水田平地机的设计-整平机 稻田搅浆平地机械设计【cad高清图纸和说明书全套】
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I 摘 要 由于我国土地形状复杂,类型繁多,且纬度跨越大,故我国各省的农业机械各有差异,其现代化 程度不同。我省是以水稻为主要粮食的地区,且无法适用于大规模的生产,但又是水田,泥泞土地的作 业有一定的难度。本文基于机械设计和相关的理论研究,利用减速箱,单片机和液压装置设计了一台 水田平地机。由于本人能力有限,此文只着重设计了其传动装置与平地的液压装置。此次设计的水田 平地机特点是结构简单,受力均匀,运行平稳,工作效率高。 关键词:水田平地机 ;耕整机 ;手推 ;液压系统设计 II Abstract due to land complex shapes, type range and latitude spans, of agricultural machinery in all the different, varying degrees of its modernization. I mainly hilly land in type, but with rice as the main food of the region. Cannot be applied to large-scale production, but paddy fields, muddy land a job with a certain degree of difficulty. This article is based on research on mechanical design and theories related to the, using gearboxes, hydraulic design of single-chip and a grader for paddy field. Because of my ability is limited, this article only focuses on the design of its gear and leveling of hydraulic equipment. Grader for paddy field feature of the design is simple, uniform, stable operation, high efficiency. Keywords: grader for paddy field; cultivator; hand; design of hydraulic systems III 目 录 摘要 . ABSTRACT. 前言 . 1 绪论 .1 1.1 水田平地机在国内外的发展和使用 .1 1.2 设计水田平地机的意义 1 1.3 作品的结构特点与优势 .2 2 水田平地机的方案选择 .3 2.1 柴油机的选择 4 2.2 减速箱的设计 5 2.3 设计 V 带 .6 2.4 齿轮的设计 .8 2.5 轴的设计 11 3 液压系统的设计及整体方案的确定 21 3.1 确定液压系统的压力和流量 21 3.2 液压缸主要尺寸的确定 22 3.3 各主要液压器件选择及其工作原理 .22 4 润滑方式的确定以及其它的一些要求 26 5 总结 27 参考文献 .28 IV 致谢 .29 V 前 言 稻田搅浆平地机是我省广泛采用的主要水田平地机械,手推式搅浆平地机适应了我 省山丘为主的主要地形形式,并且也满足了耕地的主要作业要求。稻田搅浆平地机之所 以有广泛的辅助作业能力,是由于它能完成 360 度运动。他们可以单独进行,也可以组 合进行。本次研究的是一款能在我省水田中平地搅浆的机械,作业后疏松、平整的土壤 更加利于之后的播种以及收割。水耙地是水稻插秧的基础,是提高水稻单产的保证措施 之一。近几年水田搅浆技术在广大的水稻种植户中已经逐步得到广泛认可并已进行推广 和应用。搅浆平地机工作到也随着生产的需求加以改造,种类繁多。我在前水田平地机 的基础上结合平地机的工作原理对在水田平地机的基础上增添了搅浆装置,平地搅浆装 置的集合不仅节省时间,减少进地次数的同时也增加了平地的水平,减少了水田耕作的 成本。 黑龙江八一农垦大学毕业论文(设计) 0 1 绪论 1.1 水田平地机在国内外的发展和使用 随着高新技术的发展及在工程机械产品上的应用,以现代微电子技术为代表的高科 技正越来越普遍地用来改造工程机械产品的传统结构。成熟技术的移植应用已大大促进 了平地机综合技术水平的进一步提高。在满足新的技术要求前提下选择合理的价位,适 应不同档次的用户需求是目前平地机的发展方面。中国市场与国外市场不同,国外发达 国家的农业现代化基本已经形成,平地机的市场走势处于低谷,而中国平地机市场刚刚 开始启动,另一方面中国是发展中国家,经济实力等远远落后于发达国家,多种因素决 定了现阶段的中国市场对平地机不需要很高的技术含量和高的配置,只要具有同样的作 业功能和较好的可靠性,具有性能价格比的优势,就会有高的市场份额。