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葡萄埋藤機仿真模型的建立 機械12 1石斌指導老師 周嶺教授答辯日期 2012 05 28 目錄 葡萄埋藤機整體結構設計 1 葡萄埋藤機旋耕取土機構設計 2 葡萄埋藤機土壤輸送機構設計 3 裝配總圖及仿真動畫 4 傳動與換向機構設計 葡萄埋藤機整體機構的設計 1 1總體機構設計根據(jù)葡萄藤越冬埋土作業(yè)的要求 以及確定的農(nóng)藝要求 進行關鍵工作部件的設計 確定出總體結構 如圖1 整機主要由動力傳輸系統(tǒng) 旋耕取土系統(tǒng) 土壤輸送系統(tǒng)及萬向行走輪等組成 1 2傳動機構設計本機型設計的葡萄埋藤機旋土刀的旋轉(zhuǎn)半徑為318mm 機組配套使用的拖拉機功率為36 75kw 中間傳動換向齒輪箱輸入軸的輸入轉(zhuǎn)速為540r min 考慮到葡萄埋藤機刀軸 縱向輸土機構和橫向輸土機構都需要動力傳輸 故本文設計了 如圖2 動力傳輸系統(tǒng) 設計的動力傳輸系統(tǒng)主要分為三部分 第一部分 動力經(jīng)拖拉機輸出軸傳輸?shù)街虚g傳動齒輪箱 經(jīng)過錐齒輪 傳動軸傳給側邊傳動箱 側邊傳動箱經(jīng)過齒輪傳動傳遞給旋耕刀軸 第二部分 動力從側邊傳動箱上輸出軸經(jīng)過鏈輪 鏈條傳輸給縱向土壤輸送機構 第三部分 動力經(jīng)中間傳動齒輪箱的后輸出軸 在經(jīng)過傳動軸 鏈輪 鏈條傳輸給橫向土壤輸送機構 具體傳動方案如下 葡萄埋藤機傳動系統(tǒng)示意圖 工作原理 1 3工作原理工作時旋耕取土機構對土壤進行疏松打碎 土壤在旋耕取土機構旋土刀與集土鏟的配合下沿集土鏟的方向拋送到縱向土壤輸送機構中 縱向土壤輸送機構在傳動鏈條的帶動下高速旋轉(zhuǎn) 將旋耕取土機構拋送的土壤輸送到橫向土壤輸送機構中 橫向土壤輸送機構在中間齒輪箱后輸出軸的帶動下 將土壤均勻的拋灑在待埋藤的葡萄藤上 一次完成葡萄藤越冬埋土的全過程 旋耕取土機構設計 旋耕刀軸與集土鏟 葡萄埋藤機工作時 旋土刀在拖拉機動力輸出軸的帶動下一邊高速旋轉(zhuǎn)切削土壤直線前進 土壤在旋土刀和送土鏟的作用下被均勻的打碎并沿著送土鏟向后拋送 2 1旋土刀的設計與排列方案的選擇2 1 1旋土刀的設計要求 1 旋土刀旋土深度要大 2 旋土刀具有拋土功能 3 旋土刀工作時能耗小 4 旋土刀組布局要合理合理的旋土刀布局可以減小機組的側向力 增加旋耕取土部件向后拋送土壤的能力 減小動力消耗 彎形刀示意圖 2 1 2旋土刀的結構設計旋土刀是旋耕取土機構的主要工作部件 旋土刀片的形狀和參數(shù)對旋耕取土機構的工作質(zhì)量 功率消耗影響很大 旋土刀片可分為鑿形刀 彎形刀 直角刀和弧形刀 根據(jù)四種刀的不同形狀和參數(shù)特性 工作狀態(tài) 從動力消耗和旋耕拋土的要求出發(fā) 本課題選用彎曲形式的旋土刀 其刃口曲線方程如下 式中 刀刃起始工作半徑 cm 為比例常數(shù) 為位置度 極角 2 1 3旋土刀片的排列方案旋土刀片的排列方式有單螺旋排列 雙螺旋排列 星星排列 對稱排列等 均應滿足機組碎土性好且刀軸受力均勻 但按照一般的雙頭螺旋排列方案經(jīng)試驗表明機組前面土壤擁堵嚴重 動力損耗大 考慮到目前葡萄園種植行距允許拖拉機通過的功率及葡萄埋藤的要求 本課題采用四條螺旋排列的方式且螺旋線左右旋土刀對稱分布 保證了所有旋耕的土壤都被拋送到后面的輸送帶上并有效地解決了土壤擁堵問題 旋土刀排列示意圖 2 1 