趙浮萍

【摘 要】 分析論述了4N-3型檸條平茬機(jī)的切割機(jī)構(gòu)、動(dòng)力配置、安全裝置、提升機(jī)構(gòu)、配重機(jī)構(gòu)，檸條的排送裝置及其傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)的確定。

【關(guān)鍵詞】 檸條 鋸齒刀盤(pán) 排枝罩

4N-3型檸條平茬機(jī)（前置式）與小型輪式拖拉機(jī)配套，由發(fā)動(dòng)機(jī)主軸輸出動(dòng)力，經(jīng)由發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力輸出，皮帶輪經(jīng)二級(jí)傳動(dòng)帶動(dòng)兩變速箱變向變速，帶動(dòng)水平排列的等腰三角形鋸齒盤(pán)高速旋轉(zhuǎn)，在機(jī)車(chē)前行時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì)檸條枝條的切割，并在V型排枝罩的作用下，切割后的檸條向兩側(cè)后邊連續(xù)排送，完成檸條平茬作業(yè)。

1 主要結(jié)構(gòu)組成

4N-3型檸條平茬機(jī)結(jié)構(gòu)組成見(jiàn)圖1。

2 主要技術(shù)參數(shù)

4N-3型檸條平茬機(jī)外形尺寸（長(zhǎng)×寬×高）為400mm×1150mm×1220mm，整機(jī)質(zhì)量（加配重）為460kg，與拖拉機(jī)掛接形式為前置全懸掛，配套動(dòng)力為23.53kW，割臺(tái)提升速度大于0.05m/s，割臺(tái)靜沉降性能不大于10mm，鋸齒盤(pán)配置數(shù)量為3個(gè)，鋸齒盤(pán)安裝形式為水平等腰三角形排列，割幅為1200mm，最低離地間隙為300mm，發(fā)動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速為2200r/min，大/小鋸齒刀盤(pán)轉(zhuǎn)速為1936r/min，作業(yè)速度為0～5km/h。

3 切割機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

3.1 切割形式的確定

檸條莖稈纖維韌性較強(qiáng)，多年生長(zhǎng)的檸條，木質(zhì)化較為嚴(yán)重，必須采取鋸切的方式，可實(shí)施檸條的切割。

3.2 鋸齒盤(pán)直徑的確定

根據(jù)行播檸條的行距與幅寬所確定。實(shí)際測(cè)量，行播檸條的行距一般為500～600mm，每行幅寬一般為200mm左右，因此確定大刀盤(pán)直徑為600mm，兩后刀盤(pán)之間的軸中心距為620mm，兩后刀盤(pán)留有20mm的間距，兩刀盤(pán)外延之間的寬度（即有效切割幅寬）為1220mm，既保證同時(shí)切割兩行檸條，又保證小四輪拖拉機(jī)后輪順利通過(guò)。前鋸齒盤(pán)位于兩大鋸齒盤(pán)前方，確定齒盤(pán)直徑為500mm。

3.3 鋸齒盤(pán)位置排列形式的確定

針對(duì)種植密度大、長(zhǎng)勢(shì)粗而高大的檸條，決定將鋸齒盤(pán)排列為水平等腰三角形結(jié)構(gòu)，效果較好。與V型曲線(xiàn)排枝罩組合，不易發(fā)生堵塞。采用三鋸齒刀盤(pán)結(jié)構(gòu)形式，形成等腰三角形結(jié)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)接湊、操作靈活的特點(diǎn)。兩后鋸齒刀盤(pán)平行水平排列，兩后鋸齒盤(pán)兩軸之間中心距為620mm，前鋸齒盤(pán)直徑為500mm，位于兩鋸齒盤(pán)前方的中心線(xiàn)上，小鋸齒盤(pán)的中心線(xiàn)與兩后鋸齒盤(pán)兩軸之間的中心線(xiàn)重合，形成三點(diǎn)等腰結(jié)構(gòu)形式。

3.4 鋸齒刀盤(pán)單齒切削量的確定

刀盤(pán)的齒數(shù)、轉(zhuǎn)速和機(jī)組的前進(jìn)速度這三者之間是一個(gè)配合關(guān)系，即單齒切削量由h△=確定，其中h△為單齒切削量（mm），N為鋸齒盤(pán)齒數(shù)，n為鋸齒盤(pán)轉(zhuǎn)速 r/min。已知機(jī)組作業(yè)最大前進(jìn)速度v為5km/h，后鋸齒盤(pán)齒數(shù)N為157齒，前鋸齒盤(pán)齒數(shù)N為117齒，前后鋸齒盤(pán)轉(zhuǎn)速n均為1936r/min（32r/s），則單齒最大切削量h△大為0.27，單齒最小切削量h△小為0.37。經(jīng)試驗(yàn)，h△完全能夠滿(mǎn)足切削量要求。

刀齒線(xiàn)速度應(yīng)為V′=D×π×n ，式中V′為齒盤(pán)線(xiàn)速度，D為鋸齒盤(pán)的直徑（大盤(pán)600mm，小盤(pán)500mm），n為齒盤(pán)轉(zhuǎn)速32r/s。則大鋸齒盤(pán)線(xiàn)速度為60.3，小鋸齒盤(pán)線(xiàn)速度為50.3。經(jīng)試驗(yàn)，、完全能夠滿(mǎn)足切削要求。