近年来,国外 平地机之所以从中国市场逐步退出不是因为国外产品的技术水平不高,而是价位太高。 进口机的价位约是国产同类机型的 3 倍以上。因此,国产平地机必须在保持或略高于原 同类机型价位的基础上,尽量提高整机的可靠性和操作舒适性来适应中国的市场。 从技术发展角度考虑,中国平地机的发展,依然要跟踪国际领先水平。展望迅速发 展的中国市场,加入0 后国内市场国际化的趋势日趋明显。参与国际交换和分工,充 分利用国际先进的配套资源和科学技术,实现技术资源的优化配置,成为国内平地机制 造业发展的必经之路。中国平地机技术发展的基本特征应是:高、中、低档产品并存。 广泛使用新材料、新工艺,提高制造工艺水平,提高产品的可靠性和寿命,这是国产平 地机的发展趋势。 1.2 设计水田平地机的意义 随着我国现代化建设事业的迅速发展,农业现代化的建设越来越紧迫。但由于我国土 地形状复杂,类型繁多,且纬度跨越大,故我国各省的农业机械各有差异,其现代化程 度不同。我省土地类型主要以丘陵为主,但又是以水稻为主要粮食的地区。无法适用于 大规模的生产,但又是水田,泥泞土地的作业有一定的难度。因此我省水田对平地类型 的机械有一定的要求。使用方便,外形较小,移动方便是我省现阶段水田平地机的研究 意义。 黑龙江八一农垦大学毕业论文(设计) 1 1.3 作品的结构特点与优势 1)通过小型柴油机作为动力源,具有小型水田也能快速工作的特点 2)体积小、质量轻、结构简单、操作方便、保养方便、成本低廉,无废气及噪音 等污染。 3) 平地的高度可在 2060mm 之间,横向 100200mm,,质量 400kg 左右(材料由 45 钢制作); 4)前轮采用双轮耕整机构,具有良好的导向性,后面的平地船通过铰链与行走机构 相连,可以大幅度拐弯。 5) 平地的效果较理想,且成本低,是小面积平地的首选产品。 黑龙江八一农垦大学毕业论文(设计) 2 2 水田平地机的方案选择 据本次设计要求:设计出一台水田平地机,由现有双轮耕整机牵引,工作部件平地 船通过振动、对土壤挤压,刮平、推送,实现水田中土壤的平整。经参考众多农机类型, 我设计了如图 1 所示双轮拖挂式水田平地机。 随着国家惠农政策的不断出台,黑龙江省水稻种植面积的不断扩大,水田农机装备 的不断提高,水稻搅浆平地机以其适用、稳定、易行、节本特点成为我国水稻种植必备 的平地机械。水田搅浆平地是水稻生产中的重要环节,长期以来,水田耕整地一直延续 着传统的耕整地作业模式。主要有旱田水整、旱田灭茬水整两种形式,所以使用机具多 为拖拉机配套水田犁、旋耕机、水田耙等。这种耕作方式,机具进地次数多,费工费时, 劳动强度大,作业效率低,资源浪费严重,不仅增加水田生产成本,而且作业质量不能 满足插秧作业要求。水田搅浆平地机能一次完成碎土,搅浆,压茬及平地等联合作业, 田块能满足机械插秧要求。水田平地技术的应用与传统方法相比,降低生产成本、增产、 增收,还可以减少整地用水,联合作业又可以缩短整地时间,节省能源消耗,提高作业 效率,实现水稻高产稳产,对促进农业增收、农民增收和保证粮食安全生产具有重要的 意义。 因此,我设计的水田搅浆平地机是以柴油机为动力源,经过 V 带传动将功率传给减 速器,经历两级减速后又利用 V 带传动将功率传递给行走的双轮,双轮拖动平地船在水 田上行走,平地船与拖拉机具采用三点悬挂方式连接,三点悬挂装置的两个提升杆改用 两个双作用油缸,其动作可分别控制,以实现平地具左右两侧提升和下降的独立控制, 保证平地机具始终处于水平位置工作。悬挂点以铰链连接,人站在平地船上通过手柄掌 控方向。液压控制系统控制平底船左右水平。 . 柴油机的选择 有常识得知:正常成年人的移动速度为 3.55km/h,考虑安全问题取 v=4km/h=66.67m/min。按水田耕整作业: (2-1) KPTNnhb 黑龙江八一农垦大学毕业论文(设计) 3 式中: 耕宽,取 100cmnb 耕深,取 10mmh 土壤比阻,根据资料取 0.36K 所以 =3.60kwTNP 1.175F1 型柴油机 2.底座 3.耕整双轮 4.铰链 5.平地船 6 液压装置 7.手柄 8.减速箱 图 2-1 总装配简图 Fig 2-1 General Assembly Drawing 通过对家乡柴油机的使用情况了解,175F1 型柴油发动机的使用率特别广,它是最 适合本地环境状况与交通状况的柴油机,它能满足轻小型农业机构的要求,故本次研究 以龙舟-175F-1 型柴油为动力源驱动。其规格如图 2 所示: 型号 175F-1 缸径行程(mm) 7570 1h 功率(kw/ps) 3.65/4.95 马力 12h 功率(kw/ps) 3.81/4.5 马力 标定转速(r/min) 2600 润滑方式 离心飞溅 净质量(kg) 44 图 2-2 柴油机铭牌 Fig 2-2 diesel engine nameplate 黑龙江八一农垦大学毕业论文(设计) 4 2.2 减速箱的设计 2.2.1 减速箱的传动比分配 图 2-3 传动装置示意图 Fig 2-3 Schematic diagram of transmission device 按常识,取 170cm,体重取 70kg,双臂抬起高度 h=800mm。