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一種小型旋耕起壟機(jī)的設(shè)計(jì) （結(jié)構(gòu)圖請看現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備2010.4）

0前言

旋耕起壟機(jī)是一種深受農(nóng)戶歡迎的農(nóng)機(jī)具，廣泛應(yīng)用于蔬菜、花卉、烤煙等經(jīng)濟(jì)作物的種植中，它具有一次完成旋耕、開溝和起壟作業(yè)任務(wù)的特點(diǎn)，作業(yè)效率高，應(yīng)用前景好。本文針對廣東地區(qū)的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)了一種與工農(nóng)系列手扶拖拉機(jī)配套使用的、適合廣東地區(qū)經(jīng)濟(jì)作物種植特點(diǎn)和土壤條件的小型旋耕起壟機(jī)。江門市新會區(qū)新農(nóng)機(jī)械有限公司生產(chǎn)的金鳳牌工農(nóng)系列手扶拖拉機(jī)在廣東及海南地區(qū)的保有量近25多萬臺，因此本機(jī)具的研制，可充分發(fā)揮其保有量的優(yōu)勢，有效減輕農(nóng)民的勞動強(qiáng)度，同時也可提高農(nóng)機(jī)專業(yè)戶的農(nóng)機(jī)具的綜合使用率。

1旋耕起壟機(jī)的整體設(shè)計(jì)

1.1動力選擇

所設(shè)計(jì)的1GQS 110型旋耕起壟機(jī)選擇金鳳牌工農(nóng)一18K手扶拖拉機(jī)作為動力，其發(fā)動機(jī)功率為13.3 kW，具有多種工作速度，最高時速可達(dá)19.5 km／h，可掛接多種農(nóng)機(jī)具使用。

1.2整機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理

1GQS - 110型旋耕起壟機(jī)主要由機(jī)架、傳動系統(tǒng)、旋耕機(jī)工作部件、罩蓋等部分組成。起壟機(jī)通過機(jī)架與手扶拖拉機(jī)連接在一起，利用高速旋轉(zhuǎn)的起壟刀片作為工作部件，對土壤進(jìn)行碎土并推土成壟。其傳動系統(tǒng)如圖1所示，采用側(cè)邊鏈傳動方式。工作時，通過拖拉機(jī)的動力輸出軸帶動錐齒輪箱1，經(jīng)傳動軸2將動力傳遞至鏈輪箱3，再經(jīng)鏈傳動，驅(qū)使旋耕起壟刀軸4運(yùn)轉(zhuǎn)，起壟刀片5旋轉(zhuǎn)直接擊碎泥土，從而起到旋耕松土的作用。同時，起壟刀片從兩邊螺旋分布，刀片旋轉(zhuǎn)時將泥土推向中間形成壟畦，從而達(dá)到起壟目的。

1.3運(yùn)動參數(shù)選擇

在旋耕機(jī)的參數(shù)中，旋耕速比入和切土節(jié)距S是兩個重要的參數(shù)，決定著旋耕機(jī)的作業(yè)質(zhì)量和作業(yè)效果。本機(jī)的設(shè)計(jì)參照旋耕機(jī)的有關(guān)計(jì)算公式，其旋耕速比入同樣定義為：

式中R為起壟機(jī)刀片的回轉(zhuǎn)半徑，取為220 ram;∞為起壟刀軸的回轉(zhuǎn)角速度，rad／s，設(shè)計(jì)中取19.27- 29.22 rad／s；Vm為機(jī)組前進(jìn)速度，m／s。按拖拉機(jī)II擋前進(jìn)速度計(jì)算，Vm=0.7333m／s。

代入相關(guān)數(shù)據(jù)，由(1)式可得入=5.78- 8.77。

同理，切土節(jié)距S為定義：

式中S為切土節(jié)距，cm；Z為同一旋轉(zhuǎn)切削面內(nèi)刀具數(shù)量。

根據(jù)起壟刀軸上刀具的排列方式，按Z=2，由(2)式計(jì)算得S=7.88 - ll .96 cm。由計(jì)算出來的旋耕速比入和切土節(jié)距S的數(shù)值范圍可以看出，旋耕起壟機(jī)的參數(shù)選擇是合理的，符合一般旋耕作業(yè)時的農(nóng)藝要求。

