溝器的入土角不同可分為銳角和鈍角二種。
開溝器入土角 a.鈍角式 b.銳角式
各種谷物播種機用開溝器結(jié)構(gòu)
各種精密播種機用開溝器結(jié)構(gòu)
1. 鋤鏟式開溝器為銳角型開溝器，工作時土壤在鏟前突起，兩側(cè)土壤受擠壓而分開，開溝器離開后土壤回落而覆蓋種子。
特點：結(jié)構(gòu)簡單、入土能力強、工作阻力小，a = 3 ~ 6cm，R= 30 ~ 65N /個，但易粘土和纏草，干濕土混雜，高速作業(yè)時播深不穩(wěn)。
2. 雙圓盤開溝器是鈍角型開溝器，由二個回轉(zhuǎn)的平面圓盤組成，在前下方相交于一點，工作時靠重力和彈簧附加力入土，圓盤滾動切割土壤并向二邊擠壓，形成V形種溝。工作平穩(wěn)、溝形整齊、不亂土層、斷草能力強。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸較大，工作阻力大。a=4~8cm，R=80~160N/個。
雙圓盤開溝器
a.普通雙圓盤開溝器 b.窄行雙圓盤開溝器
1.圓盤 2.導(dǎo)種板 3.導(dǎo)種管 4.開溝器體 5.拉桿
雙園盤開溝器具有整齊的溝形，有利于提高播種深度穩(wěn)定性，常用于精密播種。
3. 芯鏵式開溝器是銳角型開溝器，工作時先由芯鏵入土開溝，兩個側(cè)板向兩側(cè)分土形成種溝。開溝寬度大、入土性能好，但工作阻力大。a=6~12cm，R=200~800N/個。
4. 滑刀式開溝器是鈍角型開溝器，工作時滑刀在豎直方向切入土壤，刀后側(cè)板向兩側(cè)擠壓土壤形成種溝。特點是靠重力入土，溝深穩(wěn)定、溝形整齊、不亂土層，斷草能力強、工作阻力大。a＝5~10cm，R=200~400N/個。
1.拉桿 2.開溝器體 3.調(diào)節(jié)齒座
4.側(cè)板 5.底托 6.推土板 7.限深板 8.滑刀
2.4 開溝器工作阻力與力平衡
開溝器的工作阻力受多種因素的影響，如開溝器形式、結(jié)構(gòu)參數(shù)、開溝深度、土壤特性及播種機作業(yè)速度等。
單個開溝器工作阻力
形式
鋤鏟式
雙圓盤式
單圓盤式
滑刀式
芯華式
滑散式
開溝深度（cm）
3-6
4-8
4-8
4-10
5-10
2-4
平均阻力（N）
30-65
80-160
70-120
200-400
200-800
20-50
開溝器的受力平衡情況影響其人上性能從工作穩(wěn)定性。G為重力，P為牽引力，R為土壤阻力(包括溝底對開溝器的垂直支承力及其所產(chǎn)少的摩擦力)。按照土壤工作部件牽引平衡理論，當牽引線仰度α較大時，工作部件前部對溝底的壓力較小，故入土較淺；反之，則入土較深。由此，可以得知：改變開溝牽引點O的位置可以改變其入土士深度。O點位置較低或較為靠前時，重力G與阻力R的合力S與牽引力P構(gòu)成使開溝器向下入土的力矩，于是，開溝器入土深度增大；反之，則深度減小。當合力S與牽引力P作用在一直線上處于平衡狀態(tài)時，則開溝器深度不變，工作穩(wěn)定。
第 3 章 雙圓盤開溝機開溝工作裝置總體設(shè)計
3.1機械化溝槽開挖技術(shù)分類
現(xiàn)有機械化溝槽開挖技術(shù)基本分為三種：
一是用小型挖掘機開挖；
二是在大型拖拉機上安裝并拖動小鏈條作業(yè)；
三是圓盤式開溝機。
3.2 三種技術(shù)方案的不足
