蔣春平

（新疆新研牧神科技有限公司，新疆 烏魯木齊 830026）

0 前言

4YZT-8型自走式玉米籽粒收獲機的折疊玉米割臺展開寬度達(dá)到4.43 m，超過道路通行寬度（3.5 m），為此將割臺設(shè)計為可折疊結(jié)構(gòu)，分為左、右折疊單元、固定單元3部分。在道路行駛和轉(zhuǎn)場時機手操作按鈕，左、右折疊單元可折疊在固定單元上，使總寬度小于3.5 m，滿足道路通行條件。收割時機手操作可使割臺展開，滿足收割要求。

攪龍又叫螺旋推運器，是玉米割臺的輸送機構(gòu)，將物料軸向推運到出口處。

由于攪龍需要在整個割臺寬度范圍內(nèi)輸送物料，故割臺折疊攪龍也分成與折疊割臺匹配的3段：左、右折疊單元、固定單元，分別固定在折疊割臺相應(yīng)部位。展開后的3段攪龍成一個整體，要求3段攪龍上的螺旋葉片銜接處協(xié)調(diào)，旋向相位一致，三段軸可靠結(jié)合傳遞動力，和普通不折疊的攪龍功能一樣，能夠可靠完成物料推運。

離合器是用于機械運轉(zhuǎn)中將傳動系統(tǒng)實現(xiàn)結(jié)合與分離的一種裝置，在機械系統(tǒng)中廣泛運用。常用的機械式離合器有牙嵌式、轉(zhuǎn)鍵式、輪齒式、圓盤摩擦式和圓錐摩擦式等多種。

研究開發(fā)一種割臺折疊攪龍的雙軸牙嵌式離合器，攪龍展開過程折疊單元的運動軌跡是圓周運動，所以離合器動盤定盤結(jié)合時，靠近旋轉(zhuǎn)中心處先接觸，然后整個端面逐漸接觸，接觸過程如果牙嵌沒有正好嚙合，需要動盤有一定的縮回位移量，待轉(zhuǎn)動時轉(zhuǎn)到合適位置動盤在彈簧力作用下再次伸出，動盤定盤的牙嵌嚙合，需要動盤與軸是間隙配合，動盤在軸上能輕松移動。

常見的牙嵌離合器又分為矩形牙嵌、三角形牙嵌和梯形牙嵌三種，考慮到結(jié)合的平順性，自鎖可靠，安裝結(jié)構(gòu)和制造方便，選用矩形牙嵌式離合器。

1 折疊攪龍結(jié)構(gòu)及雙軸離合器工作原理 （圖1、2）

圖1 折疊攪龍示意

本割臺折疊攪龍適用于折疊割臺，也可根據(jù)需要適當(dāng)改動后用于其它超長超大幅寬需要折疊的機構(gòu)上，攪龍分成三段：左、右折疊單元、固定單元，分別固定在折疊割臺相應(yīng)部位，跟隨割臺折疊或者展開。右折疊單元裝有鏈輪，與割臺體通過鏈條傳遞動力。每個單元都由骨架、托架、牙盤等組成。托架、牙盤、軸承、彈簧等全都安裝在直徑?165攪龍中心管里面，結(jié)構(gòu)非常緊湊，雙軸離合器的可靠性決定了折疊攪龍的性能。

圖2 雙軸攪龍離合器示意

折疊攪龍參數(shù)：

寬度（mm） 展開4 190（折疊后3 120）

直徑（mm）365×165（葉片直徑×中心管直徑）

螺距（mm）370

轉(zhuǎn)速（r/min）184

喂入量（kg/s）10

展開時，折疊單元與固定單元的主從動牙盤同軸對正，不一定凸起正對凹陷形成正確牙嵌嚙合關(guān)系，這需要轉(zhuǎn)到唯一合適的位置才能嚙合。相應(yīng)的凹陷比凸起寬，便于實現(xiàn)嚙合。由圖2主從動壓盤正視圖可知，壓盤凸起凹陷不是圓周均布，而是從動盤凸起1對應(yīng)主動盤凹陷1，其余的凸起與凹陷也是一一對應(yīng)，這樣保證了相鄰兩段攪龍螺旋葉片螺旋起止銜接協(xié)調(diào)，相位一致，可靠完成物料推運。

展開時如果主從動牙盤凸起對凸起，這時需要主動盤有一個軸向縮回移動，避免整個折疊單元頂死不能展開到位，影響工作。同時展開完成后，攪龍轉(zhuǎn)動時縮回的牙盤在凸起對準(zhǔn)合適的凹陷時能夠伸出，完成嚙合。這就需要主動牙盤后面有彈簧，在彈簧力作用下伸出，牙盤和軸的聯(lián)接用“六方”間隙配合結(jié)構(gòu)，軸頭六方，牙盤內(nèi)孔六方，這樣牙盤就可以在軸上方便滑動，而且傳動可靠。這種連接結(jié)構(gòu)加工方便廉價，比花鍵加工成本低，傳遞扭矩和運動的可靠性也有保證。折疊是展開的逆向動作，離合器隨著折疊單元動作，徹底脫開。

由于折疊或展開都是停機時操作，不考慮離合器結(jié)合力和脫開摩擦力，而且牙盤為矩形牙嵌，本身就具備自鎖性能，所以僅需計算校核離合器的轉(zhuǎn)矩是否滿足即可。

2 牙嵌式離合器轉(zhuǎn)矩的計算

2.1 離合器最大轉(zhuǎn)矩計算

離合器最大理論轉(zhuǎn)矩計算，割臺攪龍功率P為0.6kW，轉(zhuǎn)速n為183r/min。

由離合器最大理論轉(zhuǎn)矩可求得離合器所需傳遞的轉(zhuǎn)矩Tc：

式中，kA為工作情況系數(shù)，考慮到離合器轉(zhuǎn)矩變化較小，故取kA=1.4。

2.2 離合器能傳遞的最大扭矩

式中Zp—— 軸的抗扭截面模量（m3），Zp＝0.2d3；d——軸直徑（m），考慮到需要合適尺寸的軸承裝入攪龍筒內(nèi)，設(shè)計的軸直徑為0.03 m；［τ］—— 軸材料的許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力（MPa），軸需要與材質(zhì)Q235的攪龍筒焊接，故采用 30號鋼，取［τ］=30 MPa。

Ta（129.6）＞Tc（43.8），可見，離合器能傳遞的最大轉(zhuǎn)矩大于最大計算轉(zhuǎn)矩，并有很大的儲備值。

3 設(shè)計要點

（1）三段攪龍連接成整體，與普通攪龍性能相同，能完成物料推運。攪龍推運物料依靠的是螺旋葉片，螺旋葉片在推運方向必須連續(xù)一致，這就要求三段攪龍的螺旋葉片必須保證一致性，離合器主從動牙盤唯一正確的嚙合關(guān)系保證了螺旋葉片的一致性。

（2）折疊或展開時主從動牙盤能夠輕松脫開和可靠結(jié)合，依靠主從動牙盤的牙嵌嚙合關(guān)系和彈簧的位移補償滿足結(jié)合傳動需求。

4 使用情況

2017年9月27日至11月10日，該割臺樣機在新疆伊犁清水河鎮(zhèn)間歇工作20余天，收割約135 hm2玉米，收割工作穩(wěn)定，攪龍折疊展開可靠，滿足使用要求，達(dá)到設(shè)計預(yù)期，國家項目組驗收合格，并獲得當(dāng)?shù)厝罕娬J(rèn)可。