柴油机高 500mm,为了 让人前方视野开阔,取双轮半径 r=500mm 那么轮子的转速 n=51.54r/min。 确定传动装置的总传动比和分配传动比:总传动比: 53.04.126轮总 ni (2-2) 分配传动比:取 则 05.3带i 49.1605.21i 取 经计算 21)5.3(i21i .3.i 注: 为带轮传动比, 为高速级传动比, 为低速级传动比。带 2i 2.2.2 计算传动装置的运动和动力参数 将传动装置各轴由高速到低速依次定为 1 轴、2 轴、3 轴、4 轴 黑龙江八一农垦大学毕业论文(设计) 5 依次为电机与轴 1,轴 1 与轴 2,轴 2 与轴 3,轴 3 与轴 4,之间的传01234, 动效率。 (1)各轴转速: min/8520.36nrim带 (2-3)i/14.12i带 (2-4)in/7.56.305.2n213 rim带 (2-5) (2)各轴输入功率: kwpd52.396.0011 ppd 1.97.2011 k05.39663233 kwd 39.09.421044 (3)各轴输入转矩: (2-6) mNnPTwdd 1.32659054.386.01.301 iTd带 .1948212 mNi 57.5.633T8309.744 各轴动力参数结果如下表: 表 2-1 各轴动力参数 Table 2-1 the axial dynamic parameters 轴名 输入功率 P KW 输出功率 P KW 输入转矩 T Nm 输出转矩 T Nm 转速 r/min 柴油机轴 3.65 36.5 2600 高速轴 3.52 3.48 13.1 38.4 852 中间轴 3.21 3.18 38.4 168.8 184 低速轴 3.05 3.02 168.8 576.8 51.71 黑龙江八一农垦大学毕业论文(设计) 6 2.3 设计 V 带 (1)确定 V 带型号 查机械设计手册 表 13-6 得: 205P2.1AK 则 (2-7) WKdAc 4.67.31 根据 ,由机械设计 图 13-5,选择 A 型 V 带, 。4.minrno 205P125d 12.052.9837.6 取 。 375d 为带传动的滑动率 。 .1 (2)验算带速: 带速在 范围内,合smdvmV01.71602560s25 适。 (3)取 V 带基准长度 和中心距 a:dL 初步选取中心距 a: ,取 。750)312(5.)(5.12o 075a 所以: (2-8)8.4221ooadL 查资料取 。那么实际中心距: 。50d 1.472odoL 验算小带轮包角 : 。 (2-9) 21857.3610da 求 V 带根数 Z: (2-10)00L cPK 根据内插值法得 。38.1o18.op EF=0.1 .037.1oP 黑龙江八一农垦大学毕业论文(设计) 7 EFABC 。 10.8.op8.EF09.1tK 由内插值法得 。 95.0aK.631 ACB09.EF950 (2-11)09.15.)108.3(4)( KWPZLaoc 取 Z=3 根。 (4)求作用在带轮轴上的压力 :QF 有 q=0.10kg/m,单根 V 带的初拉力: (2-12) 2 205.504.25(1)(1)0.68190.3689cPFqv NzvK 作用在轴上压力: 0 2sin190.sin132.cZN 2.4 齿轮的设计 2.4.1 高速齿轮的设计 (1)材料:高速级小齿轮选用 钢调质,齿面硬度为 250HBS。高速级大齿轮选用45 钢正火,齿面硬度为 220HBS。45 (2)查机械设计表 11-7 得: 。lim10HMpalim2540Hpa 又由表 11-4 得: 。1.HS.3F 故 。MpaH50.1lim1 MSH91.2li2 查机械设计第 168 页表 11-10C 图得: 。paF01limpaF502lim 故 。paSF1543.201lim1SF13.2li2 黑龙江八一农垦大学毕业论文(设计) 8 (3)按齿面接触强度设计:9 级精度制造,取载荷系数 ,取齿宽系数2.1K 计算中心距:由机械设计第 165 页式 11-5 得:4.0a3.1726.40382.149356.51 5312 uKTun 考虑高速级大齿轮与低速级大齿轮相差不大取 am 则 取 821maZ 91Z12 实际传动比: 79.43 传动比误差: 。%5.3106. 齿宽: 取 82ab842b901 高速级大齿轮: 高速级小齿轮: 49Z21Z (4)验算轮齿弯曲强度: 根据机械设计第 167 页表 11-9 得: 12.6FY2.F 按最小齿宽 计算:284b 11 1322.106.94.55FF FKTYMpamZ 所以安全。 21 23.8FFFMpa (5)齿轮的圆周速度: smndV19.106834.29106 查课本第 162 页表 11-2 知选用 9 级的的精度是合适的。 