4旋耕機刀軸的設計葡萄埋藤機要求取土量大 故應該增加旋耕刀的取土深度 增大旋耕刀的半徑或者加大旋耕刀軸直徑都能增加取土深度 但是加大旋耕刀半徑容易造成旋耕刀的疲勞與斷裂 而通過增加旋耕刀軸的直徑的方法來間接加大旋耕刀的回轉(zhuǎn)半徑有效地解決了這一問題 常用旋耕機刀軸直徑是70 80mm 為了增加旋耕取土機構的取土深度 本課題采用直徑為146mm的刀軸并進行了強度校核 旋耕刀軸三維結構圖 2 1 5集土鏟的設計集土鏟主要有弧形鏟和左右側板組成 側板負責將旋松的土壤收攏 弧形鏟負責鏟土并向后拋送 旋耕刀旋土寬度為100cm 最大深度為20cm 弧形鏟需及時將土鏟走防止土壤在旋耕刀作用下發(fā)生繞流設計高度為24cm 為保證土壤全部收攏 側板設計為向兩側張開且底部加開20cm高的坡口以減小機具的行走阻力 旋耕取土機構 土壤輸送機構設計 3 1整體機構設計土壤輸送機構是葡萄藤越冬埋土的直接執(zhí)行者 它將土壤輸送到葡萄藤上完成葡萄藤的越冬埋土工作 它的工作性能直接關系著葡萄藤越冬埋土的質(zhì)量 本文設計的土壤輸送機構 包括橫向土壤輸送機構和縱向土壤輸送機構 為了承接旋耕取土機構和橫向土壤輸送機構之間的土壤輸送 縱向土壤輸送機構設計成傾斜式 為防止輸送物料時由于傾角導致物料下滑本課題在縱向輸送帶上安裝了12個送土板 防止土壤滑落且便于土壤拋送 3 2縱向輸送機構設計3 2 1橡膠輸送帶的設計3 2 2輸送輥及定位塊的設計3 2 3送土板的設計 縱向土壤輸送機構 橫向土壤輸送機構 輸送帶的設計 考慮到橡膠輸送帶的轉(zhuǎn)速和載荷 本課題對輸送帶進行了設計 1 輸送帶帶寬的確定帶寬的確定取決于帶速和生產(chǎn)率 生產(chǎn)率按ISO5408計算方法即 Q AvK式中 Q 生產(chǎn)率 m3 s v 帶速 m s K 運輸機傾角影響系數(shù) A 膠帶上物料最大斷面積 代入數(shù)值得出膠帶上物料最大斷面積 通過查表和本機組的實際情況 本文縱向土壤輸送帶設計寬度為110cm 橫向土壤輸送帶設計寬度為55cm 2 輸送帶的強度對帆布層的普通輸送帶計算其層數(shù)式中Z 輸送帶層數(shù) F1 穩(wěn)定工作情況下輸送帶最大張力 b 帶寬 mm 輸送帶縱向扯斷強度 N mm 層 n 安全系數(shù) 按DTll型推薦值參考 對棉帆布輸送帶n 8 9 對尼龍 聚酷帆布帶n 10 12 本文設計的輸送帶選用的帆布為4層棉帆布 帶厚為8mm 輸送輥的設計 本課題設計的輸送輥中間帶有梯形槽以防止輸送帶在高速旋轉(zhuǎn)下發(fā)生跑偏并且在輸送帶上有與其配套的定位塊 工作時橡膠定位塊卡在梯形槽中隨著輸送輥旋轉(zhuǎn)給橡膠輸送帶定位 從而防止輸送帶的跑偏現(xiàn)象 為了防止輸送帶跑偏 在輸送輥帶動橡膠輸送帶旋轉(zhuǎn)過程中至少有一個橡膠定位塊始終在輸送輥的梯形槽中 即定位塊在輸送帶上的間距S小于輸送輥半周長時滿足定位塊始終在輸送輥中起定位作用 即其中 輸送輥直徑D 140mm將數(shù)據(jù)代入公式得故當S 219 8mm時定位塊始終起到定位作用 本課題設計定位塊的間距為150mm 輸送帶 輸送輥 傳動系統(tǒng)設計 本課題設計的旋耕刀軸和縱向輸土機構采用側邊傳動使得旋土刀能夠在刀軸上滿幅工作 減小了葡萄埋藤機旋耕取土部件的動力消耗和土壤的堵塞 使得旋耕取土部件拋送的土壤均勻細膩 為了增加旋土刀的旋轉(zhuǎn)半徑 側邊傳動箱體采用三級齒輪傳動 使上輸入軸與下輸出軸之間的垂直距離達到640mm 傳動機構設計 總裝圖 ThankYou