丘陵山地薯类收获机设计本科毕业论文(编辑修改稿)

丘陵山地薯类收获机设计本科毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

升运链式，连杆间隙小于一般薯块的最小特征尺寸，土薯混合 物在抖动器的作用下分离，土坯破裂落到地面上，薯块随着升运链上升到尾端落到疏松的土壤表面。 可在保证分离率的同时，提高收净率、降低破损率。 结构特点 该方案设计的马铃薯收获机结构简单、分离效果明显、作业效率高、配套动力小，解决了配套动力不足的难题，便于在广大丘陵、山区推广使用。 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计（论文） 9 3 主要零部件设计 机架的设计 丘陵山地薯类收获机机架采用 钢件焊接而成，整体尺寸是通过拖拉机悬挂装置和挖掘铲工作宽度决定的。 图 31 机架结构简图 机架的尺寸确定 由于挖掘宽度在 500mm，所以机架的宽度应超过工作宽度的宽度应为 700mm～800mm，为了能使刀轴支撑架更好的连接，机架宽度取 750mm。 机架的总长度是通过收获后 马铃薯 蔓输送的路程和拖拉机动力输送过程中动力轴的位置确定的，为了能够达到更好的分离效果输送链选择长度为 660mm，拖拉机传递过程中二级带传动的中心距 a=760mm，拖拉机悬挂架的长度为 250mm。 机架总长度应在 L=660+760350=1890mm，因机架总长度应大于实际应用长度取 L=20xxmm。 机 架的高度应根据拖拉机悬挂架的拉杆高度H1=780mm 和动力输出轴离地面的高度 H2=510mm 确定的，机架离地面的高度为 280mm，取机架最高处到最低处的距离为 H=500mm。 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计（论文） 10 收获机的机架使用和调整 (1)功过拖拉机的的遥控杆控制悬挂架的升降，使机架达到工作状态。 (2)动力输出的遥控干控制动力的输出间接控制了集体的工作。 (3)调整工作的宽度是由机架动力轴上的套筒和刀轴的轴承座调整决定的。 (4)其 它 调整是通过机体上的调整螺母调整。 (5)机架上焊接的连接钢板应针对主要工作部件的中心位置确定。 挖掘铲的设计 由薯类作物的农艺特征可知 ， 薯类 主要 为起垄种植。 红薯多为单垄单行种植，马铃薯多为单垄双行。 薯类成熟块茎一般生长在 5～ 30cm的土层，块茎的生长宽度一般为 40cm左右。 因而设计旋挖刀的入土深度 可在 15～ 30cm内调整 [5]。 丘陵山地薯类收获机中 挖掘 铲采用弹性结构设计，该机构可增加挖掘铲的弹性变形，提高其使用寿命。 挖掘铲的选型 挖掘部分的作用是把薯类果实和土壤一起挖起，然后经过输送链分离清选。 对挖掘部件的要求如下：在尽量少挖取土壤的情况下挖净薯块；挖掘深度稳定不损伤薯块，并 可根据需要进行调整；挖掘铲应有较强的碎土能力，对粘重土壤保证土垡能顺利通过，以便为分离薯块中的土壤提供有利条件；要求挖掘部件的牵引阻力小，刃口的耐磨性好。 为满足上述要求，采用了组合式挖掘部件 [6]。 这种挖掘部件由三角平面多铲和铲架组成。 三角平面多铲直接与机架刚性连接。 三角平面多铲的铲面为平面，其结构简单，制造容易，且常用在链杆式挖掘机上。 一方面是减少铲尖与土壤的接触面积，达到减少阻力的目的；另一方面减轻机具前部重量，防止铲尖下陷。 多片铲在工作时发生局部磨损时，更换方便维修成本低。 因此，该机采用三角平面多铲 ，由三个三角平面铲组成，材料为 65Mn。 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计（论文） 11 铲刃夹角  图 32 挖掘铲参数及受力图 三角挖掘铲结构简单，制造工艺少。 被广泛的应用于马铃薯挖掘中。 铲面由三片挖掘铲组成，刚性的固定在铲架上，各铲之间留有滑草间隙。 挖掘铲的主要参数有：刃切口夹角  、挖掘铲与地面的夹角  、铲的长度 L、铲的宽度 B[7]。 如图 32所示。 选择挖掘铲刃口 夹角的值必须使杂草和茎秆都能滑离铲刃。 使茎秆滑离刃口的力如图 32（ d）所示，它必须满足下列不等式： 11111  tgRRR nnt  公式（ 3— 1） 式中 R1 — 作用于铲刃的阻力（ N）； 1 — 茎杆对钢的摩擦系数； 1 。 从图中可得到下列不等式： 111 2s in2c o s  tgRR  即： 1902    公式 （ 3— 2） 一般 2 取  55~45 ，该挖掘铲采用 100。 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计（论文） 12 铲面倾角  和铲体总长度 L 挖掘铲的倾角α和铲的长度 L可由图 32(b)的受力分析求得。 根据土壤在挖掘铲上的受力分析可建立如下平衡方程式： 0s i nc o s   GFP 公式 (3— 3) 0s i nc o s   PGN 公式 (3— 4) NF  公式 (3— 5) 式中 P — 沿着挖掘铲移动掘起物所需的力 (N)； N — 铲对土壤的反作用力 (N)； G — 铲面上土壤的重力 (N)； F — 土壤对铲的摩擦力 (N)；  — 土壤对挖掘铲的摩擦系数。 