多用种苗移送机设计【含CAD图纸、说明书】
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压缩包内含有CAD图纸和说明书,咨询Q 197216396 或 11970985摘要移栽是农作物种植中的一个重要过程,移栽机械的发展是适应于农业发展的,目前移栽过程均采用人工移栽,劳动强度大,效率低,从而限制了生产规模的扩大,影响了农业的经济效益,自动移栽机可以大大提高农作物幼苗移栽的效率,这种自动化程度高的移栽机广泛用于农业生产中。本次设计主要是移栽机进行结构功能设计和一些计算设计过程的说明,研究的主题是基于导苗管式的多功能移栽机,通过对幼苗种植间距等众多因素的分析,从而设计合适的尺寸。通过 SolidWorks 软件进行三维模型的设计、组装,同时为提高生产效率采用一次三行同时作业的设计。最后基于实际生产过程中开沟、覆土的需要,通过 CAD 软件进行了开土装置、落苗装置、覆土装置的设计,并且采用 PLC 进行送苗装置的控制,实现自动化生产。说明书从分析国内外移栽机的发展历史和各种移栽机的优缺点入手,进而选择更优的送苗方式进行设计,并最终得出最终的设计方案和图纸。关键词:移栽;机械结构设计;送苗装置;落苗装置II压缩包内含有CAD图纸和说明书,咨询Q 197216396 或 11970985ABSTRACTTransplanting is an important process in the cultivation of crops. The development of transplanting machinery is adapted to the development of agriculture.At present,the transplanting process uses manual transplanting,which has great labor intensity and low efficiency,which limits the expansion of production scale and affects the economic benefits of agriculture.Automatic transplanters can greatly increase the efficiency of crop seedling transplanting.This highly automated transplanter is widely used in agricultural production.This design is mainly a description of the structural function design of the transplanter and some calculation and design processes.The research theme is a multi-functional transplanter based on seedling tube type.Through the analysis of many factors such as seedling planting spacing to design appropriate size.Design and assembly of 3D models using SolidWorks software.At the same time,a three-line simultaneous operation design was adopted to increase production efficiency.Finally,based on the needs of trenching and earth covering in the actual production process,the design of open earthing devices,falling seedling devices,and earth-covering devices was performed through CAD software,and use PLC to send the control of the seedling device to achieve automated production.The instructionsl starts with an analysis of the development history of transplanting machines at home and abroad and the advantages and disadvantages of various transplanting machines,and then selects a better way of sending seedlings for design,and finally draws final design plans and drawings.Key Words:Transplanting; Mechanical design; Sending device; Falling seedling device目录摘要IABSTRACTII1绪论.