果树幼苗移栽机的设计
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塔里木大学毕业设计目 录 1绪论11.1本课题来源及研究的目的和意义11.2本课题所涉及的问题在国内(外)研究现状及分析11.2.1国内研究现状分析11.2.2国外研究状况分析21.3本课题需要重点研究的、关键的问题及解决的思路21.3.1设计重点研究的内容21.3.2主要结构设计参数31.3.3存在问题的解决思路:31.4对设计所涉及的任务要求及实现预期目标的可行性分析31.4.1 设计的任务要求31.4.2 实现预期目标的可行性分析32树苗移栽机的结构说明32.1结构原理42.1.1工作原理42.1.2工作过程42.2圆盘式开沟器42.2.1 开沟器的作用42.2.2开沟器的性能要求42.2.3开沟器的类型及选择4 2.3覆土器52.3.1覆土器的功能52.3.2覆土器的结构类型52.3.3覆土器的要求52.3.4刮板型覆土装置的刮板式和铲式覆土器的对比5 2.4镇压轮52.4.1镇压轮的作用62.4.2镇压轮结构类型和特点62.5夹苗器63 齿轮的设计参数64 各个轴的设计84.1计算各轴的输入功率84.2计算各轴的转矩84.3小锥齿轮轴的设计94.4大锥齿轮轴的设计12结 论12致 谢13参考文献141绪论随着经济和科学技术的发展,加强科学技术的投入和技术创新。加大宣传力度,提高农民的积极性。同时要使栽植的稳定性和栽植速度大大提高,降低生产成本和劳动强度。我国在移栽机研制过程中,农机与农艺明显脱节,需要进一步完善与育苗设施及相应的配套技术。在引进基础上要克服不足,尽量设计出适合经济作物的移栽机,加强自动喂苗栽植器的研究,增加检测与传感装置,适时地控制栽植过程。力求达到预期的栽植效果。同时还要加强自动上苗机构的设计,应将通用移栽机与专用移栽机相结合,增强移栽机的环境适应性,提高其通用性。1.1本课题来源及研究的目的和意义到目前为止我国的水果种植面积为840万公顷,占世界果树种植面积的21%;水果年总产量达5900多万吨,占世界果树总产量的13.4%,这两项指标都已跃居世界第一。虽然我国人均79万平方米的果树面积,已接近人均83平方米的水平,但由于我国果树平均单产仅为世界平均产值的66%,所以我国目前人均果品拥有量仅为47kg,远低于世界人均75kg的拥有量。所以移栽机在农业上应用越来越广泛,通过机械化移栽技术,可以减少自然灾害的影响,减轻种植户的劳动强度,达到增产、增收目的。本设计以机械移栽树苗为设计内容,选择机械移栽机类型为夹持式移栽机。树苗移栽机在我国的应用比较普遍,但种植模式还是比较单一;为了加快树苗机械化移栽的效率和质量,本文分析了国内不同种类移栽机的结构特点。我国是果树种植大国,无论是种植面积还是单位面积都位于植树大国的前列4。但是在我国,树苗机械化移栽技术远落后于其他国家,从人工移苗到半自动化、全自动化机械移苗,整个移栽过程的精耕细作,作业项目多、要求严、难度大、作业量大。各地虽然都进行了大量的研究和探索。但移栽效率低,不适于自动喂入移栽。以及现有的一些移栽机,由于技术与设备在营养钵土的配制,机具结构复杂,作业效率低,加工成本高以及作业性能不稳定等方面因素,在树苗育苗移栽中也未能得到广泛应用。林果业在中国乃至世界林果产业以及国民经济中具有举足重要的作用。同时果树在栽植过程中都是沿用传统的人工栽植的方法,传统栽植法劳动力大、强度大,机器的机动性、适应性低,能耗高、效率较低等问题。要实现由传统栽植技术向现代栽植技术的转变。需因地制宜,大力发展果树栽植机械化。为了充分利用资源减少自然灾害,争取高产,机械化移栽是有效途径。这样可以解决人工栽植过程中的栽植劳动强度大,所需劳动力较多,产品粗大笨重,成本高、效率低,质量难以保证的问题。现代设计方法不仅要考虑机械静强度,而且还要考虑机械的动态性,这样才能提高机械设备的性能和效率。随着移栽技术的作用日益突出,降低了农民的劳动强度、提高工作效率,机械移栽的行距、株距和深度保持一致,质量稳定可靠,为果树种植的规模化提高了前提,为生态作业打下了良好的基础1。生态果业机械化发展已经步入新的历史起点,生态果业机械化作为发展现代化农业的主要内和主要标志,适合地区生产需要的栽植机植种类较少、单一,科技含量不高,不能满足果业生产发展的要求。人工移栽劳动强度大,需劳动力多,效率低,严重影响了经济作物的发展,不能较快地推进种植果林业的发展。新型的栽植机的改造和设计提高了机具的性能和效率,并为其他的林业与木工机械动态设计开辟新的道路,使得我国的机械赶得上时代并达到世界的水平,这对于提高我国植树造林机械化的进程有巨大的推动作用,同时对于我国林业的经济效益和生态效益具有重大意义。也对林果业的发展具有重要的现实意义。因此,加快发展机械化移栽技术势在必行2。