果园开沟施肥机的设计

前言

随着农业产业结构的调整，葡萄、红枣已成为新疆兵团优势林果经济发展和职工增收致富的新亮点和支柱产业。新疆兵团目前葡萄的栽培面积为4.8万公顷，红枣的栽培面积为10.9万公顷；但在葡萄、红枣栽培过程中机械化生产水平还不高，果树的施肥主要依靠人工作业，作业效率低，劳动强度大，施肥难以保证均匀。采用果园开沟施肥机来代替人工开沟施肥，不但可以节省大量劳动力，提高作业效率降低生产成本，而且开沟与施肥质量也比人工要好。为了确保开沟施肥质量、提高作业效率、降低生产成本就需要一种作业性能稳定的开沟施肥机具。因此，符合生产要求的果园开沟施肥机在国民经济中具有重要的现实意义。

关键词：林果经济；开沟与施肥；作业效率；均匀

目录

1 绪论 (1)

1.1 果园开沟施肥机的理论和意义 (1)

1.2 果园开沟施肥机研究现状 (1)

1.3重点研究的关键问题及解决思路 (2)

2果园开沟施肥机总体结构及工作原理 (2)

2.1 果园开沟施肥机的总体结构 (2)

2.2 果园开沟施肥机的基本参数与工作原理 (4)

3果园开沟施肥机关键部位的设计 (5)

3.1 开沟装置的设计 (5)

3.2 开沟传动系统的设计 (7)

3.3 施肥传动系统的设计 (8)

3.4 覆土装置的设计与造型 (9)

4主要零件的计算与校核 (10)

4.1链轮的选型与设计计算 (10)

4.2链轮轴的设计计算与校核 (12)

4.3开沟传动轴的设计计算与校核 (14)

5特殊零件的设计 (16)

5.1覆土圆盘斜度调节装置的设计 (16)

5.2排肥绞龙的设计 (17)

5.3传动箱箱体的设计 (19)

总结 (21)

致谢 (22)

参考文献 (23)

1 绪论

1.1 果园开沟施肥机的理论和意义

随着我国农业产业结构的优化调整，特色林果业己成为农民致富的一条重要渠道，传统的种植模式导致果园种植密度大，果树矮化，果树间距小，不利于现有机具通行。果树的开沟施肥作为果树保质增产的必要园艺环节，目前基本还处于人工作业阶段。新疆兵团目前葡萄的栽培面积为4.8万公顷，红枣的栽培面积为10.9万公顷；但在葡萄、红枣栽培过程中机械化生产水平还不高，尤其缺乏专用配套的果园开沟施肥机具。人工开沟施肥，劳动强度大，工作效率低，施肥均勾度差；果园开沟施肥机在国民经济中具有重要的现实意义，主要表现在以下几个方面。首先，能降低果农劳动强度。果园开沟施肥机不仅能大大降低果农劳动强度，改善生产条件，还能解决劳动力季节性短缺的问题。其次，能提高农业资源利用率。利用机器对果树树进行施肥，施肥均匀，能提高肥料的利用率，还能减少肥料对水土资源的污染，保护生态环境。再次，提供优质和安全的果品。果树机械的应用，能很好的控制果树生产过程中的施肥用量，降低化肥在土壤中的残留量。在葡萄、红枣施肥作业环节，除了采用人工开沟、施肥外，仅部分使用了犁铧式开沟机辅助开沟作业，仍然需要人工完成施肥及埋沟填平工作。这样不仅浪费了大量的人力、无力，而且效率较低。因此果园开沟施肥联合作业机对于生产具有非常重要的现实意义。

1.2 果园开沟施肥机研究现状

国内外的开沟机从工作原理上主要分为铧式犁开沟机、旋转开沟机和链刀式开沟机]2[。在国外，开沟机主要用于土方施工]3[，如美国Gunter＆Zimmerman公司生产的轮盘式开沟机主要用于开设墙基、铺设水电管网、灌溉和光缆;欧洲Northland Trenching公司代理的 Inter－drain1622HT 型刀链式开沟机可以将挖出的泥土输送到机器两侧或一侧。我国对开沟机的研究开发主要用在有机肥开沟机方面]4[。2000 年,东北农业大学研制的1KL－100型立式螺旋开沟机可以在旱田及水田地挖沟，作业后沟壁平整、沟内残土少]5[。2005年12月，云南农业大学研制的1KS－22型双轴开沟机采用双轴立式结构，可以同时完切土和抛土进行开沟作业]6[。2009年2月，新疆农业科学院农业机械化研究所研制了lK－40型偏置式果园开沟机，主要用于果园施肥沟、种树开沟]7[。但是，上述机型都不能适应新疆兵团林果(葡萄、红枣)的施作业。

固定工作部件型最常见的是摔式开沟机，该开沟机具有结构简单、生产率高、成本低等优点，但结构笨重，工作时牵引阻力大，开的沟形需要人工修理。其应用于农田水利是在上个世纪年代，

到年代中期，又逐渐被圆盘式开沟器所取代，当前主要应用于一些经济作物的播种（陆欣，和海底开沟管理（迟令宝，等领域。旋转工作部件型又称旋转开沟机，形式有多种，常见的有圆盘开沟机，根据圆盘的数目又可分为单圆盘和双圆盘开沟机，该种类型的开沟机都是用一个旋转的转子切削土壤开沟，一般功率消耗比较大。非连续旋转工作部件的开沟机主要用于工程机械，常见的有挖掘机，该种机型生产率低、体积庞大、功耗大、成本高，一般应用于大型排灌工程。

目前，新疆兵团葡萄、红枣种植行距 3～4m，普遍采用矮、密的种植模式，要求开沟施肥机具必须适应在狭小空间作业的条件，且最大40cm，深度可调整，开沟距作物根茎 50～80cm。针对新疆兵团在果园经济作物葡萄、红枣种植模式及在施肥过程中人工成本高、用工量大、强度高、生产效率低等问题，提出了此果园开沟施肥机。

1.3重点研究的关键问题及解决思路

开沟装置是开沟施肥机的关键部件，此外，施肥装置和覆土装置也是设计的重点。

⑴开沟装置设计

开沟装置是本机的主要工作部件，主要由开沟刀盘和开沟刀组成。开沟刀盘回转半径取决于刀轴传动箱尾部圆角半径、最大开沟深度及开沟机处于最大开沟深度时传动箱底部离地间隙［8］。在满足开沟深度要求的前提下，开沟圆盘工作半径越小，整机结构越紧凑，消耗的功率越小。通过计算得到合适的尺寸。

⑵开沟传动设计

果园开沟施肥联合作业机采用拖拉机动力输出轴输出动力驱动传动机构，通过万向节、齿轮箱带动开沟刀轴、开沟刀转动，达到开沟的目的。设计合适的传动箱、齿轮和轴的尺寸。

⑶施肥传动设计

此果园开沟施肥联合作业机地轮和地轮链轮是作为一个整体装配的。当机具前进时，地轮和地轮链轮同时转动，地轮链轮通过链传动带动肥料箱中的绞龙转动实现排肥作业。准确实际链轮、链条和绞龙叶片方向。

⑷覆土装置设计

覆土的质量与覆土圆盘的倾斜角度有密切的关系，要得到合适的倾斜角度需使覆土圆盘能在两个维度里旋转。

2 果园挖沟机总体结构及工作原理

2.1 果园挖沟机的总体结构

果园开沟施肥联合作业机主要由机架、圆盘开沟装置、施肥装置、埋沟覆土装置、传动系统和地轮限深装置等部分组成，如图1所示。