-1-1.1 多用种苗移送机设计的目的和意义.-1-1.2 国内外移栽机的发展概况.-1-2总体方案设计.-4-2.1 移栽机械设计方案的选择.-4-2.2 机构整体结构.-6-2.3 开沟器的设计.-7-2.4 机械手的设计.-8-2.5 覆土板的设计.-10-3传动系统的设计与强度校核.-12-3.1 链传动的设计.-12-3.2 传送带设计.-19-3.3 同步带轴 1 的设计.-20-4PLC 控制系统.-24-5机架机构.-25-6结论.-27-致谢.-29-附录 1.外文译文.-30-附录 2.外文原文.-35-III多用种苗移送机设计1 绪论1.1 多用种苗移送机设计的目的和意义随着我国的发展, 人口数量的增多、 工业化程度的提高、 城镇用地的增加 ,以 及土地沙漠化的加剧 ,致 使可用于农业生产的耕地面积逐年减少, 难以通过增加耕地面积的方法来增加产量, 通过改良农作物的品质和改善种植的农艺过程是提高粮食产量有效的途径。从上世纪 50 年代开始我国开始进行移栽机的研究 ,多 所大学和研究所都曾成功研制出移栽机械, 移栽机械相比于人工移栽大大提高了移栽的效率、 减少了已在所需的劳动力, 从而降低了移栽成本, 且研究表明, 在适宜的时间进行移栽可以提高农作物产量。对不同种类的某一作物来说, 它们有其独特的有利于生长的积温带。如将高级温带的作物种植于低积温带 ,那 么很难保证作物的正常生长发育; 如遇到温度的骤升骤降很可能会造成种苗的死亡, 造成绝产。 所以可以通过温室, 进行种子的培育, 保证种子的发芽及幼苗的成活, 再通过移栽机械进行移栽。 温室培育便于进行幼苗生长管理、 壮苗的选择与培育、 从而提高幼苗的质量和品质。 温室培育的发展促进了我国中南部地区进行一年两熟甚至一年三熟的发展, 是复种的重要保证。目前的移栽机大多是以人工为辅助的半自动移栽机, 受到人工工作速度的影响 ,移 栽机的工作速度并不是特别快,机 械化效益并不是特别明显。国内外普遍认为全自动移栽机是移栽机的最终发展方向。在接下来的设计过程中, 选择导苗管式的落苗装置的设计, 采用top- down 的设计思路,最后进行总的装配。之所以采用导苗管式的落苗机构, 是因为这种设计稳定性较好, 能保证落苗的质量。1.2 国内外移栽机的发展概况1.2.1 . 1 国外移栽机械发展概述国外移栽机械发展较早 ,从 上世纪 20 年代开始 ,一 些国家就开始研制用于投放蔬菜苗的移栽机械, 初期的移栽机械都是半自动化的, 通过人工的取苗、 送苗, 由机械完成栽植任务。 50 至 60 年代已经研制出多种形式的半自动移栽机 ,到 80 年代 ,半 自动移栽机在农业生产中已得到广泛应用, 同时制钵、 育苗、 移栽已形成完整的系统 1 。- 10 -目前国外典型的移栽机械 :美 国 Sonoyo 系列高速全自动移栽机 ,适 用于卷心菜、西兰花等穴盘苗的栽植,效率很高可达 8000 株/ 行/h( 图 1. 1 ); 意大利的 FTC 型全自动膜上移栽机机械化程度、自动化程度较高,一次可进行多行植株的移栽, 移栽可靠性高, 工作效率高( 图 1. 2 ) ; 澳大利亚的Transplant Systems 公司生产的 HD 144 系列的全自动穴盘苗移栽机, 适用于大田作业, 效率可达 15000 株/h( 图 1. 3 ) 1 ;图 1. 1Sonoyo 系列高速全自动移栽机图 1. 2FTC 型全自动膜上移栽机图 1. 3HD 144 系列的全自动穴盘苗移栽机1.2.2 . 2 国内移栽机械发展概述我国移栽机的研制相较国外较晚,上 世纪 50 年代起我国才开始进行移栽机的研究,当时主要是进行的裸根苗移栽机的研究,80 年代时我国成功研制出了半自动移栽机, 用于蔬菜移栽。目前国内的移栽机按照机构特点可以分为以下几种:(1 ) 钳夹式移栽机: 机构简单、 株距和栽植深度比较稳定、 成本较低, 在低速的情况下工作可靠; 但是在高速工作时下, 容易夹伤钵苗, 可靠性较差。目前国内代表机型有南通富来威农业设备有限公司生产的 2ZQ- 4 型油菜移栽机、 宁津县金利达田耐尔公司生产的 1ZQ 型钳夹式秧苗移栽机。 (2 ) 链夹式移栽机: 株距和栽植深度较稳定, 但工作过程中容易伤苗,工作效率较低。 目前国内代表机型是黑龙江农垦科学院研制的 2Z- 2 型、2Z- 6 型链夹式移栽机 1 。(3) ) 挠性圆盘式移栽机:该类型移栽机的结构简单、成本相对低、移栽时株距的控制较好, 但移栽深度的控制相对较差, 该机构易伤苗, 并且关键功能键挠性圆盘的使用寿命较短。 