葡萄埋藤機(jī)的設(shè)計(jì)含開(kāi)題、SW三維及6張CAD圖
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2016 年 5 月 第 期
葡萄埋藤機(jī)
摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高,人們對(duì)葡萄的需求量越來(lái)越大,但我國(guó)葡萄生產(chǎn)的機(jī)械化總體水平不發(fā)達(dá),尤其是葡萄種植過(guò)程中工作量最大的葡萄藤越冬埋土作業(yè)基本上都是以人工為主,作業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低，質(zhì)量難以保證"針對(duì)這一現(xiàn)狀,本文通過(guò)調(diào)研葡萄的種植和國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有葡萄藤越冬埋土機(jī)械的使用情況,在綜合分析各自優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上,通過(guò)自主創(chuàng)新研制出一種新型葡萄埋藤機(jī)。
關(guān)鍵詞：葡萄藤；埋土；冬季保護(hù)；機(jī)械
中圖分類號(hào)： 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
0 引言
葡萄，又名草龍珠、山葫蘆、蒲桃、李桃、蒲陶等，葡萄皮薄而多汁,酸甜味美,營(yíng)養(yǎng)豐富,有“晶明珠”、和“水果皇后”之美稱"葡萄營(yíng)養(yǎng)豐富,據(jù)科學(xué)分析,它含有人體所不可缺少的谷氨、精氨酸、色氨酸等十幾種氨基酸"因此,常吃些葡萄對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)和心血管的正?；顒?dòng)是大有裨益的,能使人延年益壽"。
近年研究表明,葡萄含有白黎蘆醇和多種維生素,對(duì)防治癌癥和心血管病有良好的作用"葡萄汁有助于增強(qiáng)肝功能,促進(jìn)膽汁分泌,葡萄皮具有降血脂、抗血栓、預(yù)防動(dòng)脈硬化、提高免疫力的作用，葡萄中還含有類似于胰腺分泌的胰島素物質(zhì),因此醫(yī)生把葡萄汁列入糖尿病人的食譜中,并用于痛風(fēng)!關(guān)節(jié)炎和風(fēng)濕病患者的營(yíng)養(yǎng)食品"古人還說(shuō):“久食(葡萄)經(jīng)身不老”。
葡萄用途很廣,除了果實(shí)可以鮮食、釀酒、制汁、制干、制罐頭外,還可以加工葡萄果漿和葡萄果凍"葡萄種子可提煉單寧和高級(jí)食用油"葡萄根可入藥,葡萄葉也是一種良好的飼料,所以,葡萄全身都是寶"隨著人們對(duì)健康的追求,對(duì)葡萄的食用及醫(yī)用價(jià)值的研發(fā)和認(rèn)識(shí),葡萄這一綠色食品以其無(wú)公害、高營(yíng)養(yǎng)、高質(zhì)量、具有大自然特征的原汁原味等特點(diǎn),滿足了人們回歸自然的消費(fèi)需求,贏得了人們的喜愛(ài),使得國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)對(duì)葡萄的需求量不斷增大，我國(guó)葡萄干的人均年消費(fèi)量是80克,只占美國(guó)年人均消費(fèi)量的1/10,隨著人們收入的增加,人們對(duì)葡萄的消費(fèi)量也會(huì)隨之增長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)葡萄干市場(chǎng)一直處于供不應(yīng)求的狀態(tài)，隨著需求的增加,我國(guó)的葡萄種植面積也在逐年的增加。
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,葡萄種植面積不斷增加,但葡萄生產(chǎn)的機(jī)械化總體水平還較低"葡萄生產(chǎn)中的春天扒藤一上架綁藤一除草施肥澆水一噴施藥劑一收獲一冬季埋藤等幾個(gè)主要環(huán)節(jié),有的己經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械化或半機(jī)械化作業(yè),但有的屬于剛起步,有的則剛進(jìn)入推廣應(yīng)用階段,其中冬季埋藤這一生產(chǎn)環(huán)節(jié)還處于起步階段【2】。
1 設(shè)計(jì)原理及機(jī)構(gòu)
1.1 設(shè)計(jì)原理