1.2本课题所涉及的问题在国内(外)研究现状及分析1.2.1国内研究现状分析我国长期以来,树苗栽植一直沿用传统的手工劳动方式,劳动强度大,生产效率低。由于果树种植面积的广和农村劳动力的转移,移栽技术落后、效率低已成为林果业生产的制约因素,树苗移栽机械化和自动化已成为农民越来越迫切的要求。与小麦、水稻生产机械化发展速度相比,树苗移栽机械化的发展比较缓慢。这种状况与当前加快实现农业现代化的形式要求不适应。有关资料显示,英国、法国、美国和日本等国在自动栽植机的研制方面均取得了很大的成绩。我国从20世纪60年代开始研制移栽机,初期主要用来移栽玉米和棉花等作物,我国在这方面的研究起步晚,技术进步缓慢,目前整体技术水平还较低。植树造林方面的机械也是很少,我国于1953年开始引进移栽植树机,在东北地区西部营造防护林3。1960年开始设计和制造拖拉机牵引式半自动投苗植树机。为了适应沙区防风固沙植树造林的要求,国家不断投资科研经费来研制植树机,我国的移栽技术刚刚处于起步试验阶段,目前仍以人工移栽为主。人工移栽难以实现大规模种栽植,从而导致生产规模小,生产效益低,不利于移栽技术的推广。从长远来看,机械化移栽可以实现育苗移栽一体化。现阶段我国移栽技术发展极不平衡。我国针对不同的果树及其它作物分别研制了相应的栽植机,由于栽植作业质量与农艺要求还有一定差距,未能大面积推广。随着林果业种植面积和生产规模的扩大,在有人工作业方式使用,已不能满足林果产业化的步伐。我国在引进国外技术的基础上开发自己的产品,以缓解劳动力紧张和提高生产效率。国内研制的苗木移植机分为垄作和床作两种形式,主要有自走式苗木移植机2ZYZ-2型自走式苗木移植机、4YK-K型床作苗木移植机、嵌入式系统控制苗木移植机等,其最大理论栽植密度至少为160株/该密度达不到林区育苗生产技术规程要求。目前,自走式苗木移植机2ZYZ-2型自走式苗木移植机、4YK-K型床作苗木移植机、嵌入式系统控制苗木移植机等其技术水平达到国际领先,现正在做推广应用工作。多年来,我国研究人员根据国内现状,为解决林果业树苗移植的机械化作用问题进行了大量的研究工作,并将其列为重点攻关项目。在我国,果树的栽植具有季节性和区域性特点,机具作业时间短,单一性能机具的年使用率降低,因此在今后的设计中,应尽量考虑一机多用的问题。具体要改进的措施:一是研制适用不同的土壤条件和工作条件的机具,二是设计通用机架,在更换其他工作部件后即可完成其他果树林作业项目,提高其使用率。三是要考虑人机的工程学原理,要让人舒服,健康的工作,提高安全性能。现在我们国家的技术还不够成熟,许多还是借鉴他国的,单一的机械不能通用到其他地区的工作,有待机械多样化,不仅能够适用种植果树还要适用其他的树种,更要发展到植树造林的机械上一样可以通用4。种种的原因、地理位置及技术条件证明我们加大力度发展机械化势在必行。1.2.2国外研究状况分析国外许多国家已大力推广了移栽技术,并取得良好的效果。国外的移栽机,按自动化程度分:手工移栽机、半自动移栽机和全自动移栽机。按栽植器的结构特点分,主要包括钳夹式、链夹式、导管式及吊杯式等。主要机型有德国的A821型栽植机、意大利切克基马格利公司生产的OTMA栽植机和荷兰米启根公司生产的MT栽植机。日本在20世纪70年代研制出TPA-1型全自动栽植机,法国在20世纪60年代就研制出皮卡多尔自动栽植机,用于裸苗栽植。在推广应用中大大提高了劳动效率,降低成本。手提式果树种植用挖坑机。德国生产的BT120C型挖坑机发动机功率1.3KW,质量8.2Kg,钻头钻速190r/min,发动机转矩1.7N.m,钻头的转矩79.0N.m。英国生产的05H830型悬挂式挖坑机和美国生产的悬挂式三钻头挖坑机钻头之间的距离可调,适用于平原地区的大面积植树造林,工作效率很高。美国和加拿大生产的手提式挖坑机,发动机与钻头采用分离式,通过液压传动驱动钻头工作。美国生产的HYD-TB11H型液压挖坑机质量为170r/min,钻头最大扭矩349N.m。美国生产的MDL-5B型挖坑机发动机采用动力为4.1KW的BS Inter Pro OHV。挖坑机在工作时发动机离操作者有较远的距离,大大减少了噪音对操作者的影响,充分考虑了人机工程学原理,增加其安全性,并减轻了操作者的疲劳强度5。现代的农业现代机械,就是现代化栽植利用机械但也离不开人的操作,在任何的设计中都要积极的考虑到人机工程学原理。凡是人使用的各种机械设备,都应进行完善的人机工程学设计,以其符合人的心理和生理学特性,从而最大限度地减轻使用者的操作疲劳和心理负担,能够使人舒适和高效率的工作,使整个人机系统具有和谐的人机关系和最优的综合效能。尽量减少噪音对操作者的影响,同时要考虑安全性,操作者在操作机械的时候要有足够的时间和空间,提高操作者的安全系数1.3本课题需要重点研究的、关键的问题及解决的思路1.3.1设计重点研究的内容移栽机械化是一个系统工程,移栽整个系统的研究,对实现过程中机械化、工厂化和设施化产生重大影响。