2.4.2 低速级大小齿轮的设计 材料:低速级小齿轮选用 钢调质,齿面硬度为 250HBS。低速级大齿选用 钢正火,45 45 齿面硬度为 220HBS。 查机械设计第 166 页表 11-7 得: 。lim350HMpalim450Hpa 查机械设计第 165 页表 11-4 得: 。1.S.F 故 paMSH501.1lim3 MSH91.4li4 黑龙江八一农垦大学毕业论文(设计) 9 查课本第 168 页表 11-10C 图得: 。lim320FMpalim4150Fpa 故 。paMSF1543.203lim3 MSF3.li4 按齿面接触强度设计:9 级精度制造,查课本第 164 页表 11-3 得:载荷系数 ,取1.2K 齿宽系数 0.5 计算中心距: 由课本第 165 页式 11-5 得:3.216.40812.493516.31 522 uKTuan (2-13) 取 则 取504m 34aZm37Z49 计算传动比误差: 983.62710%.955 齿宽: 则取 .21ba4125b34103b: 低速级大齿轮: 448Z 低速级小齿轮: 3037 验算轮齿弯曲强度:查课本第 167 页表 11-9 得: 32.65FY4.F 按最小齿宽 计算:4125b (2-14) 33 3322.9.651047.94FF FKTYMpamZ 安全。 423 40.7FFFMpa 齿轮的圆周速度: 327680.12/610dnVms 查机械设计教材第 162 页表 11-2 知选用 9 级的的精度是合适的。 2.5 轴的设计 2.5.1 高速轴的设计与校核 黑龙江八一农垦大学毕业论文(设计) 10 (1)材料:选用 45 号钢调质处理。查机械设计第 230 页表 14-2 取 35Mpa C=100。 (2)各轴段直径的确定:根据机械设计课本第 230 页式 14-2 得: (2-15) 1min33.520.48PdC 又因为装小带轮的电动机轴径 ,又因为高速轴第一段轴径装配大带轮,d 所以取 。L 1=1.75d1-3=60。10.82:136 因为大带轮要靠轴肩定位,且还要配合密封圈,所以根据机械设计手册手册 85 页24d 表 7-12 取 ,L 2=m+e+l+5=28+9+16+5=58。2 段装配轴承且 ,所以由表 6-1 取 。选用 6009 轴承。3 3d345d L3=B+ +2=16+10+2=28。3 段主要是定位轴承,取 。L 4根据箱体内壁线确定后在确定。 装配齿轮段直径:4d450 5d 判断是不是作成齿轮轴: 412.5fetm 查机械设计手册 51 页表 4-1 得: e=5.96.25。3.t1 段装配轴承所以 L6= L3=28。6d6345d 校核该轴和轴承:L 1=73 L2=211 L3=96 作用在齿轮上的圆周力为: NdTFt 9815.20431 径向力为 298407rtFgt 作用在轴 1 带轮上的外力: 3.8Q 求垂直面的支反力: (2-16) 2110738rVlFN 黑龙江八一农垦大学毕业论文(设计) 11 2107382VrVFN 求垂直弯矩,并绘制垂直弯矩图: 3257.6avMl m180714FN 求水平面的支承力: 由 得12()HtllNFlt 21974873121 Ht 592 求并绘制水平面弯矩图: 317108.2aHMFl Nm2554 求 F 在支点产生的反力: 312961.83.7l N214.2.157.F 求并绘制 F 力产生的弯矩图: 323.89608.Ml N147127aF F 在 a 处产生的弯矩: 3138.0.l Nm 求合成弯矩图: 考虑最不利的情况,把 与 直接相加。 aFM2avH2 27.5.618.96.1aFaVHMNm 24 黑龙江八一农垦大学毕业论文(设计) 12 求危险截面当量弯矩: 从图可见,m-m 处截面最危险,其当量弯矩为:(取折合系数 )0.6NmTMe 4.206.38602.1920 (2-17) 计算危险截面处轴的直径: 因为材料选择 调质,则 ,许用弯曲应力 ,则有:#455BMPa160bMPa (2-18) 3331206.12.0.ebd 因为 ,所以该轴是安全的。54admd 弯矩及轴的受力分析图: 图 2-4 高速的弯矩及受力分析图 Fig2-4 Bending moment and stress analysis of high speed shaft (3)键的设计与校核: 根据 ,确定 V 带轮选铸铁 HT200,参考机械设计教材表 10-9,由于16,0.9dT 在 范围内,故 轴段上采用键 : , 381dbh108 采用 A 型普通键: 轴 1 黑龙江八一农垦大学毕业论文(设计) 13 键校核.为 L1=1.75d1-3=60 综合考虑取 =50l (2-19) 3406.97.1385pTMpadlh 查课本 155 页表 10-10 所选键为:60b:1085bhl 2.5.2 中间轴的设计与校核 (1)材料:选用 45 号钢调质处理。