工作時(shí)旋耕取土部件對(duì)土壤進(jìn)行疏松打碎,土壤在旋耕取土部件旋土刀與送土鏟的配合下沿送土鏟的方向拋送到縱向土壤輸送機(jī)構(gòu)中,縱向土壤輸送機(jī)構(gòu)在傳動(dòng)鏈條的帶動(dòng)下高速旋轉(zhuǎn),將旋耕取土部件拋送的土壤輸送到橫向土壤輸送機(jī)構(gòu)中"橫向土壤輸送機(jī)構(gòu)在主傳動(dòng)換向齒輪箱后輸出軸的帶動(dòng)下,將土壤均勻的拋在待冬季埋土的葡萄藤上,一次完成葡萄藤越冬埋土的全過(guò)程。
圖1 葡萄種植圖
為了葡萄藤越冬埋土不傷害葡萄藤的根系,要求葡萄藤埋土需要土壤在距離左葡萄藤各40cm的范圍內(nèi),以行距為2.5米的葡萄藤為依據(jù),要獲得葡萄藤越冬埋土的土壤而不傷害葡萄藤根系,取土的范圍在中間1.7米寬的范圍內(nèi),根據(jù)我國(guó)葡萄的種植模式,中間取土的范圍完全滿足葡萄埋藤機(jī)取土寬度的要求,采用旋耕取土的方式能有效的降低取土的動(dòng)力消耗"由于我國(guó)大部分葡萄產(chǎn)地冬季寒冷,在新疆冬季氣溫達(dá)到一20°C一30°C需求葡萄藤埋土要有一定的厚度和寬度,國(guó)內(nèi)的一些機(jī)型結(jié)構(gòu)上采用,造成一次埋土不足,需要多次反復(fù)埋土來(lái)達(dá)到葡萄藤安全越的要求。
1.2 總體設(shè)計(jì)
葡萄埋藤機(jī)結(jié)構(gòu)示意，如圖2所示。
1鏈輪 2傳送帶 3側(cè)邊傳動(dòng)箱 4傳動(dòng)換向齒輪箱 5旋土刀軸 6傳動(dòng)軸
圖2 葡萄埋藤機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖
我們采用單側(cè)埋土,將葡萄藤行間位置所取的土壤全部埋在一行葡萄藤上,一次達(dá)到葡萄藤安全越冬埋土的要求，由于葡萄藤下架扶倒相對(duì)于石灰樁左位置各個(gè)葡萄園不相同,,單行葡萄藤越冬埋土?xí)r,必須可以對(duì)機(jī)組左葡萄藤進(jìn)行選擇埋土(如圖),采用中間旋耕取土,單側(cè)可選擇機(jī)組左側(cè)葡萄藤進(jìn)行埋土的結(jié)構(gòu)形式。
其主要技術(shù)參數(shù)如下:
外形尺寸/mm： 2100×1000×900
行距/mm：窄行20000（可調(diào)）
開(kāi)溝深度/mm：100～120（理論）
作業(yè)速度/km·h-1：1.88～2.32
刀軸轉(zhuǎn)速/r·min-1：240
配套動(dòng)力/kW·h-1：43kW以上的拖拉機(jī)
2 關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)
2.1 旋耕刀軸、刀座和刀片
刀軸采用70的無(wú)縫鋼管，刀軸共有12行24個(gè)彎刀刀座，采用類似螺旋線對(duì)稱排列，單側(cè)刀座排列展開(kāi)。從圖3可以看出：在此排列中，刀座的軸向間距和周向間角均相等，每次均有左右兩把刀同時(shí)入土，這樣避免了在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)刀軸的左右擺動(dòng)，使刀軸受力較為均勻，動(dòng)力消耗小。
刀片[6]選擇彎形刀片（分左彎和右彎），有滑切作用，不易纏草，具有松碎土壤和翻土覆蓋的能力，這種形狀除了能夠保持適度的滑切角而外，還能由近及遠(yuǎn)地切土（即開(kāi)始時(shí)在離刀軸中心較近處先接觸土壤，然后逐漸向前和深處切入）。
彎刀的側(cè)刃曲線采用的公式為
式中 —側(cè)刃上的任一點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)半徑（極徑）；
—側(cè)刃起始半徑；
—常數(shù)；
—位置度（極角）。
這種曲線的滑切角開(kāi)始切土?xí)r較小，隨后逐漸增大。
考慮地表不平等因素,設(shè)計(jì)旋耕刀入土深度為40 cm。根據(jù)旋耕刀的運(yùn)動(dòng),為保證旋耕刀的正常切土，刀背不產(chǎn)生推土現(xiàn)象,旋耕刀回轉(zhuǎn)圓周半徑R應(yīng)滿足
式中 —旋耕刀旋轉(zhuǎn)半徑；
—旋耕深。
增大，刀軸離地表位置高,有利于機(jī)器的通過(guò)性，不易堵塞,但過(guò)大會(huì)使刀的強(qiáng)度降低，機(jī)架尺寸變大?？紤]本機(jī)及農(nóng)藝要求,為防止刀軸纏草堵塞可適當(dāng)加大刀的回轉(zhuǎn)半徑,增大刀軸離地間隙。
2.3其他部件