所以要研究设计新型多样的树苗的栽植机,实现机械化,速度化,生态化。本设计是为林果业全程机械化中在栽植环节而设计的设备。林果业全程机械化就是要在水果生产的各个环节运用先进适用的机械装备进行生产,以改善水果生产条件,实现水果栽植、修剪、施肥灌溉、采收等过程的机械化、一体化,提高林果业生产的技术水平,经济效益和生态效益,从而推动红枣生产向规范化和产业化方向发展。栽植作业过程中,由于地形,土壤条件以及树苗本身的差异性,树苗的运动存在随机误差,影响栽植作用质量。任务重点对喂苗、送苗、开沟、覆土、打埂、镇压,及栽植过程中影响株距和树苗直立状态的主要因素进行研究分析7。探究提高栽植质量的可行性更好的途径。1.3.2主要结构设计参数作业行数: 2 行 距m: 0.4株 距m: 1送苗方式:人工送苗栽植深度mm: 250-300 配套动力:东方红5475轮式拖拉机生产效率(亩小时):用东方红75挡作业或用东方红54挡作业5.49亩小时1.3.3存在问题的解决思路:(1)树苗移栽机的研制与树苗设备及育苗方式紧密结合,研制适合农艺要求的移栽机械。(2)树苗移栽机的研究开发仍以半自动为主,部分机构自动化加强,同时加快对全自动移栽机的研究开发。在目前整机半自动化的基础上,对制约效率的关键部件进一步研究。如目前的喂苗机构过多的依赖人工,从而制约了生产效率,增加了劳动强度,应该加快开发以机械自动喂苗为主、人工为辅的机构。(3)开沟器开出的沟要深浅一致、沟型整齐、平直,是深度能在一定的范围内调节,开沟时不能乱层,还应有一定的回土作用,湿土讲苗根全部覆盖,以利于墒情。要有良好的入土性能和切土能力,工作可靠,不易被杂草、残茬和土块堵塞。(4)覆土器也很关键,设计中能很好的调节,为了很好的工作要控制好刮土板的刮土量,迅速的在出口挤压一次成埂,埂形较坚实。统筹兼顾、克服困难。(5)为了保好墒情,减少土壤中的大缝隙,减少水分的蒸发;因此在工作中要用到镇压轮,镇压轮的设计要牢靠,重量合适,加强土壤细管作用,使水分沿着毛细血管上升,苗与土壤紧密接触,有利于发根和生长8。(6)在株距的控制上采用轮式下苗装置,在不伤苗的前提下,保证下苗距离的均匀性。(7)动力部分采用拖拉机动力输出轴带动,优点省时耐用、操作简便、效率高、寿命长、安全等优点。1.4对设计所涉及的任务要求及实现预期目标的可行性分析1.4.1 设计的任务要求树苗移栽的工艺过程主要包括开沟、送苗、植苗、覆土、压实等工序。为了提高树苗栽植后的成活率,树苗移栽应具有以下要求:栽植树苗根系的栽植深度应一致,并保持直立状态,避免前后左右弯曲。栽植树苗的株距应均匀一致,地上茎秆应保持直立状态,前后倾斜不超过45。栽植时开沟的深度、覆土质量及压实程度应满足农艺要求。移栽机各部机构在栽植过程中不应损伤苗木,工作效率要高。1.4.2 实现预期目标的可行性分析随着经济和科学技术的发展,加强科学技术的投入和技术创新。加大宣传力度,提高农民的积极性。同时要使栽植的稳定性和栽植速度大大提高,降低生产成本和劳动强度。我国在移栽机研制过程中,农机与农艺明显脱节,需要进一步完善与育苗设施及相应的配套技术。在引进基础上要克服不足,尽量设计出适合经济作物的移栽机,加强自动喂苗栽植器的研究,增加检测与传感装置,适时地控制栽植过程。力求达到预期的栽植效果。同时还要加强自动上苗机构的设计,应将通用移栽机与专用移栽机相结合,增强移栽机的环境适应性,提高其通用性。2树苗移栽机的结构说明该机有工作部分和辅助部分构成。工作部分有圆盘式开沟器、覆土压实装置、传动机构、深浅调节机构;辅助部分有机架、苗箱、座位、脚踏板、悬挂装置等。2.1结构原理图2-1树苗移栽机结构图2.1.1工作原理使用该机工作时,首先将悬挂架上的万向节和拖拉机动力输出轴对接。通过减速器的锥齿轮传递动力,然后输入轴提供动力带动圆盘式开沟器进行开沟,开沟挡板清除沟里的土,使开沟器达到预期的效果,下苗轮控制株距精确下苗,覆土器迅速将开出的碎土再覆盖在树苗上,以保证树苗能直立在沟里,最后通过镇压轮压实,完成整个移栽过程。2.1.2工作过程该机的一般工作过程是:机组启动前进时,人工将树苗从下苗轮最高点放入夹苗器,夹苗器在下苗轮上压板的压力下进入压紧夹铁,控制住树苗,防止树苗松动和损坏。进行栽植前先由开沟器在地上开出植树沟,用人工按一定的株距将苗木投放到沟里,后面覆土器进行覆土、然后镇压轮完成覆土压实。2.2圆盘式开沟器2.2.1 开沟器的作用开沟器的功用主要是在栽植机工作时,开出树沟,引导树苗和肥料进入沟内,并使湿土覆盖树苗根和肥料。2.2.2开沟器的性能要求一个良好的开沟器必须符合下列要求(1)开出的沟要深浅一致,沟形整齐、平直,开沟深度能在一定范围内调节,以适应不同作物的植深要求。(2)开沟时不乱土层,不应将下层湿土翻至地面,也不可使干土落入沟底,应将苗根和肥料导至湿土上。(3)应有一定的回土作用,使细湿土将苗根全部覆盖,以利于快速成长。