10PF_90A型葡萄覆土埋藤机的设计研究

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6 该机改进建议
为加大输土量并使土壤细碎,提高机械埋藤质量,可在集 土铲部分加装强制送土机构;完善抛土控制机构,加装液压缸 以提高自动化程度。
参考文献 [1]中国农业机械化科学研究院编.农业机械设计手册[M].第
1 版.北京:中国农业机械出版社,1985. [2]中国农业机械化科学研究院编.实用机械设计手册[M].第
2 机具总体设计及结构方案的选定
向输送机构提供动力。在拖拉机前进动力的牵引下,与地面保 持一定入土角的挖沟集土铲被强制入土,在两藤行间刮取一 定深度和宽度的土壤,集中并流向集土铲后下部的向后上方 倾斜一定角度的纵向输送带上,经输送带提升、输送到可左右 换向并距离地表有一定高度的横向输送带上,横向输送带在 一定的转速下连续地将土壤抛向机具一侧。横向输送带两侧 的抛土挡板可由机手根据机具作业实际需要抽拉并限定在合 适位置,使机具抛出的土壤能够集中覆盖到需掩埋的藤蔓上, 最后由置于机后一侧的整形镇压器仿形镇压,成为符合埋藤 农艺要求的梯形土埂。抛土换向器经机手在地头换位,可使横 向输送带实现左右方向的抛土换向。
5 机具的特点
(1)机组采用三点全悬挂式连接,机组作业时拖拉机承受 部分机具重量和作业阻力,可改善拖拉机的牵引性能,结构紧 凑、机动性好。
(2)应用链传动和带传动设计,机具结构和工作原理简单, 整机国产标准件和通用件选用程度高,机具故障检查维修方便。
(3)机具设有抛土换向机构,可使机组在每个行间都能通 过换向后进行覆土埋藤作业,满足了葡萄单壁篱架种植方式 的埋藤作业特点。
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责任编辑: 李明明
设计制造·技术 TECHNIQUE
剪枝后顺行放置于地表,由人工培土制造浅渠并灌水后,再以 土掩埋防冻。传统作业方式是以人工用铁锹铲土覆盖并拍实。 埋土量因地区性温度差异而有所不同。 1.1.3 机组的通过性要求
(1)高度适应性。拖拉机与埋藤机具组成的作业机组(以 下 简 称 “ 机 组 ”), 在 单 壁 篱 架 式 葡 萄 园 中 作 业 高 度 不 受 限 制 ;但 在 棚 架 式 园 中 作 业 因 受 棚 面 限 制 ,总 体 高 度 不 能 超 过 2 m。
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TECHNIQUE 技术·设计制造
分为两部分。一部分传递到机具的纵向输送主传动滚筒 2,带
动纵向输送带运动,将机具集土铲所取土壤沿纵向向后升运
到一定高度后落向横向输送带;另一部分动力经换向器 3 或
左、或右换向后分别传递到横向输送传动滚筒 4 或 5,使落入
横向输送带的土壤沿横向或左或右输送到机组的一侧。
机具埋藤覆土应能形成的标准土垄截面为近似梯形:上 宽为 25~30 cm,底宽为 40~50 cm,高度为 25 cm。
以覆土量大小为考察机具作业性能的主要技术参数,一 般经一至二次作业达到覆土需土量为宜。机具单次作业每米 土垄质量能否达到 40 kg ,是为检验机具作业性能的主要标 准。 1.2 机具的设计要求 1.2.1 配套动力的选择
0 引言
1 机具设计的技术要求及主要参数
葡萄是我国重要的果品之一。近些年来,随着农业产业结 构调整的深化,葡萄种植业在我国有了快速的发展。在新疆、 辽宁、天津和北京等地,种植品种和规模都在逐年扩大。葡萄 种植面积的增大、产量的提高,极大地丰富了市场,也成为农 民脱贫致富的一条有效途径。但长期以来,葡萄的种植管理等 生产环节中,大都以人工手工作业为主,劳动强度大、生产效 率低、生产成本高,这严重制约了葡萄产业化的发展进程。而 在我国北方地区,尤以葡萄藤的冬前掩埋为最突出的需要机 械化解决的问题。
降速来实现上述要求。