圖3 旋耕刀結(jié)構(gòu)示意圖
2.2 側(cè)邊傳動(dòng)箱體的設(shè)計(jì)
側(cè)邊傳動(dòng)箱體連接著刀軸與縱向土壤輸送機(jī)構(gòu)動(dòng)力的傳輸,側(cè)邊箱體設(shè)計(jì)為1個(gè)輸出軸個(gè)輸入軸上端右側(cè)為縱向土壤輸送機(jī)構(gòu)的動(dòng)力輸入軸、左側(cè)為輸出軸,下端右側(cè)為旋土刀軸輸出軸,如圖所示本設(shè)計(jì)采用上端輸入軸與上輸出軸為同一根軸,簡(jiǎn)化傳動(dòng)結(jié)構(gòu)"為了增加旋土刀的旋轉(zhuǎn)半徑,側(cè)邊傳動(dòng)箱體采用三級(jí)齒輪傳動(dòng),使上輸入軸與下輸出軸之間的
垂直距離達(dá)到870mm。
圖4側(cè)邊傳動(dòng)軸
圖5 旋耕刀軸
常用的旋耕機(jī)的刀軸直徑為80~90通過(guò)上述對(duì)旋土刀運(yùn)動(dòng)的分析可知通過(guò)增加旋土刀刀軸的直徑可以增加旋耕取土部件的取土深度,故本文采用直徑為145mm的刀軸(如圖)并進(jìn)行了旋土刀軸強(qiáng)度校核計(jì)算。
4 結(jié)論
本文簡(jiǎn)述了葡萄生產(chǎn)狀況和葡萄埋藤機(jī)械的概況，找出了現(xiàn)在葡萄埋藤的相關(guān)問(wèn)題，提出了一種新的設(shè)計(jì)方案，并從研究?jī)?nèi)容，技術(shù)路線和可行性分析方面進(jìn)行了詳細(xì)地闡述。確定了取土，拋土方式，對(duì)整機(jī)提出來(lái)總體設(shè)計(jì)方案。詳細(xì)地介紹了旋耕取土機(jī)構(gòu)，土壤拋送機(jī)構(gòu)以及關(guān)鍵零部件的有限元分析。本文得到了結(jié)論如下：
（1）設(shè)計(jì)了一種新型的葡萄埋藤機(jī)，性能穩(wěn)定，能夠高質(zhì)量的完成冬季葡萄藤覆土作業(yè)全過(guò)程，埋土質(zhì)量好，效率高。
（2）本文設(shè)計(jì)的旋耕取土機(jī)構(gòu)，能夠符合埋藤所需土量的要求，所設(shè)計(jì)的旋土刀機(jī)構(gòu)合理，能將旋耕后的土壤拋送到土壤拋送機(jī)構(gòu)上。
（3）采用了類似于開(kāi)溝機(jī)原理的土壤拋送機(jī)構(gòu)，能夠?qū)⑿⊥翙C(jī)構(gòu)拋送的土壤定點(diǎn)均勻的拋送到葡萄藤上。
參考文獻(xiàn)：
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Design of the Divided No-till Wheat Planter
liulifei, wanghongbiao,
Abstract: AlongwiththeeconomiedeveloPmentandPeoPle,5livingstandardsimProvementnChina,thePeoPle,5demandforgraPe15gettingmoreandmore.In2005,theoutPutof9einehinahasalreadyraedsthintheworld,butthewholelevelofgreProductionmeehanization15stillalittlelower,esPeeiallytheoverwintering5011eoveringoPerationforgraPevinewhichhasmaximumamountofworkduringthegraPegrowingProeess15basicallybymanPower,andthisresultedinhighinlaborintensityandlowinefficiencaswellasthequality15diffieulttoguarantee.Inviewofthisexistingsituation,inthisthesis,throughtheinvestigationtothegraPegrowingandtotheexistingutilizationsituationsofoverwinteringgraPevinelayermaehinesathomeandabroad,alsobasedonthecomPrehensiveanalysisoftheirmerits,anewtyPeofgraPevinelayertliroughtheindendentiunovation15develoPedsueeessfully.
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