(4)要有良好的入土性能和切土能力,工作可靠,不易被杂草、残茬和土块堵塞。(5)结构简单,工作阻力小,调整、维护方便。2.2.3开沟器的类型及选择根据所种植的要求,地区气候和土壤条件的不同,栽植机应采用相应的开沟器。开沟器机构类型按其入土角不同,可分为锐角开沟器、钝角开沟器和圆盘开沟器三大类。锐角开沟器的开沟工作面与地平面的夹角,即入土角a90,由曲线形支柱、前颊板和两侧组成。为保证土层不乱层,使下层湿土埋覆苗木根系,提高苗木的成活率,则支柱前棱曲线作为抛物线形。它通常有锄铲式、翼铲式、船型铲式、和芯铧式等多种。开沟器支柱的部分可以与地面垂直,也可以稍向后方倾斜。向后倾斜清楚缠草的效果较好。开沟器两侧板的距离应能使苗木的根系可以自由通过,不致有过大的弯曲。由于苗木的根系一般是倒圆锥形状,所以开沟器侧板的距离是上宽下窄。钝角开沟器的入土角a90。由于前棱与地面间成钝角,碰到树根等障碍物时,可以从上面通过,不易被根系缠绕,适于在疏松地上载小苗。在开沟器的前面常装有切土刀,增强开沟器的入土性能、稳定开沟深度。它包括有靴鞋式、滑刀式、单圆盘式和双圆盘式等多种。圆盘式开沟器:由两个球面圆盘组成。两圆盘间的夹角为13,圆盘的直径为6570厘米。在两圆盘靠合点的上方有挡土板。两个圆盘之间有保护箱、用以保护苗木不被旋转圆盘碰伤,并便于向沟里投放苗木。由于圆盘滚动前进,遇到障碍物可以切断或从上面滚过,开沟器所需要的配套动力较小 。根据设计要求,圆盘式开沟器开沟稳定,是一种破碎土壤较为合适的开沟器,其借鉴了旋耕机械的优点对作物的生长有很大的帮助综合考虑因此选择圆盘式开沟器。图2-1 圆盘开沟器2.3覆土器2.3.1覆土器的功能 树苗种植沟内,开沟器将一层较浅的回土覆盖苗根,尚不影响需用覆土器进行覆土,使其达到一定的覆盖深度。对覆土器的要求是先覆盖细湿土,而且覆土均匀苗根的分布均匀性。2.3.2覆土器的结构类型一般栽植机上常使用的覆土器有球面圆盘、锥形滚和刮板。球面圆盘型覆土装置多与钝角开沟器配合使用,以便于将挤压形成的沟壁切碎疏松,易利于苗木的根系发育生长。锥形滚覆土装置多与锐角开沟器配合使用。其工作表面与地面成一倾角,在锥滚向前滚动时,将土壤挤到植苗沟中埋覆根系。刮板型覆土装置是将开沟器两侧的疏松土壤推入沟中埋覆根系,不能破碎和疏松土壤,因此多与锐角开沟器配合使用。刮板型的覆土装置又分刮板式和铲式。2.3.3覆土器的要求覆土装置必须使苗根完全而均匀地覆土,苗根周围不留空隙,压实后苗木根系必须与土壤密切接触,根系不允许有弯曲和断裂等较大的变形。覆土和压实的质量一般常用垂直拔苗力来评定。2.3.4刮板型覆土装置的刮板式和铲式覆土器的对比刮板式覆土器的覆土能力较强,刮板角可以调节,常和锐角开沟器的芯铧式开沟器配合使用。铲式覆土器连接在镇压轮架上,根据需要,覆土铲可以上下调节,常和钝角开沟器的滑刀式开沟器配合使用10。表2-1 板式和铲式覆土器主要参数名称板式铲式选择依据覆土板长(mm)300-800100-120按行距、苗幅宽和覆土量而定板宽a(mm)60-80按覆土量要求而定两板间夹角左右夹角小覆土能力低,过大易拥土堵塞与地面夹角左右过小覆土能力差后开口宽B120-18060-80按开沟宽度、工作速度和整地条件决定通过高度H(mm)120-180-要求通过土块,根茬时不堵塞2.4镇压轮图2-3圆柱型镇压轮2.4.1镇压轮的作用镇压的作用是压碎土块、压实耕作层,蓄水保墒,以利于播种与栽植。播种、栽植的同时镇压可以减少土壤的大孔隙,减少水分蒸发,以使土壤保墒;可以加强毛细血管作用,使水分沿着毛细血管上升,起到调水和保墒的作用;可使种子、苗根和土壤紧密接触,有利于种子发芽与苗根的发根生长;因此播种、栽植同时镇压对干旱地区的播种与栽植是非常必要的。一个良好的镇压轮必须转动灵活,不粘土,不拥土,镇压轮可以适当调整,镇压后地表不产生鳞状裂纹。2.4.2镇压轮结构类型和特点圆柱镇压轮,是有薄钢板制成。有光面圆柱形和网面圆柱形两种,其镇压轮面较宽,压力分布均匀。圆锥复合镇压轮,由两个钢板冲制成的锥形轮组成。可根据需要来改变两锥形轮的间距,成为宽窄不同的圆锥复合轮,其真压力可由附加弹簧调节。2.5夹苗器夹苗器作为本设计的亮点之一,夹苗器的结构如下所示:图2-4为弹簧压铁式夹苗器基本组成由夹铁、夹苗板和螺旋拉伸式弹簧组成,结构简单易懂便于使用同时也降低了劳动强度和节省了劳动时间,也大大降低了作业的成本,对树苗起到了稳定和保护的最终目的,在压板的作用下完成下苗。 3 齿轮的设计参数这里的齿轮主要是一对圆锥直齿轮,目的是为了改变传递动力的方向。(1)选用直齿锥齿轮传动;(2)选用8级精度;(3)材料选择,小齿轮材料为Q235-A(热轧),硬度为280HBS,大齿轮材料为Q235-A(热轧)(4)选小齿轮齿数Z1=20,大齿轮齿数Z2=38.