马铃薯种植机开沟培土装置的设计论文(编辑修改稿)

马铃薯种植机开沟培土装置的设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

正常投薯的前提下，铲面不宜过高，过高容易拥土，且增加前进阻力。 取 H 为 160～ 250mm。 阶台高度 H1：阶台高度影响深施化肥后的自然回土时间与种肥间层厚度。 为保证种间层为 40～ 50mm，取 H1为 70～ 80mm。 脊线曲率半径 R：为使入土性能好，结构紧凑，脊线曲率半径 R取 300～ 350mm。 开沟阻力分析 开沟阻力除了与开沟器的几何参数有关外，主要与土壤的物理机械性质、土壤水分有关。 其 中，土壤质地、土壤坚实度、土壤水分影响较大。 从开沟器的形状看，它前面有一定的磨刃，把它叫做开沟器的楔刃，而其它部分称作开沟器的侧刃。 在工作过程中，开沟器的受力如图 41 所示。 Kostritsyn把剪切失效和土壤与金属间的摩擦这些因子作为建立力学的基础，建立了开沟器的力学模型。 他认为，作用在开沟器上的力可以分解成若干分力，而这些分力一定平衡，从而得出： 图 31开沟器的作用力 321 PPPP  （ 31） 式中 P—— 作用在 开沟器 的总阻力（ N）； P1—— 作用于楔刃的法向力引起的阻力分量（ N）； P2—— 作用于楔刃的切向力引起的阻力分量（ N）； P3—— 作用于 开沟器 侧刃的切向力产生的阻力分量（ N） ； P 2sin21 NP  2cos22  NP  13 2NP 图 32作用于开沟器上的各力 分力 在图 31 中， N表示法向力， T表示切向力。 其中，切向力可以用法向力表示，而摩擦力是切向力的来源。 图 32所示为阻力被分解成水平分力，结果方程（ 3－ 1）可以写成：  122c o s22s in2 NNNP （ 32） 式中  —— 开沟器的楔角 ， Kostritsyn 的研究表明，最小的切削力出现在楔角 为45176。 ～ 55176。 时，所以， 45。  —— 滑动摩擦系数；将其作为视在系数，应更为精确，土壤类型为黄绵土时， =~， 这里取  =。 N—— 楔刃上的法向力（ N ）； N1—— 侧刃上的法向力（ N ）。 根据推断，这些法向力来自于土壤的变形阻力， Kostritsyn 确定了这种阻力的大小： 11FKN (33) （ 33）式中 K1—— 变形比阻； F1—— 开沟器楔刃的面积， 经测量： F1= cm2。 221 FKN  （ 34） 式中 K2—— 土壤的比压（ kg•cm2）； F2—— 开沟器侧刃面积，经测量，当最大开沟深度为 20cm 时，地表层以下侧壁的面积为 K1与 K2的差别，在 于工作部件运动停止时 K1变为零；而即使在开沟器停止运动时，K2继续压 开沟器 的侧刃，它反映了土壤的复原弹性特性。 根据方程 （ 33） 和 （ 34） ，方程 （ 32） 可改写成：  221111 22c o s22s i n2 FKFKFKP （ 35） 其中，切刀的  、 F F2和  的值是确定的，仅 K1和 K2是未知数。 引入了由于 开沟器 使土壤变形而产生的比阻和比压的概念后， Kostritsyn 计算了由一给定的 开沟器 产生的土壤变形量：    2c o s2m a x SL （ 36） 式中 S—— 开沟器的厚度 ， 取 cmS 6 ；  —— 土壤与金属的摩擦角；土壤对钢的摩擦角在 26176。 ～ 42176。 之间，取  ；  —— 开沟器的楔角 ，取 45 ； Lmax—— 最大变形量。 土壤沿楔刃的变形量从尖端为零变化到 Lmax，因此土壤的平均变形量 Lo可根据下式计算：    2c o s420 m a x SLL O （ 37） 代入数值计算得 cmLO 。 结合图 33，由已知条件可以大致确定 K1和 K2，取 K1＝ 2， K2＝。 将所有已知量代入公式（ 32）中，求 得： kgPPPP 9 3  取 smg  ，则开沟器受到的总阻力： NPgF 5  图 33 比阻 K1 和比压 K2 以及相应的平均土壤变形之间的关系 开沟器铲柄强度校核 开沟器工作时主要受到水平方向的土壤力。 