1.4工作幅寬

參考耕整作業(yè)機(jī)械的有關(guān)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)公式：

式中B為作業(yè)幅寬，m;P為拖拉機(jī)的額定功率，kW。 拖拉機(jī)的額定功率按P= 13.3 kW，由(3)式計(jì)算得到：B=0.95- 1.24 m。參考蔬菜等種植時壟面的寬度要求，旋耕起壟機(jī)的設(shè)計(jì)幅寬取為1.1m。

1.5機(jī)架

機(jī)架部分由錐齒輪箱、左撐板、鏈輪箱、傳動軸及罩殼等組成。錐齒輪箱連接在手扶拖拉機(jī)后橋上，鏈輪箱下端安裝起壟刀軸。錐齒輪箱及鏈輪箱殼體經(jīng)鑄造而成，左撐板材料選用球墨鑄鐵QT450- 10、傳動軸使用40Cr。

1.6起壟刀軸總成

起壟刀軸總成是旋耕起壟機(jī)的主要工作部件，由起壟刀片、刀座和起壟刀軸組成。起壟機(jī)的刀軸上設(shè)計(jì)裝有12把起壟刀，左刀6把，右刀6把等距離排列。其中中間的4把刀（左2把，右2把）在耕作過程中主要起碎土作用，其聯(lián)接刀座與刀軸成7。夾角焊接；外面的8把刀（左4把，右4把）除了起碎土作用外，還起著將碎土撥向中間，并通過整形板整形成壟的作用，所以其聯(lián)接刀座與刀軸成20。夾角焊接。安裝起壟刀片的刀盒在刀軸上排列成雙螺紋線，以改善刀軸旋轉(zhuǎn)時的平衡，并且左邊6把刀排成右旋，右邊6把刀排成左旋，兩邊形成了2個螺旋輸送器的形式，耕作時刀片既碎土又將泥土推向中間形成土壟。圖2所示為旋耕起壟機(jī)的刀軸示意圖。

由于起壟機(jī)作業(yè)時的工作負(fù)荷較大，所以刀盒選擇較厚的鋼板，起壟刀軸的直徑也適當(dāng)加大。經(jīng)多次試驗(yàn)，起壟刀盒選擇12 mm厚的Q235 -A鋼板，刀軸選擇直徑φ60×6mm的無縫鋼管。

起壟刀片的作用除了將泥土打碎外，還要將泥土由兩邊往中間推起，形成壟畦，故刀身設(shè)計(jì)得較為寬闊，刃口部位微彎，形狀則如風(fēng)扇葉形或螺旋漿葉形。經(jīng)多次田間試驗(yàn)，刀片的具體尺寸為：刀的高度從根部到刃口頂部約為150 mm，刀的寬度從刀頭至刀尾約為160 mm，刃口彎曲部分是從刃口頂部往下60 mm處起弧形，圓弧半徑為100 mm，彎曲分左右，向左彎為左刀，向右彎為右刀。由于旋耕起壟刀片在耕作時同時存在較大的徑向力和軸向力，比普通的旋耕機(jī)刀片所承受的負(fù)荷大，故材料上選擇6 mm厚65Mn鋼板。

2性能指標(biāo)及試驗(yàn)結(jié)果

2.1性能指標(biāo)

表1所示為設(shè)計(jì)的1GQS - 110型旋耕起壟機(jī)的主要性能指標(biāo)。

2.2試驗(yàn)結(jié)果

所研制的旋耕起壟機(jī)由廣東省農(nóng)業(yè)機(jī)械鑒定站進(jìn)行了試驗(yàn)，試驗(yàn)環(huán)境為晴天，溫度16- 26。C，相對濕度40% -60%；土壤為黏土，含水率26.3%，堅(jiān)實(shí)度127 kPa;前茬作物為水稻，主要植被為稻茬、雜草；拖拉機(jī)工作檔位為II檔，作業(yè)方式為一次成型。試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

3結(jié)論

所設(shè)計(jì)的小型旋耕起壟計(jì)具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊、性能可靠、質(zhì)量輕等特點(diǎn)。它既能耕耘、碎土，又能開溝起壟，能一次完成翻土、碎土、整畦起壟作業(yè)，特別適合烤煙、花生、蔬菜等經(jīng)濟(jì)作物的耕種作業(yè)。