查机械设计课本第 230 页表 14-2 取 C=100。35Mpa 故 (2-20) 2min33.106.8PdC 段要装配轴承,所以查手册第 9 页表 1-16 取 ,查手册 62 页表 6-1 选用 62081 140d 轴承,L 1=B+ + +(2 3)=18+10+10+2=40。32 装配低速级小齿轮,且 取 ,L 2=128,因为要比齿轮孔长度少(23)。2d21d245 段主要是定位高速级大齿轮,所以取 ,L 3= =10。3 360d4 装配高速级大齿轮,取 L4=84-2=82。4 4 段要装配轴承,所以查手册第 9 页表 1-16 取 ,查手册 62 页表 6-1 选用 62085d 5 轴承,L 1=B+ + +(23)=18+10+10+2=43。3 (2)校核该轴和轴承:L 1=74 L2=117 L3=94 作用在 2、3 齿轮上的圆周力: 32470.70195tTFNd 径向力: 2298rtgt3870316rtFN 求垂直面的支反力: 黑龙江八一农垦大学毕业论文(设计) 14 NlFrrV 316941798532131 23620rVr 计算垂直弯矩: 317410.9aVmMFl Nm32()6(741)851705.nrl Nm 求水平面的支承力: llFttH 46917420832131 2705683ttHN 计算、绘制水平面弯矩图: 31458612.aHmMFl m3232()80(741)80917295.ntl Nm 求合成弯矩图,按最不利情况考虑: (2-21) 22.93.amavHmN53.0.nnMm 求危险截面当量弯矩: 从图可见,m-m,n-n 处截面最危险,其当量弯矩为:(取折合系数 )0.6NTame 418.6.03222 M32 计算危险截面处轴的直径: n-n 截面: 333140.906ebMdm m-m 截面: 黑龙江八一农垦大学毕业论文(设计) 15 333140.906ebMdm 由于 ,所以该轴是安全的。425m 轴承寿命校核: 轴承寿命可由式 进行校核,由于轴承主要承受径向载荷的作用,所以hfn601pth)( PCL ,查课本 259 页表 16-9,10 取 ,取rPF 1.,ptf3 (2-22) 22211345896rvHN22073r 66321029.510()()2.87thPCfLhyn 轴承使用寿命在 年范围内,因此所该轴承符合农用机械要求。3: 图-5 中间轴的弯矩及受力分析图 Fig 2-5 Intermediate shaft bending moment and Stress Analysis 2.5.3 低速轴的设计与校核 1) 弯矩及轴的受力分析图如下图: 黑龙江八一农垦大学毕业论文(设计) 16 图 2-6 低速轴的弯矩及受力分析图 Fig 2-6 Moment and stress analysis of the Low-speed Shaft 2)键的设计与校核: 已知 NmTd8.16,452参考机械设计表 10-11,由于 所以取)504(2d:19bh 因为齿轮材料为 45 钢。查表 10-10 得 10b L=128-18=110 取键长为 110. L=82-12=70 取键长为 707 根据挤压强度条件,键的校核为: bb MPadhlT8.4017945.6832 (2-23) bbl .5.32 所以所选键为: :14970bhl:1490hl 确定各轴段直径 计算最小轴段直径。 黑龙江八一农垦大学毕业论文(设计) 17 因为轴主要承受转矩作用,所以按扭转强度计算,由式 14-2 得: 考虑到该轴段上开有键槽,因此取mnPCd1.57.9631031 查手册 9 页表 1-16 圆整成标准值,取57.(%) md631 为使带轮轴向定位,在外伸端设置轴肩,则第二段轴径 。查手册 85 页表 7-702 2,此尺寸符合轴承盖和密封圈标准值,因此取 。md2 设计轴段 ,为使轴承装拆方便,查手册 62 页,表 6-1,取 ,采用挡油环给轴承定位。3d 选轴承 6215: 75.84,25,103dBDa 设计轴段 ,考虑到挡油环轴向定位,故取4 804d 设计另一端轴颈 ,取 ,轴承由挡油环定位,挡油环另一端靠齿轮齿根处7dm73 定位。 轮装拆方便,设计轴头 ,取 ,查手册 9 页表 1-16 取 mm。676d806d 设计轴环 及宽度 b5d 使齿轮轴向定位,故取 取mh2.7)380.(28065 15 ,1.4.(0783)1bhm 确定各轴段长度。 带轮的尺寸决定1l ,1Ll250me ,2249LBm 所以 el 轴头长度 因为此段要比此轮孔的长度短1235)(6hl 323328lB: 其它各轴段长度由结构决定。 (3)校核该轴和轴承:L 1=97.5 L2=204.5 L3=116 黑龙江八一农垦大学毕业论文(设计) 18 求作用力、力矩和和力矩、危险截面的当量弯矩。 