旋耕机的分析与设计

电动旋耕机的分析与设计

——机械系统设计课程论文

学院：机械电气工程学院

专业：机械设计制造及其自动化

班级：2011级机制（3）班

姓名：刘振潮

学号：201150940

指导老师：倪向东

摘要：

电动旋耕机的设计方案。对旋耕机的国内外情况进行了分析和对比，重点进行了发动机的选择，变速器的设计，部分零件的设计，传动路线的设计以及对旋耕刀轴的设计等。

该机耕深15-20cm，动力由发动机输出经皮带传动，传给变速箱进行减速，二级传动采用链传动。旋耕刀轴的设计采用三段式，中间为空心的圆管钢，两边采用实心轴，可制出轴肩来安装轴承和端盖。装有行走机构和限深铲，耕后地表平整，能够解决以往小型旋耕机功率小、结构复杂、操作麻烦、耕深浅等问题，适合大棚耕整地工艺的要求。

关键词：小型；电动；旋耕；

1研究的目的和意义

棚室生产是一种高投入、高产出的产业，而棚室的生产所需劳动力是从事大田生产的15～20 倍，是从事大地蔬菜生产的3 倍左右[1]。棚室管理机在棚室生产环节中有着举足轻重的作用，棚室管理机的研制和开发应向一机多功能的方向发展。即一机实现旋耕整地、开沟扶垄、播种、中耕除草、收割、配水泵（喷药、喷雾）及短途运输等项作业。特别是在旋耕整地环节上，一定要实现能够耕整棚室边角地带。

为解决温室大棚生产耕作困难、劳动强度大、效率低、成本高的问题，本文研制开发出一种电动旋耕机械。该机以交流电机为动力，具有动力强、耕作速度快、不排放有害气体、噪声低等优点，同时可起到，使用安全可靠，高效节能，无污染。该机是一种由电动机驱动的土壤耕作机具，其切土、碎土能力强，一次作业能达到犁耙的几次效果，耕后地表平整，松软能满足精耕细作要求，且能抢农时、节省劳力[2]。旋耕机将人工作业的松土、刨茬、捞茬、运茬等工序一次完成，可提高工效倍。据统计菜田如果实现机械化，一台机器顶16个劳动力，使用一台机器节约十六个劳动力，一年一个劳动力需要8000到15000元，每人按8000元算，将节约120000元。菜地机械化后一亩地全年由3茬变成4茬，如果一年增加一茬可增加1.2万元[3]。可见机械化可以解放劳动力同时提高农民收入，减轻劳动强度，提高作业质量。因此，高性能、低功耗、多功能适应我国国情的旋耕机具有广阔的发展前景。

2 旋耕机的现状

我国耕作机械现有产品的机型不多，应用不普遍，多为借用现有的露地用小型耕耘机械，其适应性差，生产效率低，而且作业质量不稳定。我国旋耕机存在的问题是规模小、成本高，“三化”水平低，使用水平低维修成本高，功能单一等问题。近几年针对温室、大棚等特殊耕作环境，国内研制生产了一些小型耕作机械，有的微耕机还设计有

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o 于旋耕、犁耕、开沟、作畦、作业机具进行了系统的开发、研究、推广和应用，许多作业项目如耕整地、播种、间苗、

刃进行切割，这样草茎易被切断。对不能切断的草茎其曲线刃口可将其推向切削刃的端部而脱落。这种刀片不易缠草，对土壤的适应性好。

②凿形刀片：凿形刀片的正面刃口为较窄的凿形刃口，呈平头或尖头，工作时对土壤进行正面切削。因正面刃口较窄，两相邻刀片的轴向间距大于刃口宽度，切土块的两侧因撕裂而与土壤分离。凿形刀片入土性能好，消耗功率较小，但耕作时易缠草，适用于较疏松的土壤。

③直角刀片：直角刀片的刃口平直，其由侧切刃和正切刃组成，弯曲部分近于直角。工作时，刀片正面刃口先接触土壤，然后侧面刃进行切削并逐渐接近刀片根部，因此易产生缠草现象。这种刀片刚性好、碎土能力强，适于旱地耕作。

通过比较，选用弯形刀片，其较适合小型旋耕机的作环境。

为使旋耕机作业时不产生漏耕和堵塞现象，并使刀轴受力均匀[9]。刀片在刀轴上的排列原则如下：

①刀轴上的刀片应按一定顺序入土，每转过360°/z有一把刀片入土，使扭矩较为均衡，工作平稳。

②在同一回转平面内，若装两把以上刀片，应保证进给量相等，以保证碎土质量良好，耕后沟底平整。

③尽可能增大相继入土刀片在刀轴上的轴向距离，以免发生堵塞。

④相邻刀片的角度差应尽量大些，以防夹土及堵塞。

⑤采用非对称刀片时，右弯刀片应尽量交错入土，以减少刀滚上的轴向力。

⑥刀片排列应尽量规则，一般采用螺旋线排列。如图3-2所示。

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图3-2 旋耕刀片螺旋排列

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s o 传动采用链传动，可以没有传动比，起到传动功能。

图4—2 输送链条结构图

6 工作过程

旋耕机是一种由动力驱动的耕地机械，由拖拉机动力输出轴带动装有刀片的滚辘旋转进行工作。旱地作业时，拖拉机动力输出轴带动旋耕刀转动，对土壤进行切削，被切削出来的土块相互撞击而碎裂。土块碎裂后，覆盖均匀平整，地面不会出现犁沟。纵向结构尺寸及入土行程均较短，地头相应缩小，

因而生产率较高。碎土性能强，作业后地面平整。 能充分发挥拖拉机的功率。

耕地作业时，拖拉机驱动轮可能会打滑，致使牵引力减少。旋耕机刀轴转动时，刀

片的切削方向与拖拉机的前进方向相反，土壤对刀片的切削反作用力与拖拉机前进方向一致，所以，拖拉机与旋耕机配套作业时因旋耕机的旋转，本身就会产生一个推动机器前进的力量，这就能充分发挥拖拉机的功率。 参考文献

[1] 濮良贵，纪名刚主编. 机械设计.第七版.高等教育出版社. 西安:2001.60-374

[2] 席伟光，杨光，李波主编.机械设计课程设计.高等教育出版社.北京.2003.5.2：180-250[3] 罗国平,李平林,张力乃,黄少颜等. 机械设计课程设计指导书.第二版.西安:2004. 7-10