所述現(xiàn)有三種技術(shù)方案均存在不足：用小型挖掘機開挖下水道、溝壑、水渠等大型工程，效率高質(zhì)量好；但開挖預(yù)埋管道、電（光）纜用窄深溝，則大材小用，高炮射蠅；在大型拖拉機上安裝并拖動小鏈條進行挖溝作業(yè)，由于拖拉機輸出轉(zhuǎn)速較高，與鏈條的低轉(zhuǎn)速高扭矩不匹配，極易造成鏈條斷裂，且效率偏低。圓盤式開溝機是將發(fā)動機的轉(zhuǎn)動傳遞到安裝有刀具的直徑較大的圓盤上，通過圓盤的轉(zhuǎn)動實現(xiàn)挖掘。該圓盤裝置結(jié)構(gòu)是由柴油機驅(qū)動一系列帶、鏈條、鏈輪、渦輪減速機等減速來實現(xiàn)低轉(zhuǎn)速、大扭矩，從而帶動轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)開挖，整機裝配成本高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零部件更換頻繁，效率低下，僅適合開挖路邊等小量工程為宜。
3.3 總體方案的確定
鏈式開溝機工作原理：鏈式開溝機主要由傳動皮帶輪、傳動軸、變速齒輪箱、刀軸和機架構(gòu)成。開溝機主要是與拖拉機配套使用，并由拖拉機動力驅(qū)動工作來實現(xiàn)開溝。應(yīng)用范圍廣泛，結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、使用拆裝方便，開溝質(zhì)量好、效率高并具有開溝、碎伐、均勻排土一次完成的特點，適宜棉、麥、油菜等旱地田間開挖排水溝用。
工作原理：鏈式開溝機主要由傳動皮帶輪、傳動軸、變速齒輪箱、刀軸和機架構(gòu)成。開溝機主要是與拖拉機配套使用，并由拖拉機動力驅(qū)動工作來實現(xiàn)開溝。
應(yīng)用范圍廣泛，結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、使用拆裝方便，開溝質(zhì)量好、效率高并具有開溝、碎伐、均勻排土一次完成的特點，適宜棉、麥、油菜等旱地田間開挖排水溝用。
一種小型鏈式挖溝機，它包括有一固定在機架上的發(fā)動機，該發(fā)動機的輸出軸上通過皮帶輪傳動機構(gòu)或鏈輪傳動機構(gòu)分別與一中間軸和一液壓泵相連；所述的中間軸通過一鏈輪傳動機構(gòu)或皮帶輪傳動機構(gòu)與一鏈刀主軸相連，該鏈刀主軸上通過鏈刀主鏈輪相連著開挖用的鏈刀機構(gòu)；所述液壓泵的壓力油出口經(jīng)多路閥分兩路分別連通于液壓油缸和驅(qū)動橋上的液壓馬達，液壓油缸上的伸縮杠桿機構(gòu)與鏈刀機構(gòu)相連；所述的發(fā)動機輸出軸上通過皮帶輪傳動機構(gòu)分別與一中間軸和一液壓泵相連，所述的中間軸通過一鏈輪傳動機構(gòu)與一鏈刀主軸相連；所述的發(fā)動機輸出軸與中間軸相聯(lián)的皮帶輪傳動機構(gòu)上加裝有由手把、拉鎖裝置和張緊輪構(gòu)成的離合機構(gòu)，張緊輪靠近設(shè)置在皮帶邊上，并通過拉索裝置與手把相連；它具有結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，方便運輸；成本低，可靠性好的特點。
輪盤式開溝機工作原理，以旋轉(zhuǎn)的銑拋盤為主要工作部件開筑排灌溝渠的農(nóng)田建設(shè)機械。按結(jié)構(gòu)型式有雙圓盤式和單圓盤式兩種；按作業(yè)的方式則可分低速一次成溝和高速多次成溝兩種類型。