其上端通过安装座、 U型卡与主梁架相互连接，可以等效为固定联接，经理论估算得该开沟器的开沟阻力 R 为 2862N，弯矩为 M。 =RL=1862 = m。 开沟器铲柄选用 45 号钢，由于其抗压强 度大于抗拉强度，故只需计算抗拉强度，通过弯矩分析， A截面为危险截面。 开沟器铲柄截面为矩形， (hb) 为 =65mm25mm ,截面的抗弯截面模量为 M P 8 6 0WMm101 . 0 66 0 . 0 6 50 . 0 2 56bhWz5ZAm a x3522 由于 45 号钢调制处理厚的屈服强度为 350MPa。 而计算得 A 截面的抗拉压力为350 MPa，可知设计是安全可靠的。 图 29 开沟器铲柄的校核 第四章 覆土器 覆土器类型的选择 覆土器用于中耕作物的行 间 覆土和 覆土 灌溉，是作物后期管理一 项重 要的 农业 技 术 措施。 当 作物 长 到一定高度 时 ，在行 间将 已 经 疏松 的土壤培至作物的根 茎 部，行 间则 形成 沟垄。 覆土器体所完成的 工艺过 程 应 不同于犁体，所以其 设计 方法在某些方面也不相同，但与犁相同 点 是其 结 构基 础 都 为 成 对配 置的三面楔。 为减 少土壤水分蒸 发，应减 少翻 转 及底层 土壤翻 转 到地面。 常见的覆土器有壁式、圆盘式和旋 转 式三种，如图 214 所示。 覆土板式覆土器是利用土壤沿覆土板侧向滑移覆土的。 工作时两块覆土板自两侧向种行覆土。 覆土铲主要用来松动下层土壤，它的特点是松土时不会把下层土壤移到上层，这样便可防止水分蒸发，并促进植物根系的发育。 故本设计采用覆土板式覆土器。 a) 壁式 b)圆盘式 c)螺旋式 图 214 覆土器常见类型 覆土器的组成 覆土器由铲尖、分土板、覆土板。 铲柄等部分组成，如图 215 所示。 铲尖切开土壤，使之破碎并沿铲面上升，土镶升至分土板后继续被破碎，并被推向两侧，由覆土板将土壤培至两侧的种行。 覆土板一般可进行调节覆土板下倾角及两覆之板的前开度，以适应植株高矮、行距大小以及原有垄形的变化。 覆土器的铲尖如图 216 所示、在垄间松土时，由于工 作表面力凸曲面（外感近似三角形），工作时土壤沿凸面上升而被破碎，然后从犁铲后部落入垄沟，且土层上下基本不乱。 图 215 覆土器 图 216 覆土器 铲柄的类型和设计 铲柄用于安装覆土器并将其固定在中耕机架上。 铲柄是可拆卸的零件，当覆土器磨损时能迅速方便地拆换。 本设计采用刚性铲柄，用 45钢制造，下部弯成一定曲度，其前端呈尖缘，具有切草作用。 图 217 覆土铲铲臂 覆土器工作面的设计 铲铲柄的外形特点可用四个尺寸表 示，即 :伸出长度 L、弯曲半径 R、铲柄高 H 和铲柄横截面 δb ，如图 217所示。 柄高 H： 670nn 铲柄横截面 δb ： 67mm25mm 弯曲半径 R：   c ossin lHR R 115mm 式中 l—— 铲柄直线段长度； α —— 入土角。 伸出长度 L：   c os)s in1( lRL 148m 图 218 垄行断面 确定工作部件 设计 依 据时 ， 设 ：⑴ 将土 壤按已定 沟底宽 度切 开 ，并 向两侧， 在此 过 程中土壤 产 生破碎。 ⑵使土壤沿 两侧 向后 倾 斜 运动 上升 ，达到预 定 沟边时 ，推向 垄 中心，使土壤按自然止休角形成要求的 垄 行。 覆土工 作面的 参数 由覆土 时 所形成的 垄 行 断 面尺寸确定 ,如图 218 所示。 主要 参数为 行距 L 通常 为（ 60～ 70cm）。 沟底宽 一般 为 10～ 11 mm， 垄顶宽 一般 为 1a（一般为 8～ 12cm），垄顶宽 0a （一般为 8～ 12 cm），沟底至垄顶总高 h，覆土深度 1h ，垄高 0h ，垄壁土壤自然休止角  （一般为 40176。 ～ 50176。 ）。 设 V0为覆土起垄台所需的土壤断面： 0000 )( hctghaV  工作部件由沟内挖出的土壤体积 V1应等于：  1 1 0 0( ) ( )V a h h ctg h h    V1应 V0与相等，但是土壤经工作部件。