目前国内经典机型有山东宁津县滕达农具厂的 2YZ- 1 秧苗移栽机和农科院研制的 ZT- 2 型纸筒甜菜移栽机。(4) ) 导苗管式移栽机 :能 保证栽植深度和秧苗的直立度,在 工作时因不是钳夹式夹持钵苗故机械手对钵苗的伤害小, 但式两钵苗之间的距离调整较困难,该种移栽机的机械设计较复杂,机械 成本较高。目前国内经典机型有 2ZDF 型移栽机和 2EG- 2 型带喂入式钵苗移栽机。(5) ) 皮带式移栽机:结构简单、成本低,但移栽速度不高且工作可靠性和移栽质量较低。 目前国内代表机型有石河子大学研制的番茄苗输送带式移栽机。(6) ) 吊篮式移栽机 :该 种移栽机在工作时钵苗是整体放在吊篮中 ,所以钵苗不易受损, 作业时两钵苗之间的移栽距离相对准确, 但是该种移栽机的结构相对复杂而且不能进行高速作业。 目前国内代表机型是南通富来威农业装备有限公司的 2ZBX 型移栽机。目前来说, 虽然我国栽移栽机械方面取得一定的进展, 但是全自动移栽机的技术不太成熟尚处于研究阶段, 除此之外, 我国移栽机还存在诸多问题: 移栽机的通用性较差, 偏性单一作业, 功能较单一, 不适用于多种农作物同时移栽, 性能的可靠性和稳定性较差, 且目前国家尚未对移栽机进行统一化和规范化处理。我国未来移栽机发展应结合我国农业生产的实际情况, 移栽机的研制不能仅限于模仿国外产品, 结合我国现在的农村状况, 目前移栽机的研究方向应主要放在通用性方面, 而非自动性。2 总体方案设计2.1 移栽机械设计方案的选择( 1 )钳 夹式移栽机是通过人工将幼苗放置于机械手上 ,当 运动到苗沟位置时, 机械手将有放松开, 幼苗落入苗沟, 紧接着覆土板将开沟器开出的土重新推回苗沟中, 完成栽植工作。优缺点: 该种移栽机的机械结构相对简单, 容易制造, 这种机械手的夹持方式适合裸苗和钵苗, 钵苗的栽植深度、 两钵苗之间的距离准确度较高, 但夹持式机械手在工作过程中容易使钵苗受到损伤, 而且这种方式的移栽机因机械手的原因移栽速度江曼, 两钵苗之间距离不容易控制。 目前市场使用较少。图 2. 1钳夹式移栽机示意图( 2 )链 夹式移栽机是将苗夹放置于链条上 ,通 过人工将幼苗装夹栽苗夹上, 苗家随链条运动, 当链条运动到给定位置时, 苗夹松开, 让幼苗落入苗沟中, 在覆土板作用下完成栽植工作。优缺点: 送苗稳定性高, 栽植后幼苗的直立度较好, 株距较准确, 但易伤苗, 高速运行时容易出现漏苗的情况, 目前市场上应用较少。图 2. 2链夹式移栽机示意图( 3 )挠 性圆盘式移栽机是通过传送带将人工放置在传送带槽上的钵苗传送至栽植盘中, 栽植盘是设计为开合式的, 当钵苗来临时, 通过开盘轮使栽植盘张开一小口 ,以 便于钵苗顺利落入栽植盘中 ,当 到达预定位置时, 通过开盘叉的作用使得钵苗可以从栽植盘中掉出落入苗沟中, 然后经覆土完成栽植工作。优缺点: 两钵苗之间的距离容易调整调整, 可控性较高, 移栽机中的关键功能件圆盘容易制造, 但是圆盘的磨损率较高, 需要经常更换, 且栽植深度不容易改变。图 2. 3挠性圆盘移栽机示意图( 4 ) 导苗管式移栽机通过人工或机械的方式将钵苗放置到导苗管中, 钵苗在重力作用下沿着导苗管落入苗沟内, 再经覆土完成栽植工作。优缺点: 不伤苗、 株距和栽种深度稳定, 株苗直立度较好。图 2. 4导苗管式移栽机示意图( 5 )吊杯式移栽机中的吊杯可上下移动,当移动到上方时,可通过人工的方式将钵苗放入吊杯中, 当吊杯下降到预定位置时, 吊杯下端挡板处于打开状态, 钵苗随重力作用下落到苗沟中, 经覆土完成栽植工作。图 2. 5 . 吊杯式移栽机示意图优缺点: 不伤苗, 钵苗直立度较好, 但结构复杂, 栽植速度慢。综合上面的几种结构, 选择栽植速度不是特别快的, 但栽植质量较高的导苗管式移栽机。2.2 机构整体结构图 2. 6 移栽机机构图1. 开沟器 2. 大车轮 3. 大链轮 4. 机架 5. 苗箱推杆 6. 幼苗箱 7. 小链轮8. 凸轮9. 导苗管 10 . 覆土板 11 . 小车轮工作原理:移栽机工作时, 由拖拉机拖动移栽机行进, 带动大车轮转动, 同时大车轮与大链轮同轴, 使得链轮得到一转速, 通过链轮传动带动移栽机的运转, 随着移栽机的行进, 开沟器进行开土工作, 为幼苗的栽植进行准备, 幼苗箱推杆将幼苗箱中的幼苗推到传送带上 ,经 过导苗管作用落入苗沟中, 再经覆土板作用完成栽植过程。导苗管底部用挡板挡住, 挡板与凸轮相连, 可通过调节凸轮转动速度来调节株距。主要技术参数: 作业行数: 3 行挂接方式: 悬挂式配套动力: 8. 8 KW 轮式拖拉机行距: 300 mm株距: 250 mm2.3 开沟器的设计开沟器是移栽机中的重要部件 ,选 用芯铧式开沟器 ,属 于锐角开沟器, 它由切刀、 开沟器两侧板和支撑杆等组成, 其特点是开的沟较深, 比较宽大, 而且开沟之后回土的速度很快, 开沟器过去之后, 土可以在很短的时间内重新回到苗沟中, 减少了覆土板的工作强度, 对钵苗的栽植提供很大帮助, 这种芯铧式开沟器在实际工作中使用较多, 是目前比较好用的开沟器。 