作業(yè)要求：雙圓盤式與單圓盤式區(qū)別：雙圓盤式旋轉(zhuǎn)開溝機有左右兩個對稱配置的銑拋盤。作業(yè)時，兩盤同時銑切和拋置溝渠兩側(cè)的土壤。單圓盤式旋轉(zhuǎn)開溝機只有一個銑拋盤，用以銑切溝渠一側(cè)的土壤，另一側(cè)傾斜安裝一把直切土刀，用以切出溝壁；切下的土壤落到銑拋盤上，同被銑拋盤切下的土壤一起拋出溝外，其結(jié)構(gòu)較雙圓盤式簡單，但牽引阻力較大。
工作應(yīng)用：旋轉(zhuǎn)開溝機所需牽引功率很小，因此可用較小功率的拖拉機開筑較深和較大斷面的溝渠，且溝形整齊，拋出的土能均勻地撒在溝的兩測，無需修整。但機器結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,同鏵式開溝機相比生產(chǎn)率較低,單位土方的能耗較大。銑切和拋置1立方米土壤約需0.15～0.45千瓦／小時。與旋轉(zhuǎn)開溝機配套的拖拉機需有超低速檔。
3.4 雙圓盤開溝機的基本結(jié)構(gòu)及工作原理
雙圓盤開溝器主要是由開溝器體、圓盤、圓盤轂、開溝器軸、防塵蓋和導(dǎo)種管組成。雙圓盤開溝器是由兩個傾斜旋轉(zhuǎn)的平面圓盤組成的，兩圓盤的交點聚在前方，入土角為鈍角，但由于兩圓盤與土壤呈線接觸，因此有較大的壓應(yīng)力，入土容易。兩圓盤傾斜的靠在一起，交點位于前下方，兩圓盤的夾角越大，開出的溝越寬，但工作阻力增大，且溝中凸起增高，溝不平。雙圓盤開溝靠重量和彈簧壓力入土，改變彈簧壓力可調(diào)整開溝深度。
工作時，圓盤滾動切開土壤，并將土壤推向兩側(cè)，溝底呈W形。雙圓盤開溝器由于自身重量大，一般開溝較深，需要開淺溝時可以添加限深器。圓盤開溝器開溝時不攪亂土層，能使種子均勻落于濕土之上并用濕土覆蓋。圓盤滾動，能切斷雜草和作物殘根，不易掛草喝塞土堵塞，適應(yīng)性強，工作可靠，并能進行告訴作業(yè)所以目前在機引播種機上廣泛采用，這種開溝器的缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，重量大，價格高，檢查，調(diào)整和保養(yǎng)都比較麻煩。
3.4.1 圓盤直徑 Dp
盤直徑常用范圍為300——380mm。圓盤直徑太小，易發(fā)生轉(zhuǎn)動不靈和擁土，增加阻力和工作質(zhì)量惡化等現(xiàn)象
3.4.2 圓盤夾角γ
圓盤夾角小，開出的溝寬小工作阻力小。但γ角過小，是雙圓盤之間的空間無法容納輸種管。常用的γ角為 9°-16°。
3.4.3 聚點m的位置
聚點m的位置主要取決于開溝寬度。據(jù)點位置越高，開出夠?qū)捲酱?，種溝中的尖越高，聚點位置越低，開出夠?qū)捲叫?，但會使土壤從聚點上面進入雙圓盤之間，造成圓盤夾土和堵塞，而且會使軸承磨損加快。如果用β表示聚點的高度，應(yīng)等于最大開溝深度為宜，又由于輸種管的直徑一般在20-40mm之間，一般β=55°-75°。
3.4.4 開溝寬度b
開溝寬度決定于夾角γ的大小和聚點的高度，可按下式計算：
b = Dp(1-cosβ)sin(γ/2)
雙圓盤開溝器開出的溝底有一凸尖。當γ角越大，m點越高時，凸尖就越大，溝底明顯的分成兩行。因此，將γ角增大到23°，m點提高，是一個開溝器內(nèi)播成兩行，兩行間距為65-75mm。
3.4.5 雙圓盤開溝器參數(shù)
圓盤直徑Dp為350mm，圓盤夾角為11°，聚點的位置β為65開溝寬度為
b = Dp(1-cosβ)sin(γ/2)
=350（1-cos65）sin(10/25)
=18mm
3.5 材料的選擇