(5)几何尺寸计算U=1.85,查手册得取,1.8520=37,取38初定小锥轮大端分度圆直径=1172查机械设计书表14-23,K取1.5,=1000,拖拉机输出转矩, 为拖拉机功率,选28kw,为拖拉机转速,选1000小锥齿轮传递的额定转矩所以小锥齿轮传递的额定转矩为270N.M初选小锥齿轮分度圆直径所以取小锥齿轮分度圆直径d1=170,大锥齿轮分度圆直径d2=320(d2=1701.85=320)有U=1.85,可知cot=tan=1.85, 所以分锥角=2743,分锥角=6217 顶锥角=2923, =6334.根锥角=2614, =6024. 大端模数 齿宽 图3-14 各个轴的设计根据动力输出及配合、设计和安装的要求,为了适应较强的工作场合,轴采用刚度和强度较好,而且抗疲劳强度较高的Q235-A材料,采用热轧处理。轴上零件的定位为了防止轴上零件受力时发生沿轴向或周向的相对运动,轴上零件除了有游动或空转的要求者外,都必须进行轴向和周向定位,以保证其准确的工作位置。4.1计算各轴的输入功率为拖拉机的额定功率 为小锥齿轮轴的功率 为大锥齿轮轴的功率 为工作机主轴的功率4.2计算各轴的转矩为拖拉机输出轴上的转矩为小锥齿轮轴上的转矩 为大锥齿轮轴上的转矩=2701.850.96=480为工作机主轴上的转矩=4800.99=475.24.3小锥齿轮轴的设计(1) 求作用在小锥齿轮及大锥齿轮上的力 圆周力轴向力 径向力(2)初步确定轴的最小直径 小锥齿轮轴的最小直径显然是要安装联轴器处轴的直径,为了使所选的轴的直径d与联轴器的孔相适应,故需同时选取联轴器型号。经选得联轴器的直径D=60mm.从而确定小锥齿轮轴的最小直径=60mm(3)小锥齿轮轴的结构设计 图4-1图五 图六 图七(4)轴的校核1.垂直面的支承反力(图d)2.水平面的支承反力(图b)3.绘垂直面的弯矩图(图e)4.绘水平面的弯矩图(图c)5.求合成弯矩(图f)6.该轴所受扭矩为 T=270000N.mm7.按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时,通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面,即危险截面D的强度。根据文献以上数据,并取=0.6,轴的计算应力之前已选定轴的材料为Q235-A,热轧处理,由文献查得。因此,故安全。4.4大锥齿轮轴的设计(1)初步确定轴的最小直径 大锥齿轮轴的最小直径要与工作机孔的直径配合,为了使所选的轴的直径与孔相适应,故选择大锥齿轮轴的最小直径=60mm结 论 (1) 该机的设计应用到实际中是要实现由传统栽植技术向现代栽植技术的转变。需因地制宜,发展果树栽植机械化。为了充分利用资源减少自然灾害,争取高产,机械化移栽是有效途径。(2) 机械化栽植代替了人工栽种作业,提高了机械化程度及生产效率。这样可以解决人工栽植过程中的栽植劳动强度大,所需劳动力较多,产品粗大笨重,成本高、效率低,质量难以保证的问题。(3) 机械化作业,提高生产效率,节省了人力及时间,降低了农民的劳动强度,改善了人们工作环境,机械化的工作能加快推动经济作物的发展。(4) 机械化移栽机的设计应用能够大力扩展林果业的快速发展,是有很重要的现实意义的,特别是在的南疆地区,环境条件不是很好,大规模的林果业发展会很好的给当地带来一个良好的生活环境。 (5)能运用好机械化的工作,因地制宜发展当地是资源,发展当地的特色果业,不仅能给大家一个好的环境,更能带来很好的经济效益,人们的生活水平会更好,向小康生活更迈进一步。(6)该机的设计应用到实际对于提高我国植树造林机械化的进程有巨大的推动作用,同时对于我国林业的经济效益和生态效益具有重大意义。也对林果业的发展具有重要的现实意义。从各方面看,水果产业无论是栽培管理,还是增加经济效益和社会效益都具有重要意义。因此发展机械化栽植果树树苗势在必行。由于本设计没有做试验,对其实际的可行性程度还不能确定。致 谢首先感谢的是我的指导老师王伟!本设计是在王伟老师的悉心指导下完成的。王老师虽然忙于工作但是仍然很负责的给我做指导,经过王老师的监督指导让我顺利完成了毕业设计。老师无论是在资料的整理,还是在设计的画图等各个方面都给予了我大量的指导和帮助,在他的精心指导下,才使得我的设计有步骤的有序的完成,同时也学到了许多书本上学不到的知识,受益匪浅,特致以深深的感谢。 毕业设计正代表着大学的终结,完成它既有一种收获感,又有一种失落感,可无论如何它代表着我四年的努力,代表了我四年的历程。当它终于完成的时候,我不禁想起了很多人,很多事,尤其是辛勤培养我的老师们,谢谢你们!四年一个轮回,四年前,我满腔热情走进了塔里木大学,而四年后的如今要带着母校给予的知识离开了,心中满是不舍与依恋却注定要走。