作用在齿轮上的圆周力: 3342159.08194tTFNd 径向力: 25rtgt3025109477 求垂直面的支反力: 214.28950.rVlFN2167rV 计算垂直弯矩: 3286704.5180.avMFl Nm 求水平面的支承力。 21.9302tHl2157415tFN 计算、绘制水平面弯矩图。 3138.07.aHMl m295621FN 求 F 在支点产生的反力 3124780l21594105F N 求 F 力产生的弯矩图。 323476Ml1589.10.mF N 黑龙江八一农垦大学毕业论文(设计) 19 F 在 a 处产生的弯矩: 315897.10.mFMl N 考虑最不利的情况,把 与 直接相加。mfM2aHv 2 2.8.476.38.amFavH Nm 求危险截面当量弯矩。 从图可见,m-m 处截面最危险,其当量弯矩为:(取折合系数 )0.622223()68(0.159)4.ameMT 计算危险截面处轴的直径。 因为材料选择 调质,查机械设计手册得 ,许用弯曲应力 ,#45mpab650mpab60 则: 33312057.06ebMd 考虑到键槽的影响,取 所以该轴是安全的。md803.61 (4)键的设计与校核: 因为 d1=63 装带轮查课本 153 页表 10-9 选键为 bh:1811 查 155 页表 10-10 得02b: 因为 L1=107 初选键长为 100,校核3467.5108bTMpadlh 所以所选键为: :bl 装齿轮查课本 153 页表 10-9 选键为 查机械设计 155 页表 10-10 得680 :214h12b 因为 L6=122 初选键长为 100,校核 34165.2076.84bTMpadlh 所以所选键为: .:b 黑龙江八一农垦大学毕业论文(设计) 20 2.6 齿轮及带轮的设计 因 采用腹板式结构:347.50adm 表 2-2 高速大齿轮的设计 Table2-2 Design of high Speed Gear 代号 结构尺寸和计算公式 结果 轮毂处直径 1D1.6.45sd72 轮毂轴向长度 LB84 倒角尺寸 n0.nm1 齿根圆处的厚度 0(254)10 腹板最大直径 1D10fd321.25 板孔直径 0d01.()D62.5 腹板厚度 c3cb齿 宽 25.2 表 2-3 柴油机带轮的设计 Table 2-3 Design of diesel Engine Pulley 代号 结构尺寸和计算公式 结果sd 手册 157 页 90mmh908.12.shd 162mmL5)(sL 135mmrdradHm 81mm0 02hrd 143.5mm 黑龙江八一农垦大学毕业论文(设计) 21 s(0.23)0.25sB10mm111s 15mm2s2 5mm 表 2-4 减速箱的带轮设计 Table 2-4 The belt wheel gear Box Design 代号 结构尺寸和计算公式 结果sd 手册 157 页 38mmh(1.82).38hsd 68.4mmL5sL 取 60mmrd()1raHm 81mm0 02hrd 74.7mms(.3).50sB 10mm111s 15mm2s20 5mm 表 2-5 行走机构的带轮设计 Table 2-5 The belt wheel walking Mechanism Design 代号 结构尺寸和计算公式 结果sd 手册 157 页 45mmh 458.1).(2Snd 81mmL5sL 67.5mmrd()2radHm 81mm0 0hrd 74mm 黑龙江八一农垦大学毕业论文(设计) 22 s(0.23)0.25sB10mm1 11s 15mm2s2 5mm 3 液压系统的设计及其整体方案确定 黑龙江八一农垦大学毕业论文(设计) 23 在分析国内外平地控制系统的产品的基础上,借鉴它们的成功经验,根据国内现有 产品的现状,以及现有的技术水平,以单片机为控制,以液压系统为执行机构,设计了 一种精密水田平地控制系统。在系统设计中,结合实验的实际需要,主要以耕整水田为 研究对象。利用电磁阀的控制,实现油泵的不同排量,从而实现排种器的转速控制。 3.1 确定液压系统的压力和流量 液压油缸受力分析: 当下拉杆与地面平行时,平地机具重力方向与左拉杆垂直,此时平地机具所产生的力矩 最大。根据力矩平衡原理得: 12LGF 式中 G 平地机具的质量, 力臂, m5.01L 平地机具重心位置,2L2 液压油缸静态最大拉力 的垂直向上分力。1FmaxF 图 3-1 平地机具静态受力图 Fig 3-1 land leveler static force 黑龙江八一农垦大学毕业论文(设计) 24 经计算 =4000N,力 F 的最大值 。平地机具工作时会增加惯性负载,根据1 N4620max 经验及相关文献取 0.5 倍,则液压缸工作时必须提供最大拉力 F=6930N。由于采用两液压 缸,可知单缸最大拉力为 3465N。 3.2 液压缸主要尺寸的确定 (1) 油缸工作压力。根据经验本系统 p=6MPa。 (2) 确定液压缸内径 D 和活塞杆直径 d。