用于農(nóng)業(yè)機械上的田間作業(yè)部件工作條件比較惡劣，常在潮濕或帶腐蝕性的環(huán)境中服役，經(jīng)常與土壤中砂石或農(nóng)作物中的磨料發(fā)生摩擦，同時還受到振動與沖擊。因此零件除需要足夠的強度、剛度和韌性外，還應(yīng)具備很高的耐磨性和較好的耐蝕性。所以選擇合適的材料對提高圓盤的性能具有至關(guān)重要的作用。通過對國內(nèi)和國外相關(guān)行業(yè)的分析了解，國內(nèi)目前主要采用的還是傳統(tǒng)的 65Ｍｎ鋼材料而國外除了奧拉利亞圓盤采用此材料外，John deere460圓盤和spanJD圓盤均采用的事特殊材質(zhì)鋼材料，所以應(yīng)該突破傳統(tǒng)的選材規(guī)則也采用特殊材質(zhì)鋼材料來進行圓盤的生產(chǎn)加工，然后進行合適的熱處理加工工藝，最后再對所制圓盤進行相關(guān)性能的測試，實驗總結(jié)其性能是否有所提高。
3.6 熱處理加工工藝選擇
在選擇制定了合適的材料方案后，想進一步地改善此種材料生產(chǎn)出的產(chǎn)品性能時，就要根據(jù)所需要達到的性能要求來定制合適的熱處理加工工藝路線，使生產(chǎn)出的圓盤產(chǎn)品能夠盡量達到所要求的性能。結(jié)合圓盤的田間丄作條件要求，就需要具有一定的硬度
和剛性，這樣一方面可以提高其切茬性能，另一方面也可以防止其在碰到較硬物質(zhì)時發(fā)生 崩裂、卷刃等失效情況；冋時，一定程度上也可以 人人提高其游命。所以，要結(jié)合這兩個性能要求定 制合適的熱處理工藝路線。
從進口John deere460160盤的金相顯微組織可以看出其為馬氏體組織，由于馬氏體組織具冇 較髙的硬度，碳質(zhì)量分數(shù)越高其硬度越高，但高碳 馬氏體由于過飽和度人，內(nèi)應(yīng)力高和存在李晶結(jié)構(gòu)， 所以硬而脆，塑性、靭性極差。伹是巾低碳馬氏體， 由于過飽和度小，內(nèi)應(yīng)力低和存在位錯亞結(jié)構(gòu)，則 不僅強度高，而且塑性、韌性也較好.。
通過對進口deere盤的分析，其除了表面存在 較薄一層脫碳層硬度稍微低以外，整體硬度比較均勻在HRC50左右，所以對圓盤進行整體熱處理加工， 而不是只是針對工作部位進行局部熱處理,這樣就 從整體提髙了圓盤的性能而不足僅僅只有局部性能的提髙。
所以，在除了圓盤本身的優(yōu)化設(shè)計參數(shù)外，選擇合適的材料和熱處理加工工藝足提高我國自主生 產(chǎn)圓盤性能的重要途徑。為此，故選擇特殊材質(zhì)鋼材料，同時制定合適的熱處理工藝路線使擾金相組織轉(zhuǎn)變成馬氏體組織，這足圓盎幵溝器國產(chǎn)化的一 條重要途徑。
3.7 動力性能計算
3.7.1 豐收—180型拖拉機的配套適應(yīng)性計算
動力的配套適應(yīng)性應(yīng)符合拖拉機的額定功率大于機具在作業(yè)中所消耗的功率這一原則,因此計算應(yīng)按以下兩步進行。
⑴ 機具在作業(yè)中要消耗的功率P1
作業(yè)中機具消耗的功率主要由圓盤刀切入土層及切斷秸稈消耗的功率P刀和開溝器在受牽引破土中消耗的功率P刀兩部分組成，驅(qū)動排種器和排肥器的功率較小，幾乎不予考慮。
a. 圓盤刀組消耗的功率P刀
借助圓盤式切碎器設(shè)計資料所提供的數(shù)據(jù)，每個圓盤刀切割的阻力Ni為：
Ni=q×s(kgf)
式中：q—比阻，即單位刃口長度上的切割阻力（kg/cm）,可取值為0.6kg/cm.