(1)主变箱的第Ⅰ级变速设计和计算。主变箱选择一级锥
齿轮减速。主变速箱主动轴的转速即拖拉机动力输出轴的转
速 v1 为 540 r/min。主、被动锥齿轮的齿数分别设计为
z1= 17 ,z2= 30 ,变速比
i1=
z1 z2
=
17 30
则主变速箱被动轴的转速
v2= v1i1=
540×17 30
(2)辅助工人。指设备维修工、搬运工、锅炉工、空气压缩 机工、清扫工和仓库工等,一般占生产工人的 25%~30%。
6 所需厂房
以生产工人 5 人为例,厂房面积需 180~250 m2,厂房跨 度 9~12 m,屋架下弦标高 4~6 m。
7 材料消耗
修理轮胎所消耗的生胶数量是,翻新轮胎时为轮胎质量
的 10%~18%,修补轮胎为轮胎质量的 1.5%~2.5%。其他材 料消耗按占使用生胶量之比计,见表 1。
考虑到葡萄行间土壤较坚实,铲土与送土所需动力较大, 且拖拉机宽度受葡萄种植行距的严格限制,因此,选择 SH- 500 型轮式拖拉机作为基本配套动力机型。 1.2.2 整机设计要求
结构简单、外型美观、制造容易、强度可靠、安全系数高; 尽量选用国家标准件及通用零部件;机具使用、调节、维护方 便,使用可靠,便于安装和挂接。
3.1.3 各部分传动速度的设计及计算
为使集土铲部分的土壤最大限度地输送并抛送到需埋藤
部位,纵、横输送带需尽量选择最高速度。根据机械设计输送
带的工作线速度的推荐值并经试验后确定为 v 带 =3 m/s 或更 高一些。而拖拉机动力输出轴的转速 v1 为 540 r/min,本设计 选择通过主变箱的第一级锥齿轮减速和第二级链传动共两极
图 1 机组总体结构示意简图 1.拖拉机 2.悬挂架 3.主变速箱 4.集土铲 5.换向器 6.纵向输送器 7.限深轮 8.横向输送器
3 主要零部件的设计及计算
3.1 机具的传动路线及速度的设计和计算 3.1.1 机具的传动路线简图
机具的传动路线简图如图 2 所示。
2.1 总体设计方案 机组采用三点全悬挂正牵引式作业方式。机具前部挖沟
足机具作业时的农艺要求。但国内无可供选择的通用部件,故
需单独设计。该换向器的结构如图 3 所示:换向器由换向器箱
体和模数一致的 4 个齿轮及相应的 3 根轴组成。
换向机构工作原理:当Ⅰ轴上的齿轮 z1 通过拨叉拔动向 左移动与 z2 啮合时,z2 与轴Ⅱ为轴承配合,Ⅱ轴不转,z2 与 z4 为永久啮合,z4 与Ⅲ轴为键配合,所以此时Ⅲ轴转动为图示方 向(向下);同理,当Ⅰ轴上的齿轮 z1 向右移动与 z3 啮合时,z3 与Ⅱ轴为键配合,Ⅱ轴转动,转动方向为图示的与Ⅲ轴相反的
另一方向。
通过换向器的换向,即可使机具横向输送带分别实现左
右两个方向的抛土。
图 3 换向器结构示意简图
4 机具作业的经济效益
按葡萄种植行距为 4 m 进行分析计算。 人工作业:1 人 10 h 可埋藤 200 m,单价按 0.4 元 /m,则 人工费用为 80 元 / 日,人工作业成本为 2 051 元 /hm2。 机具作业:小时生产率为 2.5~5.0 km/h,一个作业季节可 完成作业面积 35 hm2 以上,机具的作业成本为 420 元 /hm2, 每公顷降低作业成本 1 631 元。
取土,通过两级输送机构将土壤提升并抛送到机具一侧。机具 的升降由拖拉机的液压操纵手柄来完成。机具的取土深度亦 即埋藤覆土量由机具限深地轮的深浅来调整。 2.2 主要结构
该机主要结构由悬挂牵引机架、动力输入变速箱、挖沟集 土铲、纵向输送器、可换向横向输送器、抛土换向器、支承限深 地轮、抛土距离控制板等部分组成。 2.3 作业机组总体结构
TECHNIQUE 技术·设计制造
10PF-90A 型葡萄覆土埋藤机的设计研究
贾生 (北京市房山区农业机械研究所)