工作时, 芯铧先进入土中, 在动力作用下向前运动, 芯铧周围的土沿着两侧的支撑板向两边分开, 从而形成苗沟。 为扩大移栽机的适用范围, 在设计时将开沟器的位置设计为可调型, 通过改变连接螺栓组的连接位置来改变开沟器的入土深度。主要参数:入土角 : 入土角 大小的选择对开沟器的工作能力有着至关重要的作用,当 过大时,开沟器前端相对竖直,此时入土深度较深但角度较小, 不利于泥土向两侧分离, 会加大阻力, 会使开沟器开土能力下降; 当 过小时 ,芯 铧部分加长 ,使 得强度减弱 ,所 以入土角 通常选择 15 25 。隙角 : 芯铧底部的隙角 b, 它影响着开沟器的入土能力, 当隙角过大时, 会使开沟器开出的苗沟的底部不平整, 过小则使会使开沟器不易插进耕地中, 通常选择 5 。斜倾角 2 : 斜倾角可以保证土块, 杂草等沿着刃口向后滑移, 从而不至于缠绕在刃口上, 不影响开沟器正常工作, 通常选择 60 75 。铧高 H: 铧高不宜过高, 过高会使得工作时阻力增大, 通常选择 80 140 mm。幅宽 B: 开沟器的幅宽决定了开出的苗沟的宽度的大小, 通常情况下是根据所要移栽的钵苗的宽度来选择开沟器幅宽。图 2. 7 开沟器示意图2.4 机械手的设计机械手是移栽机械中的重要部分, 对钵苗栽植有着重要作用。机械手设计为导苗管式的, 由导苗管和挡板两部分组成, 钵苗由幼苗箱被顶出经传送带的输送到达导苗管处 ,沿 导苗管下落 ,底 部有挡板挡住, 挡板与凸轮相连, 周期性移动, 当凸轮运动到远休止处时, 钵苗可从挡板缺口处掉落到苗沟中; 当凸轮在近休止处时, 导苗管下部处于封闭状态, 钵苗不能掉落到苗沟中。 为保证钵苗在落入苗沟中时的直立程度, 将导苗管设计成倾斜的形式, 以保证钵苗在到达导苗管底部时是处于直立状态。参数设计导苗管上端口 110 mm 导苗管下端口 54 mm图 2. 8 机械手示意图凸轮设计凸轮参数设计基圆半径 40 mm推程阶段 0 60 mm推程角 0 60 停止阶段 60 60 mm角度 60 120 回程阶段 60 0mm回程角 120 180 停止阶段 0 0mm角度 180 360 图 2. 9 凸轮运动曲线图图 2. 10 凸轮三维示意图2.5 覆土板的设计覆土板是移栽机械中的重要部分, 在栽植工程中覆土板将开沟器开出的土重新聚拢在一起, 对已栽植在苗沟中的钵苗进行固定, 以保证栽植的成活率。覆土板结构简单,只由两块板组成,但覆土板与地面之间的夹角、两板之间的夹角对覆土的压紧程度、 覆土的多少都很重要。 两板后部之间的间隔通常由所栽植的钵苗所决定, 间隔过大使得覆土效果不好, 过小则会在覆土时碰到钵苗。覆土板的设计选择了刮板式覆土板, 刮板式覆土器通过两个呈一定角度放置的刮板将沟外的土重新聚拢填回到苗沟中去, 刮板的角度设计成可调节式的。主要参数:参考农业设计手册 覆土板长度 300 mm, 覆土板宽度 100 mm, 覆土板厚度 40 mm, 两板之间夹角 50 ,覆土板与地面之间夹角 65 , 两板后口之间距离 70 mm。- 22 -图 2. 11 覆土板示意图3 传动系统的设计与强度校核3.1 链传动的设计3.1.1 . 1 车轮到中间轴的传动链的设计使用带传动时,通常带传动的速度 v 5m / s ,该移栽机构设计的最大速度为 v = 0.6477 m / s , 远小于带传动要求的最低速度, 故选用链传动。查 机械设计手册 选用滚子链,车轮轴转速 3r / min 中间轮转速 12r / min功率 0 P = Fv = 8181 0.22 = 1.8kW传动比 i = n1 = z2 = 12 = 4( 式 3. 1 )n2z13( 式 3. 2 )查 机械设计手册 表 13 - 2 - 2z1 17选小链轮齿数 z1 = 17 ,则 大链轮齿数 z2 = iz1 = 4 17 = 68( 式 3. 3 )修正功率 PCPC = Pf1 f2 = 1.8 1 0.99 = 1.78kW( 式 3. 4 )查 机械设计手册 表 13 - 2 - 3 工况系数f1 = 1查 机械设计手册 表 13 - 2 - 1 小链轮齿数系数f 2= 0.99链条节距 p由修正功率 PC 和小链轮转速 n1 , 由 机械设计手册 图13 - 2 - 2选择 p10 A = 15.875mm初定中心距 a0a0 = (30 50)pa0 min = 0.33z1 (i - 1)p = 0.33 17 (4 - 1)15.875 = 267.2mm a0 = 476.25mm( 式 3. 5 )以节距计的初定中心距 aa= a0 = 476.25 = 30 节( 式 3. 6 )op0 pp15.875链条节数 LL = z1 + z2 + 2a + f3 = 17 + 68 + 2 30 + 65.95 102 节a22PPopop30( 式 3. 