S—參加切割的圓盤刃口長度（cm）
對于本機：在圓盤入土8cm，盤直徑為￠400mm的情況下，可計算出參與切割的刃口長度S =37.7cm
代入有關(guān)數(shù)值，可得
Ni=0.6×37.7=22.6（kgf）
∵ 刀軸共安裝6只圓盤
∴圓盤刀組上所受總的切割阻力N為
i=22.6×6=135.6（kgf）
再根據(jù)功率求解公式：
P=Nv=Nrv=Pr
式中： υ---圓盤邊沿線速度(m/s)
r---圓盤半徑為r=200mm
ω---圓盤回轉(zhuǎn)角速度（弧度/ 秒）
n --- 圓盤轉(zhuǎn)速，這里為287.7r/min
并代入具體值，則可求得
P刀=135.6×0.2×287.7×3.14/30=900.3≈12.0（ps）
b. 開溝器消耗的功率P開：
開溝器克服土壤阻力所消耗的功率P按下式計算：
P=
υ行-機具行進速度(m/s),可按拖拉機一般正常作業(yè)速度（Ⅱ檔）1.4m/s計。
∵各開溝器所受工作阻力為
=kah
式中： k—土壤比阻，對未耕但經(jīng)過圓盤劃切的土壤地，取k=0.4kg/cm
a-開溝器迎土面寬度（cm）,設(shè)計值為5cm
h—開溝器入土深度（cm）,按要求h為10cm
代入各有關(guān)值，則
Fi=0.4×5×10=20(kg/f)
∴開溝器工作耗功P為
P==
c.機具在作業(yè)中實際消耗的功率P為：
P= P+ P=12.0＋2.23=14.23(ps)
⑵ 相應(yīng)于作業(yè)功率，拖拉機發(fā)動機應(yīng)具有的功率P：
拖拉機發(fā)動機的額定功率應(yīng)較作業(yè)消耗功率大一些，有所貯備，另外再考慮到動力傳輸?shù)臋C械效率，因此發(fā)動機應(yīng)具有的功率P發(fā)為：
P=α
式中：α—發(fā)動機貯備系數(shù)應(yīng)在1.05～1..1之間，現(xiàn)可按1.06計算
μ—發(fā)動機滾動阻力系數(shù)，對未耕地可取0.1～0.15，這里取0.12
η—機組總的機械效率，現(xiàn)在按0.9計
將各有關(guān)值代入公式，則：
P==17.7
⑶ 結(jié)論
計算結(jié)果表明18ps的豐收——180型拖拉機與本機具配合使用，動力恰當，滿足要求。
?
3.7.2 拖拉機液壓提升能力計算
⑴ 液壓提升臂具有的額定提升力：
在滿足輪式拖拉機操作要求的“懸掛農(nóng)具后，前輪對地面的壓力不得小于拖拉機自重20%”的前提下，下懸掛臂端所具有的額定提升力可按下式計算
F
式中：F—提升臂額定提升力(kgf)
G—拖拉機最小使用重量(kg)，豐收-180拖拉 機為1150kg
—拖拉機重心到后驅(qū)動輪軸心的水平距離（mm），豐收-180型拖拉機為685mm
L—拖拉機前后輪距離(mm)，豐收-180型拖拉機為1500mm
—無量綱系數(shù)，旱地用拖拉機取為0.08
—運輸狀態(tài)下懸掛桿外端至拖拉機驅(qū)動輪軸心的水平 距離(mm),經(jīng)測定本機l2=618mm,
代入有關(guān)數(shù)值后，得F為：
F=
=1161(kgf)