在此时此刻我最想说的我能说的就是:我的母校我爱您,是你给了我一个高教育的深造的天堂,在您的怀抱里我学习了好多知识,让我成长了许多;还有就是我敬爱的老师们,是您们孜孜不倦的教育我们做人、做事的道理,让我以后的路走的更顺利,谢谢您们;还有关心帮助支持我的同学和朋友,和你们在一起的日子是很快乐的,我们在一起学习探讨的时光里,我们是互帮互助,共同进步。为了明天的美好我会好好努力。同时也衷心的祝愿母校越办越好,教学质量蒸蒸日上;祝老师们身体健康,工作顺利;祝同学、朋友一路走好,一切顺利。参考文献1汤智辉,贾首星.兵团林果业机械化现状与发展.农机化研究,2008,(11):58.2刘磊,陈永成.兵团移栽技术的应用与发展概况.农机化研究,2008,(9):240241.3金诚谦.链夹式移栽机栽植作业质量影响因素分析.农业机械学报,2008,(8):196198.4宋代平.生态植树机动态性能的理论研究.东北林业大学硕士论文.2004,(9):1105.5于建国,屈锦卫.国内外挖坑机的研究现状及发展趋势.农机化.2007,(1):5657.6黄志兵.加快林果业机械发展的思考J.中国农机化,2007,(6):4448.7韩占全,封俊,曾爱军. 我国旱地栽植机械的现状和发展前景J现代化农业, 2000,(8).64-658何新川,差心玲,邵艳英.多功能果树开沟、打埂、破埂机.农机化,2007,1:54.9吴兆迁,牛晓华,刘瑞林等.自走式苗木移植机电控操作系统的设计J.林业机械与土木设备,2006,(10).10武科.几种典型的移栽机.农机化,2009,(3).11刘磊.兵团移栽技术的应用于发展概况.农机化研究,2008,(9).12吴兆迁,牛晓华,刘明刚等.横格式苗木换床移植装置的设计J.林业机械与土木设备.2006,(7):25-27.13韩占全,封俊,曾爱军.我国旱地栽植机械的现状和发展前景J. 现代农机化,2000,(8).14李金鑫.国内移栽机具发展现状J.农机化,2004,(2):32-33.15陈风.旱地移栽机现状和发展趋势J.农机化研究,2005,(3):24-26.16中国农业机械化科学研究院主编:农业机械设计手册上、下册,机械工业出版社,1988,307-31817北京农业机械化学院主编:农业机械学上、下册,农业出版社,1981,312-315.18农机实用手册,刘景泉主编.-北京:人民交通出版,1998,685-687.19实用农机技术手册,山东省农业机械管理局编,山东科学技术出版社.1993,263-264.附 录附表 轴类零件形位公差常用符号表部位名称形状或位置公差的名称及符号公差等级与皮轮、齿轮等传动零件的配合面圆跳动 7、8级与G级精度滚动轴承配合的两圆柱表面轴心线间的位置度同轴度 7、8级与G级精度滚动轴承配合表面圆度 、圆柱度6、7级定位轴肩的端面垂直度6、7级花键平键槽工作面对轴心线的位置精度对称度7、8、9 级16 外文翻译专 业 机械设计制造及其自动化学 生 姓 名 郑 敏 班 级 BD机制031 学 号 0320110131 指 导 教 师 袁 铁 军 新型树脂传递模塑技术:原型机研制J.R. Thagard, O.I. Okoli*, Z. Liang, H.-P. Wang, C. Zhang著郑敏译摘要: 树脂输入液的双重柔性安装(RIDFT)技术是一种新型的科研技术, 其中包括润湿、真空树脂灌注成型。前面所注入的树脂是二维流量,避开了树脂在其他立体复合体中的流动出现的不成熟现象。采用片面塑造,所提供的成本效益比树脂模塑要高。 对正在进行样机的开发RIDFT进程取得了积极成果。复合材料表面质量好、微观结构特征、 屡被制作和力学性能与成本相比节约了24%。本文RIDFT过程,概述其优点,提出了其挑战性,为了找出潜在效益产业。目前正在进行的工作包括:制造产物的提炼,建造一座大型原型机以全面反映其用于制造大型复合材料部件和紫外光固化技术,以减少大量的制造周期时间。 关键词:e.成形; 输液。1. 引言 运输部门继续为有着能够减少重量, 耐蚀性及功能集成的优点的高分子复合材料提供有意义的增长机会。然而,可利用的生产过程限制了复合材料在大规模生产部门的利用。由于本身较长的循环周期和有害挥发性有机物(VOCs)的排放,当前许多过程并不容易融入到大规模生产当中。不过,液态复合型 (lcm)技术是有前途的科技。 例如树脂传递模塑(RTM)、树脂传递模塑弹性(FRTM)、输液的柔性模具树脂(RIFT)。 这些成型技术,也有着的能够使VOCS的排放量减少90%的优点。成本是在复合生产过程的发展中首先需要考虑的事项。海洋产业厂商已经致力于这有效的和便宜的公开的成型技术,尽管美国环境保护局(环保局)法规。在双重柔性模具(RIDFT)技术之间树脂输液的发展进一步促进了注入树脂技术的发展,降低关闭塑造方法较高的成本。 2. 液体复合成型工序 2.1 树脂传递模塑(RTM注射) 传统上, 树脂传递模塑也被用作制造复合材料部分。RTM工艺过程提供了许多优势超过其它制造纤维增强热固性高分子复合材料。 