7 )f3 用齿数计算的链条节数的系数 z- z 2查 机械设计手册 表 13 - 2 - 4f3 = 21 = 65.95( 式 3. 8 )2p 链条长度 L中心距 aeL = pLP1000= 15.875102 = 1.62m1000( 式 3. 9 )ep4a = p(2L- z1- z2 )f= 15.875 (2 102 -17 - 68) 0.23146 = 441.96mm( 式 3. 10 )f4 用齿数计算中心距的系数 查 机械设计手册 表 13 - 2 - 5f4 = 0.23146实际中心距 aa = ae - Da = 441.96 - 0.003 441.96 = 440mm( 式 3. 11 )Da = (0.002 0.004)ae链条速度 vv =z1n1 p60 1000= 17 12 15.875 = 0.12m / s60 1000( 式 3. 12 )属于低速链传动有效圆周率 FF= 1000P = 1000 1.8 = 5833Nttv0.12( 式 3. 13 )作用在轴上的力 FF 1.05 f1Ft = 1.05 115000 = 6124N( 式 3. 14 )选择润滑方式: 人工定期润滑小链轮包角a = 180 - (z2 - z1 )p 57.31pa= 180 - (68 -17)15.875 57.3 = 146.413.14 440( 式 3- 15 )滚子链的静强度计算:链条静强度计算公式:n =Qf F + F + F np( 式 3. 16 )1 tcf式中 n 静强度安全系数;Q 链条极限拉伸载荷, N, 查 机械设计手册 表 13 - 2 - 1 得Q = 21800N ;f1 工况系数, 查 机械设计手册 表 12 - 2 - 3 得 f1 = 1 ;Ft 有效圆周力, N, 查 机械设计手册 表 12 - 2 - 2 得 Ft = 5833N ;F 离心力引起的拉力, N, F = qv2 ;ccq 链条质量, kg / m ,查 机械设计手册表 12 - 2 - 6 得 q = 3.8kg / m ;v 链条速度, 0.16m / s ;Ff 悬垂拉力, N, 查 机械设计手册 得 Ff = 22N ;np 需用安全系数经计算 n = 3.73 npnp = 3 6 ;滚子链是安全的。滚子链的耐磨损工作能力计算 c c c 3 Lz i Dp p滚子链寿命 T = 91500 1 2 3 p 1 =38483 h( 式 3. 17 )prvi + 1 p 3.2d2式中 T 磨损使用寿命, h;Lp 链条节数, 节; v 链条速度, m/ s; z1 小链轮齿数;i 传动比;p 链条节数, mm ; Dp 许用磨损伸长率, 一般取 3%; p d2 滚子链销轴直径 ,mm ,查机 械设计手册 表 13 - 2 - 1 得 d2 =5 . 09 ;c1 磨损系数, 查 机械设计手册 图 13 - 2 - 5 得 c1 =6 ;c2 节距系数, 查 机械设计手册 表 13 - 2 - 8 得 c2 =1 . 39 ; c3 齿数- 速度系数, 查 机械设计手册 图 13 - 2 - 6 得 c3 =1 ; pr 铰链的压强, MPa;pr =f1Ft + Fc + FfA=41 . 5 MPa;f1 工况系数, 查 机械设计手册 表 13 - 2 - 3 得 f1 =1 ;Ft 有效拉力( 有效圆周拉力),N,查 机械设计手册表 13 - 2 - 2得 Ft =5833 N;Fc 离心力引起的拉力, N, 查 机械设计手册 式 13 - 2 - 1 得Fc =0 . 11 N;Ff 悬垂拉力, N, 查 机械设计手册 式 13 - 2 - 1 得 Ff =22 N;2A 铰链承压面积, mm2 , A = d b =141 . 03 ;2d2 滚子链销轴直径 ,mm ,查机 械设计手册 表 13 - 2 - 1 得 d2 =10 . 19 ;b2 套筒长度( 内链节外宽), mm , 查 机械设计手册表 13 - 2 - 1得 b2 =13 . 84 。滚子链链轮的计算z1 = 17p = 15.875查 机械设计手册 表 13 - 2 - 1 配用链条的滚子外径 d1 = 10.16mm配用链条排距p1 = 18.11mm分度圆直径 dd =180 = 15.875sin10.5 = 86.39mm z1( 式 3. 18 )齿顶圆直径 dada max = d + 1.25 p -d 1= 96.07mm( 式 3. 19 )1.6 da min = d + 1 - z p - d1 = 90.61mm( 式 3. 20 )1 d =+ cot 180 = 93.5mm取 d = 94mm( 式 3. 21 )ap 0.54az1 齿根圆直径 d fd f = d - d1 = 76.23mm( 式 3. 