将式 (3)， (4)， (5)联立求解得：   GP GP  ar c tan 公式（ 3— 6）    tanGP 公式（ 3— 7） 挖掘铲的工作阻力不仅只是由于铲起的土壤沿铲移动而产生的，同时也是由切割土壤所造成的 [8]，若不考虑垄台沿着挖掘铲移动速度变化的影响，铲的总阻力可以用下面的关系式来表达：   KAGPPR  t a n1 公式（ 3— 8） 式中  — 土壤对钢的摩擦角； K— 挖掘垄沟的比阻系数 ( 2/mN )，轻质土壤 K=16000～ 20xx0（ 2/mN ）；中等轻质土壤 K=20xx0～ 24000（ 2/mN ）；中等坚实土壤 K=24000～ 3000（ 2/mN ） A— 挖掘垄沟的横截面积（ 2m ）。 铲的长度可由挖掘深度 h与倾角α计算，即： sin/hL 公式 （ 3— 9） 由农艺要求可知，挖掘深度 h=15～ 25cm时才能将马铃薯完全挖出，并不损坏马铃薯。 最后青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计（论文） 13 根 据各个公式得：铲的最大倾角α =25 ，φ =30 （中等轻质土），铲的最大长度为 49cm。 取 L=40cm；并可计算出挖掘铲在中等轻质土壤，挖掘最大倾角 25176。 时的最大挖掘阻力为3086 N。 单铲片宽度 B 当挖掘铲的  、  、 L选定后，下一步是确定铲宽。 设计要求取总宽度为 600mm，取单铲宽度 B为 160mm，则产片间隙为 10mm，挖掘铲的厚度为 5mm。 最后得到的挖掘铲的结构图，如图 34所示。 图 34 挖掘铲平面图 振动分离输送装置的设计 振动分离输送装置采用升运链式。 当被掘起的土垡、薯块及茎杆等向上输送时，在输送链的作用下， 土垡被疏松，土壤通过杆间隙筛出，薯块则被输送到侧向输送器。 为增强分离效果，在分离输送器上装有三星抖动器 [9]。 因此，链面在三星抖动器的作用下产生振动。 此时分离输送器链轮的链节不是作直线运动，而在某段时间内沿圆弧运动，这种抖动分离输送器相当于一个环形可移动的栅格筛。 三星抖动器由线速度一定的分离输 送器带动旋转。 作业时，位于前部的挖掘铲进入土层内将薯垄整个掘起，掘起土垡在平面铲的作用下发生劈裂破碎，然后输送到分离输送器上。 分离输送器杆条在向后运动的同时受抖动器作用而上下抖动，使大部分土壤变松并落到杆条链下部垄沟内，薯块则被顺利运送到尾部落到侧向输送器上。 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计（论文） 14 杆条参数的确定 一般马铃薯的块茎为扁圆、椭圆、圆、长筒等形状，为了研究方便我们统一采用长、宽、厚三个特征尺寸来描述块茎物 理机械特性，其中厚度尺寸是关键的一个尺寸。 分离输送器的杆条间隙如图 35所示， 图 35 杆间距示意图 从图中可以看 出下面的关系： dLL  1 公式（ 310） 式中： L — 杆间隙； L1 — 杆条间隙； d — 杆直径。 要使分离输送器达到筛分土壤保留薯块的目的，杆条间隙的设计应满足 1L  c(c为马铃薯最小特征尺寸 )的条件，即保证马铃薯最小特征尺寸大于枝条间隙，使块茎不至于在杆条间随土壤漏下。 据资料和实际测量，我国马铃薯块茎厚度尺寸大多在 3080mm之间，因此若取杆间距 L为 38mm，杆条直径为 10mm代入式（ 31）得杆条间隙为 28mm[10]。 抖动器参数确定及安装 为使薯块在分离输送器上能够分离并向上输送，必须确定抖动器的运动参 数，并正确安装抖动器。 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计（论文） 15 三星抖动器参数的确定 本设计中，抖动器采用三星抖动器，其结构如图 36，按照设计要求 [11]，分离输送 器的线速度为 m/s，即三星抖动器的线速度为 m/s，半径 r为 60mm，由  r ，30n 得 )/( n)/(255 srrn  所以抖动频率： Hzf  ，也就是说抖动器每秒钟抖动 次。 图 36 三星轮式振动分离装置 抖动器的安装 根据齐姆斯的研究，升运器的功率消耗与抖动器的位置有关，一般抖动器在距升运器前从动轮 ～ 的位置，升运器 消耗的功率比较小，因为在 ～ 的位置上最容易形成物料的堆积。 如果在这个位置上的震动发生的最多那么，整个升运器上的力就会降低，从而使功率消耗减小。 青岛农业大学机电工程学院本科毕业设计（论文） 16 4 传动系统的设计 动力传动的选择 动力传动是由动力 输出 轴通过 锥齿轮 传动传递给 带轮，再由带传动传递给输送链轮主动轴 [12]。 这种传递功率消耗小，传动稳定。 整个传动系统的总传动比为 ，其中锥齿轮的传动比为 ， V带的传动比为。 其中拖拉机的型号选择是根据总功率的大小决定的，对其工作和经济性都有影响。 通常对于长期联系运转，。