这些优势包括:改进组件厚度耐寒性-河口、表面光洁度好、减少排放挥发性。其中一个关键问题关于RTM工艺过程的成功是正确认识和预测树脂流动在模子填充期间。考虑工作已经被做了好多在这块领域,一些模型和模拟工具可以利用。尽管如此,为有着复杂几何形状和渗透性变化的零件做出的树脂流量分析目前仍然存在困难。 但是预先的准备和工装成本可以禁止大都超过数公尺尺寸的部分、尤其对一次性或小生产经营与手动停止过程相比。图1显示了RTM的一个示意性的过程。lcm过程的进一步发展已针对复杂和相关联的成本费用。其中一些将被讨论在下列部分。图2.2在柔韧性加工下树脂灌输(RIFT) 在柔韧性加工下树脂灌输(RIFT)是一种较新的工艺,在八十年代引进。 RIFT的一版追溯到50年代,当它被用来制造渔船船体。图2展示了RIFT过程被ciba和geigy发展。一个灵活的柔弱的斑点工具是这过程后面的根基。20世纪80年代, 橡皮工具袋的使用作为柔性的工具被调查并且很多专利被申请。 在90年代还过程被重新发现,并且还发现申请特别是在船运和汽车的产业。 RIFT一版被用于增强碳纤维强化海洋结构在RIFT过程,纤维是第一个被替用在柔弱的放在典型涂了脱模剂的模子。接着,一个灵活的加工层被替用在纤维和未知的边缘被真空紧闭。然后纤维被真空地注入在模子和灵活的加工层之间放置在真空密封紧围绕优势,从而形成了该部分的形状。 RIFT保有RTM的许多环境优势,但加工成本低廉得多、从此一半传统的僵化封闭模具被一个包所替代。目前模具要适应到RIFT过程或许是可行的。 在大规模生产中这变得非常重要, 有着节省数百万美圆的加工和制造费用的潜能 。和rtm过程相比,RIFT有一些优点。 RIFT提供有限直接控制的厚度或纤维含量最后的碾压在RIFT过程。 这些参数取决于在压力作用下加固的压缩和缓和,而套袋薄馍揣息和其他辅助材料的相互关系。 干纤维集合的压缩研究受诸多研究的影响。 皮尔斯和萨默斯注意到一个干的粗成品的反应是动态的。 时间依靠压缩和松弛被观察,反复被装卸加固达到高的一个给定的压力压紧。 在RIFT中加固的压缩进一步被流动树脂的到来所复合。这为纤维和可能影响在真空胶膜袋下碾压的变形提供润滑。此外,有效压力作用在加固上的不是持续的在整个过程中。 桑德等。调查了不同面料的可压缩性(平纹、斜纹、缎、 非卷曲)并且确认压缩型面料的可压缩性取决于它的种类。 斜纹编织织物在干和湿的情况下最难压缩。 树脂在一给定的点到来之前,干胶膜受大气压的影响。 当树脂流过这点时,树脂里面的压力就上升、 这样新的压缩在加固上就减少了。 主要的是流动引诱的缺点有着在部分几何学的复合上增长的可能性。一个理论和和现实的理解对于这些机制是被需求为了评定是否模型碾压能一贯性地,可再生的和可预言的纤维含量和质量被制造。 在这过程中胶膜及配套材料之间的相互作用必须被量化。 Summerscales表明RIFT过程降低工人接触液态树脂当增长组成的机械特性和纤维含量通过减少空隙度与手动停止相比。 此外,RIFT提供与当前被应用的加工(RTM或者模压)相比能够降低加工成本的费用的潜能。2.3柔性树脂传递模塑(FRTM)RIFT的一个类似的过程是FRTM。 FRTM是一个创新的复合制造过程,基于详细的成本分析上发展, 被确定为成本效益设计。FRTM是一个混合过程,它结合了技术特性和各自有利的横隔膜形成及rtm的经济效益。分开的数张干燥纤维和固体树脂被摆放在橡胶隔板、加热之间使树脂液化。纤维和树脂然后被画一个真空在横隔膜及形成的通过画横隔膜集合通过困难加工所压榨。图3所示显示了FRTM进程的示意性。 FRTM过程被优化为了生产出高质量低的零件厚度变化,低无用的量和高纤维数量。 最后,FRTM过程的经济效益通过小型生产经营被验证。FRTM被设计和发展,以便虑及相比传统的方法例如rtm更便宜和更快的部分被制造。对于新的成本效益的需求意味着生产通常是一个起点对于一种新的过程的发展例如FRTM来自古典的rtm过程。 通过FRTM的真空成型和许多其它当前可利用的过程(例如RIFT被显示在表1里)的比较。在概念上,FRTM是一种混合的过程,结合了rtm和横隔膜成型有利的特性。像rtm,FRTM使用最低的成本构成未加工的材料可能是(干纤维和树脂),但是排除了劳动强度典型的和三维空间含纤维的预制品被用在了rtm。在FRTM,面料被形成在一步双膜片成形过程中。 这降低劳动强度,减少周转时间。 FRTM也可以减少加工成本典型地与rtm联系在一起,因为没有重的匹配加工被需要。 FRTM过程的第二优势是从出现, 横隔膜系统,本质上,可变形的、并提供低成本重构装置加工边缘出现的。 通过多种多样成型方法的使用,如真空成型、匹配模具冲压成型,它可能减少加工费用与专注的匹配加工在窗同的rtm过程想联系。降低加工成本可以来自较轻,片面工具 或通过一个柔性的经济优势,重组成型机制。 