相對于下懸掛端的額定提升力F，液壓提升力F在鉛錘方向分力F
計算可得出為：
F ==≈2403(kg)
⑵ 機具處于運輸狀態(tài)，實際需要的液壓提升力F大小
cos30°=G
代入有關(guān)數(shù)值即得F為
F=
=
=1280（kgf）
⑶ 由①、②兩部分計算結(jié)果的對比分析可知：液壓提升臂的額定提升力遠大于使機具提升至運輸狀態(tài)所需要的提升力，故豐收-180型拖拉機懸掛2MBF-6型小麥免耕播種機提升能力完全可以得到保證。
第 4 章 開溝的起落機構(gòu)
播種機運輸時，必須將開溝器提起，工作時，徐下落至工作狀態(tài)。因此需要設(shè)置開溝器的起落機構(gòu)。對開溝器起落機構(gòu)有如下要求：
(1)在運輸位置時，開溝器升起的位置應(yīng)超過地輪支持面120mm以上。
(2)開溝器最大下降深度應(yīng)根據(jù)最大播深、地輪下陷深度和適應(yīng)地形的能力確定。一般應(yīng)低于地輪支持面120—150mm。
(3)在工作狀態(tài)時，前后列開溝器應(yīng)在同一水平面。工作中，因后列開溝器將增加前列開溝器的蓋土深度，前列開溝器入土深度可小于后列10—30mm。
(4)起落機構(gòu)必須靈活，工作可靠，調(diào)節(jié)播深準確方便。
(5)開溝器起落機構(gòu)有手桿式、機械自動式和液壓自動式三種形式。
(6)設(shè)計開溝器起落機構(gòu)時，必須要考慮開溝器從工作位置換到運輸位置時，應(yīng)使排種器傳動機構(gòu)在開溝器提升前脫開。當開溝器回到工作位置時，排種器傳動必須嚙合。
4.1 手桿式起落機構(gòu)
手桿式起落機構(gòu)常用于畜力播種機上。手桿端與方軸聯(lián)接，桿測嵌入弧齒板凹槽內(nèi)定位。升降臂一端固定在方軸上，另一端通過提升鏈與開溝器聯(lián)接。拉動手桿向后回轉(zhuǎn)，方軸及升降臂隨之轉(zhuǎn)動，通過提升鏈將開溝器提起。
提升開溝器需作用在手桿上的力以不超過200N為宜。手桿長度一般為800—1000mm。
4.2 機械自動式起落機構(gòu)
主要用于牽引式機力播種機上。起落機構(gòu)為四連桿機構(gòu)，利用機器前進時，地輪通過自動器的作用，使開溝器自動升起和下落。
將操縱手柄向后拉動，使?jié)L輪離開自動器（由主動圓盤、被動圓盤、拉力彈簧、和滾輪組成）的被動圓盤的圓槽。此時，被動圓盤內(nèi)的滾輪受盤內(nèi)彈簧拉力的作用，進入主動圓盤巢臼內(nèi)，使自動器兩圓盤結(jié)合。曲柄與地輪軸相連接，曲柄通過連桿與叉桿相連，當其旋轉(zhuǎn)時便帶動方軸轉(zhuǎn)動一角度，使開溝器升降臂提升開溝器，由工作位置變?yōu)檫\輸位置。當曲柄轉(zhuǎn)到上死點的位置時，滾輪拉力彈簧作用而進入被動圓盤的第二圓槽內(nèi)，使自動器的兩圓盤分離。分離后，地軸雖繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，被動圓盤和曲柄都保持不動。同樣，當再次拉動手柄，使?jié)L輪再次離開被動圓盤的槽輪，則開溝器便下落，由運輸位置變?yōu)楣ぷ魑恢谩?