22 )0.8 分度圆弦齿高 ha max = 0.625 + p - 0.5d1 = 5.59mm z1 ( 式 3. 23 )ha min = 0.5(p - d1 ) = 2.8575mm ha = 0.27 p = 4.29mm( 式 3. 24 )( 式 3. 25 )最大齿根高距离 LL = d cos 90 - d= 75.86mm( 式 3. 26 )zxx11齿侧凸缘直径 dd p cot 180 -1.04h - 0.76h = 15.09( 式 3. 27 )zgg221z2 = 68p = 15.875dg 68 . 47 取 dg = 67mm查 机械设计手册 表 13 - 2 - 1 配用链条的滚子外径 d1 = 10.16mm配用链条排距分度圆直径 dp1 = 18.11mmd =180 = 15.875sin 2.65 = 343.74mmz2齿顶圆直径 dada max = d + 1.25 p -d 1= 353.42mm1.6 da min = d + 1 - p - d1 = 349.08mm z2 180 da = p 0.54 + cot = 351.94mm z2 取 da = 352mm齿根圆直径 d fd f = d - d1 = 333.59mm0.8 分度圆弦齿高 ha max = 0.625 + p - 0.5d1 = 5.03mm z1 ha min = 0.5(p - d1 ) = 2.8575mmha = 0.27 p = 4.29mm最大齿根高距离 LL = d cos 90 - d= 333.49mmzxx12齿侧凸缘直径 dd p cot 180 -1.04h - 0.76h = 15.09zgg222dg 326 . 92 取 dg = 325mm3.1.2 . 2 中间轴到同步带的链传动设计查 机械设计手册 选用滚子链,中间轴转速 12r / min同步带转速 24r / min功率P = Fv = 15 0.1256 = 1.8kW传动比 i = n3 = z4 = 24 = 2n4z312查 机械设计手册 表 13 - 2 - 2z3 17 选小链轮齿数 z3 = 17 , 则大链轮齿数 z4 = iz3 = 2 17 = 34修正功率 PCPC = Pf1 f2 = 1.8 1 0.99 = 1.78kW查 机械设计手册 表 13 - 2 - 3 工况系数f1 = 1查 机械设计手册 表 13 - 2 - 1 小链轮齿数系数f 2= 0.99链条节距 p由修正功率 PC 和小链轮转速 n3 , 由 机械设计手册 图13 - 2 - 2选择 p20B = 31.75mm三排链初定中心距 a0a0 = (30 50)pa0 min = 0.33z3 (i - 1)p = 0.33 17 (2 - 1) 31.75 = 178.12mm a0 = 952.5mm以节距计的初定中心距 aa= a0 = 952.5 = 30 节opopp31.75链条节数 LL = z3 + z4 + 2a + f3 = 17 + 34 + 2 30 + 7.33 = 86 节a2230PPopopf3 用齿数计算的链条节数的系数 34 -17 2查 机械设计手册 表 13 - 2 - 4f3 = 2p = 7.33链条长度 LL = pLP1000= 31.75 86 = 2.73m 1000中心距 aeep4a = p(2L- z3- z4 )f= 31.75 (2 86 -17 - 34) 0.23146 = 889.21mmf4 用齿数计算中心距的系数 查 机械设计手册 表 13 - 2 - 5f4 = 0.23146实际中心距 aa = ae - Da = 443.4 - 0.003 443.4 = 886mmDa = (0.002 0.004)ae链条速度 vv =z3n3 p60 1000= 17 24 31.75 = 0.22m / s60 1000属于低速链传动有效圆周力 FF = 1000P = 8181Nttv作用在轴上的力 FF 1.05 f1Ft 8590N选择润滑方式: 人工定期润滑小链轮包角 a = 180 - (z4 - z3 )p 57.3 = 180 - (34 -17) 31.75 57.3 = 168.893pa3.14 886表 4. 1链轮数值mm齿数 z节距 p配用的链条的滚子外径d1配用链条的排距 pt分度圆直径 d齿顶圆直径 da1731 . 7519 . 0536 . 45172 . 7918734344 . 10360齿数 z齿根圆直径 d f分度圆弦齿高 ha最大齿根距离 Lx齿侧凸缘直径 dg17153 . 748. 58153 . 0014034325 . 058. 58324 . 