3.5 鋸齒刀盤(pán)齒形的確定

前鋸齒刀盤(pán)與兩后鋸齒刀盤(pán)的刀盤(pán)鋸齒形狀根據(jù)實(shí)際試驗(yàn)進(jìn)行選擇確定，前鋸齒刀盤(pán)和兩后鋸齒刀盤(pán)鋸齒參數(shù)主要為背角A和切割前角B，見(jiàn)圖2。經(jīng)試驗(yàn)，確定三鋸齒盤(pán)背角A為40°，切割前角B為20°時(shí)，可保證三鋸齒刀盤(pán)能達(dá)到最佳耐磨性能。

4 傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)的確定

4.1 傳動(dòng)參數(shù)的確定

第1級(jí)傳動(dòng)比i1由i1=確定，其中D1為柴油機(jī)動(dòng)力輸出皮帶輪直徑120mm，D2為離合器皮帶輪直徑136mm，則i1為0.88。

第2級(jí)傳動(dòng)比i2由i2=確定，其中D3為中間傳動(dòng)輸出皮帶直徑136mm，D4為錐齒箱外側(cè)的皮帶輪直徑136mm，則i2為1。

錐齒輪傳動(dòng)比i由i錐=確定，其中N1為主動(dòng)齒輪的齒數(shù) 30齒，N2為從動(dòng)齒輪的齒數(shù)30齒，則i錐為1。

那么，總傳動(dòng)比為i總=i1×i2×i錐=0.88。

鋸齒刀盤(pán)轉(zhuǎn)速n刀=n額×i總，其中n額為柴油機(jī)額定轉(zhuǎn)速 2200r/min，則n刀為1936r/min。

4.2 傳動(dòng)零件參數(shù)的確定

（1）錐齒輪參數(shù)的確定 采用類(lèi)比法，參照與小四輪拖拉機(jī)配套的雙圓盤(pán)割草機(jī)中的齒輪參數(shù)。即模數(shù)為4mm，齒數(shù)為30齒，材料為45#鋼，表面淬火硬度為45～50HRC。（2）軸直徑的確定各傳動(dòng)軸直徑以直徑較小的離合器軸進(jìn)行扭曲強(qiáng)度計(jì)算確定所需的安全軸徑。離合器軸選取45#鋼，按扭曲強(qiáng)度公式計(jì)算，其中材料系數(shù)A值查表為11，代入d=A，其中d為扭曲強(qiáng)度計(jì)算后的軸徑（mm），N為傳遞功率23.53kW，n為工作轉(zhuǎn)速1936r/min，則d為25mm。實(shí)際軸徑為28mm，大于許用直徑。

經(jīng)計(jì)算，全機(jī)其他軸件直徑均比離合器傳動(dòng)軸徑大，傳動(dòng)功率相同，因此，全部傳動(dòng)軸承受扭曲強(qiáng)度較大，彎曲強(qiáng)度較小，可忽略不計(jì)，所有軸徑無(wú)需考慮計(jì)算彎曲強(qiáng)度所選軸徑要求。

5 動(dòng)力配置

考慮到切割枝桿直徑小于35mm、割幅1.1m的檸條，便于操作，三圓盤(pán)切割的平茬收割機(jī)動(dòng)力能耗在14.71～23.53kW，所以選擇具有機(jī)身窄、座位底、操作者身體側(cè)向活動(dòng)空間大特點(diǎn)的小型輪式拖拉機(jī)。

6 安全裝置的確定

選用梯形牙嵌離合器。由于離合器結(jié)合時(shí)，有一定的沖擊性，設(shè)計(jì)材料用45#鋼，牙嵌部位淬火處理，硬度為40～46HRC。

7 提升機(jī)構(gòu)的確定

選擇缸筒直徑為20 cm、最大工作行程長(zhǎng)度為50cm的液壓油缸。

兩上拉桿連接板、兩上拉桿、下拉桿連接軸和兩下拉桿組成四連桿提升機(jī)構(gòu)（見(jiàn)圖3）。該機(jī)構(gòu)最低位置可放至地面，提升后離地最大高度為35cm。

8 前伸式彈性扶枝器的設(shè)置

前伸式彈性扶枝器由彈性圓鋼焊合而成，焊接或聯(lián)接在排枝罩前面中線(xiàn)下端部，扶枝器底部與排枝器底部為同一水平面內(nèi)，排枝器伸出長(zhǎng)度為320mm，上部為圓孤形，下部為直線(xiàn)形。扶枝器下端緊貼地面，伸到倒伏檸條叢的下邊枝叢，在拖拉機(jī)前行的作用下，由彈性圓孤桿將倒伏的枝條扶起完成平茬作業(yè)。設(shè)計(jì)的前伸式彈性扶枝器割凈率由原來(lái)的95%提高到98%～100%。

9 配重機(jī)構(gòu)的設(shè)置

考慮到檸條大多被種植在地形復(fù)雜的地塊，并且為了提高拖拉機(jī)輪胎的附著力、機(jī)組的操向性能，使機(jī)組重心位置穩(wěn)定、三鋸盤(pán)切割檸條性能可靠，所以必須設(shè)置配重裝置，而且所設(shè)的配重重量可隨機(jī)組作業(yè)要求，能進(jìn)行調(diào)整。配重分為4塊，為鋼筋水泥結(jié)構(gòu)的矩形塊，外表用薄鋼板焊合，每塊配重為45kg。

10 檸條的排送裝置

由于平茬收割機(jī)配置在拖拉機(jī)前方，故要保證切割后的檸條及時(shí)、通暢、連續(xù)地從兩側(cè)排送，就必須設(shè)計(jì)安全有效的排送裝置。

該機(jī)專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的排送裝置形狀為V型，兩側(cè)面為曲線(xiàn)型排枝板，選取合適的排送角度，以及選擇與刀盤(pán)合適的相互位置。

參考文獻(xiàn)

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