考虑安装因素活塞工作时塞杆受拉,经推 导 D 可按下式计算,即 212d4FDP 式中 F 是液压缸外负载,已计算 F=3465N 液压缸的机械效率,本系统取 0.95 p1 是液压缸工作压力,已知 p=6MPa P2 是液压缸回油腔背压力,因该系统属于简单的中压系统,可取 0.5MPa 由于活塞杆受拉,取 d=0.5D。 将数据代入式中可得 D=0.048m 圆整后,取 D= 63mm 因 d=0.5D,圆整后取活塞杆直径 d=35mm 由此可计算单缸活塞杆工作时能产生的拉力为 7659N,大于 3465N,满足要求。 (3)计算液压缸工作时所需的流量 q 为 式中 v油缸活塞伸缩速度,根据相关文献取 v=4m/min。 系统工作时,经常需要两个液压油缸同时工作,故系统所需流量为 2q,即 25L/min。 3.3 各主要液压器件选择及其工作原理 3.3.1 液压马达 黑龙江八一农垦大学毕业论文(设计) 25 从能量转换的观点来看,液压泵与液压马达是可逆工作的液压元件,向任何一种液 压泵输入工作液体,都可使其变成液压马达工况;反之,当液压马达的主轴由外力矩驱 动旋转时,也可变为液压泵工况。因为它们具有同样的基本结构要素-密闭而又可以周 期变化的容积和相应的配油机构。 10 但是,由于液压马达和液压泵的工作条件不同,对它们的性能要求也不一样,所以 同类型的液压马达和液压泵之间,仍存在许多差别。首先液压马达应能够正、反转,因 而要求其内部结构对称;液压马达的转速范围需要足够大,特别对它的最低稳定转速有 一定的要求。因此,它通常都采用滚动轴承或静压滑动轴承;其次液压马达由于在输入 压力油条件下工作,因而不必具备自吸能力,但需要一定的初始密封性,才能提供必要 的起动转矩。由于存在着这些差别,使得液压马达和液压泵在结构上比较相似,但不能 可逆工作 11。 该系统液压泵由拖拉机(型号为清江504)的动力输出轴驱动。已知动力输出轴高 挡转速为 1000r/min,再根据系统工作压力及流量等要求选用淮安市液压件总厂生产的 CBTF532 型齿轮泵。该泵的技术参数如下:排量为 32mL/r,额定压力为 20MPa,额定 转速为 1000r/min ,容积效率为 0.92。 3.3.2 选择液压阀 液压调节系统选用深圳亚德客(AIRTAC)液压气动件厂生产的三位四通电磁换向阀, 其额定工作电压为 12V 直流电,响应频率为 5Hz。根据拟定的液压调节系统原理选定液 压元件,如下表所示: 表 3-1 液压元件的选择 Table 3-2 The choice of Hydraulic Components 序 号 元件名称 规格 最大流量 L/min 1 漏油器 XUB32 30 2 齿轮泵 CBTF532 40 3 压力表 4KF10D1 / 4 溢流阀 AF10D/DP1 32 黑龙江八一农垦大学毕业论文(设计) 26 5 三位四通电磁换 向阀 ED3C2G02D1 32 6 单向节流阀 LAF10DB1 32 7 囊式蓄能器 CQJ16 16 3.3.3 确定管道尺寸 油管内径尺寸由选用的液压元件接口尺寸确定,即油管内径为 8mm。 3.3.4 液压油箱容积的确定 为了提高液压系统的动作灵敏度,采用恒压系统,即油泵压力恒为工作压力 6MPa, 液压油箱有效容量按齿轮泵的流量的 10 倍来确定,即选用容量为 320L 的油箱 17 。 3.3.5 液压系统温升验算 系统为恒压系统,所以在整个田间作业过程中若液压缸不动作,则泵的输入功率全 部转化为热量。 此时液压油的温升最大,单位时间发热量 Q 为 kw127.3pqQ 式中 p油泵的理论泵油排量,为 32L/0.92, q液压泵的理论泵出压力,估算为系统的工作压力,即 6MPa。 邮箱的散热面积可近似为 A=3.14 由于系统的散热状况一般,可取 K ,则系统的温升为: 液压系统油温一般不应超过 70,因此必须设置散热器。散热器选用汽车空调散热 器,其入口与溢流阀的回油箱口相连。实验表明,设置散热器后,液压系统油温不超过 70,工作正常,如液压系统油路图所示。 黑龙江八一农垦大学毕业论文(设计) 27 3.3.6 溢流阀 溢流阀是一种液压压力控制阀。在液压设备中主要起定压溢流作用和安全保护作用。 定压溢流作用:在定量泵节流调节系统中,定量泵提供的是恒定流量。当系统压力增大 时,会使流量需求减小。此时溢流阀开启,使多余流量溢回油箱,保证溢流阀进口压力, 即泵出口压力恒定(阀口常随压力波动开启)。安全保护作用:系统正常工作时,阀门 关闭。只有负载超过规定的极限(系统压力超过调定压力)时开启溢流,进行过载保护, 使系统压力不再增加(通常使溢流阀的调定压力比系统最高工作压力高 1020) 19。 3.3.7 其他 应用中发现,该系统虽然压力较为稳定,但平地机具在上升和下降的过程中存在较 大的冲击,影响了平地机具的升降控制精度。为此,建议采用频率响应高于 5Hz 的电磁 换向阀,或应用电液伺服阀,以提高平地机具的位置控制精度。详情请见如下原理图: 1,7.油缸 2,8.单向节流阀 3 蓄压器 4,6.