68310滚子链的耐磨损工作能力计算 c c c 3 Lz i Dp p滚子链寿命 T = 91500 1 2 3 p 1 =7784 hprvi + 1 p 3.2d2式中 T 磨损使用寿命, h;Lp 链条节数, 节; v 链条速度, m/ s; z1 小链轮齿数;i 传动比;p 链条节数, mm ; Dp 许用磨损伸长率, 一般取 3%; p d2 滚子链销轴直径 ,mm ,查机 械设计手册 表 13 - 2 - 1 得 d2 =10 . 19 ;c1 磨损系数, 查 机械设计手册 图 13 - 2 - 5 得 c1 =6 ;c2 节距系数, 查 机械设计手册 表 13 - 2 - 8 得 c2 =1 . 23 ; c3 齿数- 速度系数, 查 机械设计手册 图 13 - 2 - 6 得 c3 =1 ; pr 铰链的压强, MPa。pr =f1Ft + Fc + FfA=30 MPaf1 工况系数, 查 机械设计手册 表 13 - 2 - 3 得 f1 =1Ft 有效拉力( 有效圆周拉力),N,查 机械设计手册表 13 - 2 - 2得 Ft =8181 NFc 离心力引起的拉力 ,N,查机 械设计手册 式 13 - 2 - 1 得 Fc =1 . 57 NFf 悬垂拉力, N, 查 机械设计手册 式 13 - 2 - 1 得 Ff =134 . 672 N2A 铰链承压面积, mm2 , A = d b ;2d2 滚子链销轴直径 ,mm ,查 机械设计手册表 13 - 2 - 1 得 d2 =10 . 19b2 套筒长度( 内链节外宽), mm , 查 机械设计手册表 13 - 2 - 1得 b2 =29 . 013.1.3 . 3 同步带与机械手凸轮轴的链传动计算查 机械设计手册 选用滚子链,同步带轴转速 24r / min凸轮轴转速 24r / min功率P = Fv = 8181 0.22 = 1.8kW传动比 i = n5 = z6 = 24 = 1n6z524查 机械设计手册 表 13 - 2 - 2z3 17 选小链轮齿数 z5 = 20 , 则大链轮齿数 z6= iz5 = 117 = 17修正功率 PCPC = Pf1 f2 = 1.8 1 0.99 = 1.78kW查 机械设计手册 表 13 - 2 - 3 工况系数f1 = 1查 机械设计手册 表 13 - 2 - 1 小链轮齿数系数f 2= 0.99链条节距 p由修正功率 PC 和小链轮转速 n5 , 由 机械设计手册 图13 - 2 - 2选择 p20B = 31.75mm初定中心距 a0a0 = (30 50)pa0 min = 0.33z5 (i - 1)p = 0.33 17 (1 - 1)15.875 = 0mm a0 = 952.5mm以节距计的初定中心距 aa= a0 = 952.5 = 30 节opopp31.75链条节数 LPL = z5 + z6 + 2a +P2opf3 aop= 17 + 17 + 2 30 + 0230= 77 节f3 用齿数计算的链条节数的系数 z - z 2查 机械设计手册 表 13 - 2 - 4f3 = 65 = 0链条长度 L中心距 aeL = pLP10002p = 31.75 77 = 2.44m 10006ep4a = p(2L- z5- z )f= 31.75 (2 77 -17 -17) 0.23146 = 881.86mmf4 用齿数计算中心距的系数 查 机械设计手册 表 13 - 2 - 5f4 = 0.23146实际中心距 aa = ae - Da = 881.86 - 0.003 881.86 = 878mmDa = (0.002 0.004)ae链条速度 vv =z5n5 p60 1000= 17 24 31.75 = 0.22m / s60 1000属于低速链传动有效圆周率 FF = 1000P = 8181Nttv作用在轴上的力 FF 1.05 f1Ft 8590N选择润滑方式: 人工定期润滑小链轮包角 a = 180 - (z6 - z5 )p 57.3 = 180 - (17 -17)15.875 57.3 = 1803pa链轮 6 的尺寸与链轮 3 相同。3.2 传送带设计传送带参数传送带滚筒 f80mm 100mm两滚筒距离 276.8mm滚筒转速 n = 24r / min3.14 442传送带宽度 100mm传送带材质 PVC传送带速度 v = 0.368m / s3.3 同步带轴 1 的设计按照扭转刚度计算- 28 -d = 9.34 Tfp( 式 3. 28 )查 机械设计手册 表 6- 1 - 20 , 取 fp =2T = 9550 P = 9550 1.8 = 717N m( 式 3. 29 )n24d = 9.34 Tfp= 55.4mm取 d = 56mm查 机械设计手册 表 6- 1 - 4 轴肩高度 a = (0.07 0.1)d键的选择: 查 机械设计手册 表 5- 3 - 18 选择,f60选择 18 11 A 型键f56 选择 16 10 A 型键键与轴正常连接, 配合方式选择基轴制 h7N 9键的强度计算s = 2T s( 式 3. 