FRTM也减轻或消除工具的清理,这是典型的劳动密集型。 FRTM过程的第三个优势是注入过程重复性,这使得更快、更容易被控制。 这一结果来自引导树脂注入沿着厚的方向的部分,这是和其他两个平面方向相比较短的。 此外,平面注入口和通风孔在最后的几何部分不受约束。传统的昂贵的实验有必要最优化处理可变的和重新设计的加工以便完成任务, 而新零件的开发时间大大减少,因为缺乏新的学习。 假定树脂开始时在一个非常接近最后的位置,这过程与横向的方法相比典型地于rtm相关联。 表1显示FRTM过程的缺点。 在许多几何构件形成的过程中存在很多缺陷。 所切削的底部不能产生真空形成机制原理。在FRTM过程中控制厚度变化和可完成的构造体积受到了是潜在的限制。控制厚度变化是封闭的循环过程,和彻底的明智的选择树脂 ,其性能最适合FRTM独特的工艺要求。 构造体积是在加工处理的时候接近涉及热气压成型施加结构,因此, 他是依靠所成型的方法来决定的。 2.4 真空袋模具成型(VBM)和混合树脂注入模具成型(SCRIMP)VBM技术是一个封闭的模具技术和经济实惠的开模过程。 SCRIMP是VBM流行的诠释。 在这个过程中,一个组成凹槽或者通沟的网状结构,被用作分散树脂和减少流量阻力及延迟时间。树脂在真空压力下首先填满凹槽或者沟通道, 然后树脂注入纤维组织,在VBM,单方面的硬性塑一个袋装物被用来形成模具型腔。 VBM过程可分为五个步骤。 首先,在预成型模具表面清洗、 然后用释放剂、模具胶在在表面喷涂。 接下来,在加入填充剂的时候,把纤维垫弄干按入模型表面,用一个柔软的袋子掩蔽好,第三步,真空腔的模具和树脂的纤维垫被注入到真空力。 后腔充满树脂开始固化树脂和复合固化成部分,称为树脂固化步骤。 最后,从模具中取出固化复合物,以及下一个循环开始。 2.5树脂注入双重易曲模具(RIDFT)RIDFT想要联合其它LCM技术解决问题。 这些问题包括可完成的纤维量达体积部分厚度的坚硬性,制造周期时间和工艺的复杂性。 虽然目前并非所有问题都已经解决, 据这项研究的表明使用RIDFT的LCM技术克服缺点和局限性等。 图4显示了该RIDFT进程。 与FRTM过程不同的是,RIDFT过程不使用干燥的树脂片,但是通常使用低粘度室温消除热固树脂。在室温下,热固性树脂能允许部分的消除在分钟内完全被注入的固化剂含量,既允许部分地消除被移动的部分,此外,低粘度树脂可以进一步提高高纤维的润滑性,以此方式提高表面的变化过程。 RIDFT过程的有利条件是以往的RTM经验,即以流出的两寸树脂消除错综复杂的三寸树脂。RIDFT的另一个有利条件是:与RTM比较时,它的花费教少,缩短了生产时间,结合了UV的消除技术,并且达到了潜在的高纤维的容量,固有的限定了零件的几何形状成为“成型模具”。与RIFT相比,RIDFT的一个有利条件是在使用过程中的一个第二柔韧的工具,即减少了清洁和制造的预备工作,关于RIDFT,树脂不接触模块表面,并且在每个循环周期之前消除需要的准备模块,另一方面,减少生产步骤,从连续使用的RTM过程来看也不提供工具磨损经验。在RIDFT过程中,多孔的铝模块工艺技术(应用技术)能够被利用。在国际上模块钢建造的多孔模块用于RIDFT,如图5所示,瑞士制造,PORTEC,介绍了一个商业名为METAPOR的独特专利材料。这个由铝颗粒组成的商业的可利用产品被还氧化物的树脂包裹,并且在高压力下被压缩。材料的结合和制造过程导致了出现浇注块和探索了固化金属,当微观孔和具有渗透性的空气被完成。METAPOR技术允许RIDFT技术去克服他潜在的问题。真空成型驱动RIDFT进步的关键组成部分的过程形状。 微孔隙模具在模具内部所有范围内的真空被破坏,其意思就是允许断裂不必要的增加,同样空隙的问题将不在发生。 图片6显示了在使用非多孔模具时真空层无法形成柔性进入V形槽。 一旦撤离真空非结晶和多孔硅板之间时,所形成不会发生改变。然而,由于与多空模具表面的的空隙是为了排出在模具表面所有范围的空气和因硅树脂成片状而进入V形槽。 由于成形压力低、在树脂和模具表面 之间缺乏接触,RIDFT模具成本大大低于其他液态成型过程。3. 结论 建造该样机是基于RIDFT要进一步推进树脂注入技术。 作为变化过程中的空隙,RIDFT提供更多的优势,同时保持了有助于加工的空隙。由于附加的底座灵活的模具表面上清理和再生产准备工作已经被还原。 随着RIDFT进程, 树脂与模具表面接触,在每个周期之前并没有发生和剔除准备好的模具。 除了制造业逐步减少,他并没有以刀具磨损而被连续使用。 在确定RIDFT有效的费用期间,在RIDFT和SCRIMP进行了比较。 初步结果显示, RIDFT进程的费用节省约24%。 RIDFT不断的发展过程证实RIDFT制造大型复合组件和减少生产周期时间的能力。 8
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