10PF_90A型葡萄覆土埋藤机的设计研究

2011.09·
75
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。
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
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。
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。
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
表 1 轮胎翻新材料占生胶量胶酸 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
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
（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。
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。
= 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）
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
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。
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
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。
74
·2011.09
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。
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
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。
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.
76
·2011.09
责任编辑： 李明明
（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。
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