30 )PDklPPT 转矩, N mm ;D 轴的直径, mm ;l 键的工作长度, mm A 型 l = L - b ;k 键与轮毂的接触高度, mm 平键 k = 0.4h ;查 机械设计手册 表 5- 3 - 17sPP = 100 120 MPasP =2TDkl= 3.39MPa 小于许用应力值, 故合格。轴承选择依据工作条件选用圆锥滚子轴承 d = 60mm , 轴承承受的径向载荷Fr = 8.1kN ,转速 n = 24r / min , 运转条件正常, 要求寿命 Lh = 5000h , 现确定型号。raC = fh fm fd P C (C )( 式 3. 31 )fn fTC 基本额定动载荷计算值, N;P 当量动载荷, 按 机械设计手册 式 7- 2 - 2 计算, N;fh 寿命因素, 表 7- 2 - 23 选取,fn 速度因素, 表 7- 2 - 24 选取,fh = 2.15 ;fn = 0.774 ;fm 力矩载荷因素, 力矩载荷较小时, fm = 1.5 , 力矩载荷较大时,fm = 2 取 fm = 1.5 ;fd 冲击载荷因素, 表 7- 2 - 25 选取, fd = 1.1fT 温度因素, 表 7- 2 - 26 选取, fT = 1;CT 轴承尺寸及性能表中所列径向基本额定载荷, N; Ca 轴承尺寸及性能表中所列轴向基本额定载荷, N。因 Fa = 0 , 故 Fa Fr 0.68 , 由表 7- 2 - 72 查得 P = Fr = 8.1kNC = 2.151.11.5 8.1 = 73.3kN 0.774 1查表 7- 2 - 91选 33012 型圆锥滚子轴承, Cr = 96.8kN表 7- 2 - 35 选配合轴的公差 m6所设计的轴的具体尺寸如图 3. 1 所示,图 3. 1 传送带轴 1 示意图退刀槽尺寸 2 1轴的载荷图图 4. 2 传送带轴 1 的载荷图由图可见, 截面 2 为危险截面,T = 716 N mM = 1803 N mW = 0.1d 3 = 21600mm3sb = 83.5MPa查 机械设计手册 表 6- 1 - 29 得, Z = 18.3cm3 ZP = 39.5cm3 ;查 机械设计手册 表 6- 1 - 1 得, s-1 = 240MPa ;t-1 = 140MPa查 机械设计手册 表 6- 1 - 34 得, ys= 0.34 ;yt = 0.21查 机械设计手册 表 6- 1 - 32 得, Ks = 1.60, Kt = 1.41 ;查 机械设计手册 表 6- 1 - 37 得, b= 0.8 ;查 机械设计手册 表 6- 1 - 35 得, es = 0.7,et = 0.76 ;M查 机械设计手册 表 6- 1 - 26 得, sa = 2Z= 49MPa,sm= 49MPa ;查 机械设计手册 表 6- 1 - 25 得, Ss=t-1= 1.74 ;as mKs s +ysbet查 机械设计手册 表 6- 1 - 26 得, ta =T2ZP= 9.06,tm=ta = 9.06 ;查 机械设计手册 表 6- 1 - 25 得, St=t-1= 6.1 ;at mKt t +ytbet查 机械设计手册 表 6- 1 - 25 得, S =SsSt= 1.68 ;所以由计算结果可知, 轴是安全的。4 PLC 控制系统PLC 控制系统包括了送盘步进电机、 推杆、 送苗步进电机、 PLC 控制器等装置组成。工作时, PLC 发送驱动脉冲信号驱动送盘电动机运动, 当到达指定位置时, 控制器停止发送脉冲信号, 此时送盘电动机停止运动, PLC 再次发出驱动脉冲信号驱动送苗电动机运动, 送苗电动机启动, 开始送苗运动, 电动机驱动推杆运动, 推杆推动苗箱中的钵苗, 将钵苗推到传送带上, 在苗箱两侧装有两个限位开关, 当推杆碰触到位置开关 1 时, 推杆缩回, 当推杆缩回苗箱起始端碰到位置开关 2 时, PLC 停止发送驱动送苗电动机运动的脉冲信号, 同时开始发送驱动送盘电动机运动的脉冲信号, 开始重复上述运动。 共重复五次。图 4. 1 控制系统流程图5 机架机构机架是移栽机中不可缺少的, 起支撑、 固定作用, 各零件都安装在机架上。将机架尺寸设计为 1800 1000 820mm为保证机架的强度, 寿命, 使用环境等因素, 选择材料为铸铁。为适应各种不同作物的移栽, 将开沟器的安装设计为可调节形式, 使开沟器开出的苗沟深度为可按需求改变, 开沟器调节范围 240mm 。同时覆土板的安装也设计为可调节式的, 覆土板调节范围 160mm 。为保证钵苗在传送带终端可以垂直落入导苗管中, 在传送带终端安装一块圆弧状挡板。图 5. 1 机架机构示意图1. 开沟机安装架2. 大车轮轴安装架 3. 中间轴轴承座 4
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