截止阀 5.油压表 9,17.三位四通电磁阀 10.溢流阀 11.散热器 12.邮箱 13.温度计 14.滤网 15 油泵 16.单向阀 图 7 液压系统油路图 Fig 7 hydraulic system schematic 黑龙江八一农垦大学毕业论文(设计) 28 4 润滑方式的确定已经其他的一些要求 因为传动装置属于轻型的,且传速较低,所以其速度远远小于 ,所以采用脂润滑,箱体内选用 SH0357-92 中的 50 号润滑,装至5(1.2)0./minr 规定高度。 其他有关数据见装配图的明细表和手册中的有关数据。 黑龙江八一农垦大学毕业论文(设计) 29 黑龙江八一农垦大学毕业论文(设计) 0 总 结 本次设计旨在研究出一款体积小、质量轻、噪音小、操作灵活,适合小面积平地 的水田平地船,基于以上的设计要求,经历了几次大的方案变动,最后决定采用以双轮 耕整机构作为动力源,通过 V 带轮轴传动到齿轮机构实现减速速,拖动平地船在水田中 行走。使用前首先要仔细阅读产品说明书和机具上的安全标志,对机具的潜在危险要做到 心中有数!按说明书的要点进行具体操作,避免安全事故发生。每次作业前应检查旋耕机 的传动箱是否加足润滑油,轴承是否加足润滑脂,连接螺栓是否紧固。作业中如发现异 常声音,应立即停车检查,排除故障。手扶拖拉机配套旋耕机陷车时,严禁未熄火时人 站在机器前拉、抬机器。机器经过较高的田埂时应熄火抬过田埂。使用前应检查各部件, 尤其要检查旋耕刀是否装反和固定螺栓及万向节销是否牢靠,发现问题要及时处理,确 认稳妥后方可使用。工作时应经常注意倾听旋耕机是否有杂声或金属敲击声,如有异常 应停车检查排除。地头转弯和倒车时严禁工作!以免损坏机件。机组起步时要先接合动力 输出轴,再挂上工作档,缓慢松放离合器踏板;同时操作液压升降手柄,使旋耕刀逐渐 入土,随之加大油门,使刀滚达到规定耕深时为止。 黑龙江八一农垦大学毕业论文(设计) 0 参考文献 1 镇江农业机械学院 .农业机械学M.北京:中国农业机械出版社 , 1981:135 2 濮良贵, 纪名刚. 机械设计M. 高等教育出版社, 2002.12.5-10-36-221 3 徐希民,黄宗益. 铲土运输机械设计M. 机械工业出版社, 1985:320-344. 4 何挺继,展朝勇. 现代公路施工机械R.人民交通出版社, 1999:81-104. 5 徐福玲,陈晓明. 液压与气压传动M. 北京:机械工业出版社,2003:34-35. 7 成大先,王德夫等. 机械设计手册M. 北京:机械工业出版社,2002,4:16-17-786. 8 赵显新. 工程机械液压传动装置原理与检修M. 辽宁科学技术出版社,2000:25-35. 9 周萼秋等. 现代工程机械M. 北京:人民交通出版社,1997:113-117. 10 罗圣国,李平林等主编. 机械设计课程设计指导书(第二版)M.北京:高等教育出版社, 2003.5:38-150-210. 11 赵显新. 工程机械液压传动装置原理与检修M. 辽宁科学技术出版社,2000:25-34. 12 杨晓辉. 简明机械实用手册M. 科学出版社,2006.258 13 de Sousa P L, A R Dedrick, A J Clemmens,et al.Effect of Furow Elevation Differences on Level- basinPerformanceJ.Transactions of the ASAE,1995,38(1):153-158. 14 张平格 ,赵喜敬 ,张伟杰,等.液压传动与控制 M.北京 :冶金工业出版社 ,2004. 15 王积伟,章宏甲,黄宜.液压传动J.机械工业出版社,2006.12:211. 16 陈真,胡宁,许亮.自动变速器液压控制系统 FMEAJ.机床与液压,2007(35):212 一 214. 17 高炳钊.AMT 液压系统仿真及其应用D.长春:吉林大学,2002:12. 18 朱经昌,魏寰官等.车辆液力传动J.北京:国防工业出版社,1983:98-12. 19 许耀军.水田激光平地机的试验研究D.广州:华南农业大学 ,2004:56. 20 农牧与食品机械杂志社编. 国外农机产品手册J.机械工业出版社,1986:11 21 张淑娟,全腊珍.画法几何与机械制图M.北京:中国农业出版社. 2007:3-15. 22 胡宁.电液控制系统故障的计算机诊断分析方法J.液压与气动,2004. 黑龙江八一农垦大学毕业论文(设计) 1 致 谢 在此论文完稿之际,向所有关心和支持我的老师、同学和朋友表示衷心地感谢!导师 实事求是、一丝不苟的科学态度、丰富的经验和渊博的专业知识、脚踏实地的工作作风 和专业的学术水平给我留下了深刻的印象,并将使我终生受益!在此,向李老师表示崇高 的敬意和衷心的感谢! 设计期间,得到了李玉清老师热情耐心的帮助和十分中肯的点评,设计才得以顺利完 成,深表谢意。
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