開溝深度由手盤來調(diào)節(jié)。擰緊收盤，縮短曲柄連桿，使方軸向下轉(zhuǎn)動，升降臂隨之向下轉(zhuǎn)動，致使開溝器入土加深。反之，松退手盤，開溝深度變淺。
設(shè)計機械自動式起落機構(gòu)的各桿長度和位置時，可用圖解法。必須使前列和后列開溝器的升降臂長度相同，并在同一平面內(nèi)。
4.3 液壓自動式起落機構(gòu)
現(xiàn)代大型牽引式播種機都采用雙作用液壓缸操縱開溝器的起落機構(gòu)。
液壓油缸進油時柱塞外推，通過連桿和中間軸使升降方軸轉(zhuǎn)動，由升降臂提升開溝器。反之，柱塞回程，開溝器下降，并給以一定壓力使開溝器易于入土。此外，可通過液壓缸上定位套的調(diào)節(jié)，改變柱塞回程來控制開溝器的入土深度。有的播種機上，直接由液壓缸柱塞推動升降方軸旋轉(zhuǎn)，使開溝器升降。
第 5章 安全保護裝置
5.1故障報警器
主要是響鈴式排種故障報警器。
原理：正常工作時，動力經(jīng)方軸通過離合器傳動排種器排種輪轉(zhuǎn)動；當其受阻卡住不轉(zhuǎn)時，塑料銷釘被剪斷；離合器被動套不轉(zhuǎn)，裝于主動套上的彈片仍隨其繼續(xù)轉(zhuǎn)動，當彈片越過被動套凸耳擋片時，彈片振動，彈片上的錘將鈴不斷敲響。
故障報警器
1-鈴罩 2-彈片 3- 擊錘 4-離合器主動套 5-方軸
6-塑料銷釘 7-傳動板 8-離合器被動套 A-凸耳擋片
設(shè)計心得
畢業(yè)設(shè)計是高等學(xué)校本科教學(xué)計劃中非常重要的組成部分，是對學(xué)生在大學(xué)期間所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識、研究能力、自學(xué)能力、創(chuàng)新能力及其他綜合能力的檢驗，是教學(xué)計劃中最后一個綜合性實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，也是高校開展綜合素質(zhì)教育和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要途徑。鞏固和加強學(xué)生對多元學(xué)科理論、基礎(chǔ)知識與技能的綜合應(yīng)用能力的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力和科學(xué)研究能力，培養(yǎng)其嚴謹、求實的治學(xué)態(tài)度和刻苦鉆研、勇于探索的精神。
通過對本畢業(yè)設(shè)計的完成，我覺得有以下收獲：
1．系統(tǒng)地了解了做畢業(yè)設(shè)計和論文撰寫的具體步驟，從構(gòu)思到動手，由抽象到具體，無不需要按部就班，反復(fù)修改，條理清楚，思路清晰，循序漸進；
2．明確了撰寫論文的具體內(nèi)容，中英文摘要、關(guān)鍵字、正文、參考文獻，同時也清楚了發(fā)表論文應(yīng)具有的格式；
3．由于是做設(shè)計，從而使自己在很多問題上得到了獨立思考的機會，不再是以前的那樣去理解老師的思想，而是站在自己的立場上考慮該如何把自己事情講述的清楚；
4．在制圖的過程中，對已學(xué)制圖規(guī)則和標準知識進行了復(fù)習和鞏固；
5. 通過該畢業(yè)設(shè)計，使自己對機械繪圖有了更廣、更深的理解，比如說對焊接技術(shù)在繪圖中的表達等；
6. 經(jīng)過這幾個月的獨立學(xué)習和思考，使自己在許多方面都有了不小收獲，更加地豐富了自己的知識，最主要的是自己學(xué)會了如何單獨思考、處世，關(guān)鍵是掌握了怎樣學(xué)習的方法。
致 謝
本次設(shè)計是在劉曉杰教授的悉心指導(dǎo)與嚴格要求下進的。從設(shè)計（論文）的選題、方案的設(shè)計、具體的繪圖到論文撰寫的每個環(huán)節(jié)，都凝聚著導(dǎo)師的心血和汗水。導(dǎo)師嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、開拓創(chuàng)新的工作作風及對事業(yè)的奮進執(zhí)著精神，都將使我銘記在心，并時刻激勵著我不斷追求勇往直前。并且感謝馬世強老師和丁寧老師，在我能設(shè)計的過程中悉心指導(dǎo)。
再次，我還要特地感謝我的同學(xué)和朋友們。他在我們合作完成本設(shè)計的過程中給我了許多幫助和寶貴的意見。大學(xué)生活四年，我也非常感謝我的母校，她給我提供了良好的學(xué)習生活環(huán)境，從內(nèi)心深處深深的感激那些曾經(jīng)教導(dǎo)我的老師，讓我能順利的完成這四年的大學(xué)生活，還有我的同學(xué)和朋友們，感謝他們對我的幫助、支持與鼓勵，是你們陪伴我度過了大學(xué)這美好的時光，這將是我一生都無法忘卻的經(jīng)歷。將來步入社會，學(xué)會以誠待人，用心和各界人事交流。
值此論文完成之際，謹向所有關(guān)心、支持和幫助我的老師、同學(xué)和朋友表示最衷心的感謝！
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