[摘 要]10PF- 90A 型葡萄越冬覆土埋藤机的研制,是为解决我国北方地区葡萄藤冬前覆土掩埋全部由人工 手工作业,劳动强度大、生产效率低,而国内又没有适用专用机具的难题。本文从农业机械设计的角度,阐述了 该机具研究开发的目的、葡萄埋藤作业的农业技术条件、机具设计的依据、机具作业的工作原理、机具的总体 结构设计和抛土换向机构等关键零部件的设计和计算,并对该机具的进一步完善设计提出了改进方案。 [关 键 词 ]葡萄埋藤机;设计计算;抛土换向
表 1 轮胎翻新材料占生胶量之比
单 位 :%
名称
硫磺 氧化锌 硬胶酸 炭黑 汽油 碳酸镁 防老化剂 里子片
翻新胎 2~4
8 3~5 40~45 30~40 2.0~2.5 1.5~2.0 2~3
消耗量
修补胎 2~4 8~9 1.5~2.0 30~35 30~40 2.0~2.5 1.5~2.0 1~2
应一些葡萄种植大户的强烈要求,北京市房山区农机研 究所经过大量的考察分析,于 2003 年确立了葡萄越冬埋藤机 的研制课题,经过两年多的试验研究,设计制造出了 10PF- 90 型葡萄越冬覆土埋藤机,为葡萄越冬埋藤机械化作业提供了 新型机具。
1.1 农艺技术条件 1.1.1 葡萄的种植方式
葡萄为多年生落叶藤本植物,种植方式根据品种不同一 般分为单壁篱架式和棚架式两大类。
(2)棚架式。与单壁篱架式种植基本相同,区别主要是一般行 距定植为 5 m,且在水泥立柱顶部沿东西方向拉有铅丝作为棚 面,供葡萄藤向更长距离生长爬蔓。棚面一般高为 2.0~2.5 m。 1.1.2 冬前埋藤传统作业方式
为保证葡萄安全越冬,在秋季葡萄下架后,需将藤蔓松绑
5 所需人员
(1)生产工人。有检验工、清洗工、扒胎工、割胎工、剪毛 工、涂胶工、硫化工、炼胶工、切胶工和化验工等。一般均采用 综合作业,以年翻新 500 只轮胎计,需生产工人 12~15 人。
= 306(r/m in)
(2)主变速箱被动轴到输送滚筒的第Ⅱ级变速设计及计
算。滚筒直径设计为 D 滚筒 =200 cm。周长 p 滚筒=πD≈0.63 m。运输带线速度 v 带选定为 v 带 =3 m/s =180 m/min,则输送滚 筒所需转速
v
滚筒
=
v带 p 滚筒
=
180 0.63
= 285.7(r/m in)
作业机组总体结构示意简图见图 1。 2.4 机组工作原理
机具作业时,拖拉机动力输出轴经主变速箱为纵向和横
责任编辑: 李明明
图 2 机具总传动示意简图 1.主变速箱 2.纵向输送主动滚筒 3.换向器 4.左横向 输送滚筒 5.右横向输送滚筒 3.1.2 机具的总传动线路设计 如图 2 所示,拖拉机动力输出轴的动力经变速箱变速后
则第Ⅱ级链传动的变速比
i2=
v 滚筒 v2
=
285.7 306
≈0.93
(3)第Ⅱ级变速链轮的选择。根据上述理论计算的第Ⅱ组
传动降速比 i2 的值、机具链轮轴径的设计及机具性能试验, 主、被动链轮的配置分别选定为 z3=z4=15 齿,z5=z6=z7=24 齿。 3.2 抛土换向机构的设计
பைடு நூலகம்
该埋藤机需要使横向输送带的抛土能够实现换向,以满
(2)宽度适应性。机组受葡萄种植行距的严格限制,考虑 到机手驾驶操纵水平的不同,要求机组作业宽度控制在 2 m 以内。
(3)纵向长度适应性。机组作业中的纵向长度,受葡萄园 建设预留地头便道宽度对转向调头能力影响的限制,在机具 设计中应尽可能降低总体结构的纵向长度。 1.1.4 机组覆土质量的农艺要求
(1)单壁篱架式。葡萄秧苗标准行距定值为 3 m 或 4 m 两 种(一般株距为 0.5 m),以南北方向栽植。在每行秧苗东侧 25 cm 距离沿行以 5~6 m 间隔垂直埋设水泥立柱,水泥立柱地 面以上高为 2~2.5 m。在立柱上从地面起每隔 50 cm 间隔水 平拉 4 或 5 道 8 # 铅丝,供葡萄生长爬蔓攀附。
1 版.北京:中国农业机械出版社,1985. [3]上海拖拉机制造厂编.上海 - 50 型拖拉机使用说明书[M] [4]中国标准出版社编辑室编.中国农业标准汇编[M].第 1
版.中国标准出版社,1997.
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