趙通

摘要：該設(shè)計(jì)在對目前現(xiàn)有大姜收獲機(jī)資料進(jìn)行閱讀和研究基礎(chǔ)上，對現(xiàn)有技術(shù)方案進(jìn)行了完善，主要包括對工作部分進(jìn)行簡化和各部件材料的重新選用，從而達(dá)到降低收割機(jī)的制造成本，減輕農(nóng)民經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。分別對軸、齒輪、懸掛架、軸承等零件的設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證，分析其運(yùn)動(dòng)的過程，完成割刀的設(shè)計(jì)，最終確定整體裝配。大姜收割機(jī)的每個(gè)零部件的機(jī)械構(gòu)造和尺寸分別得到確認(rèn)和完善。

關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì);大姜;收割機(jī)

0 ?引言

大姜因具有較高的藥用、食用價(jià)值而被廣泛利用，目前已有幾百種藥物配方包含大姜提取物，在食用中也是一種不可缺少的調(diào)料。大姜挖掘高完整性的要求，及農(nóng)業(yè)機(jī)械化的落后，使得大部分地區(qū)的大姜收獲工作仍然采用人工勞作的方式。首先用鐵锨或鐵叉將大姜從地下挖出，然后人工除去大姜莖塊上的泥土，并用刀具切掉大姜莖桿。這種方式費(fèi)時(shí)費(fèi)力且勞動(dòng)生產(chǎn)率極低。針對目前生姜采收割機(jī)的短缺問題，提供一種可減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高傳統(tǒng)采收機(jī)械工作效率的大姜收獲機(jī)顯得尤為重要。

雖然近年來，國產(chǎn)的大姜收獲裝置已經(jīng)取得了很大的成績，但與國外同類產(chǎn)品相比之下仍存在一定的技術(shù)差距。伴隨著科技的進(jìn)步，涌現(xiàn)出很多新的機(jī)械設(shè)計(jì)方法，這為設(shè)備的研發(fā)制造奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，對研發(fā)出更為先進(jìn)的大姜收獲機(jī)有著重要的意義。

1 ?大姜收割機(jī)的總體設(shè)計(jì)方案

1.1 動(dòng)力裝置

本設(shè)計(jì)中的動(dòng)力裝置是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)常用的手扶拖拉機(jī)，其動(dòng)力來源于它的內(nèi)燃機(jī)，根據(jù)不同的地形和軟硬不同的土地選擇馬力不同的拖拉機(jī)，履帶式行進(jìn)可以適應(yīng)不同的地形。大姜收割機(jī)的動(dòng)力裝置三維模型如圖 1所示。

1.2 大姜收割裝置

大姜收割機(jī)收割裝置主要由懸掛機(jī)架、限深輪、切割刀片、切割齒輪、電動(dòng)機(jī)、軸等部件組成，如圖2所示為該收割機(jī)的收割裝置。前端發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，通過齒輪旋轉(zhuǎn)把大姜脫離土壤，右后方刀片把姜的秸稈隔斷完成收割，通過模擬操作證明，該種勞作方式可以大大降低生姜破損率，提高生產(chǎn)效率。

2 ?大姜收割機(jī)的主要零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 切割懸架

懸架是實(shí)現(xiàn)作業(yè)要求的挖掘裝置的重要組成部分。該懸架的設(shè)計(jì)必須滿足深度輪的懸掛，車輪叉的懸掛和收回以及與動(dòng)力機(jī)械的連接，整個(gè)結(jié)構(gòu)必須簡單。應(yīng)力形變小，抗振性能好;另外，在滿足上述要求的狀態(tài)下，機(jī)架質(zhì)量應(yīng)盡可能輕，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要合理。滿足深度限制輪的懸掛，結(jié)構(gòu)簡單、應(yīng)變能力好，抗震性強(qiáng)，與限制輪相輔相成，提高收獲效率。本設(shè)計(jì)的切割懸架總體結(jié)構(gòu)如圖3所示。

2.2 帶輪的設(shè)計(jì)

由于本次設(shè)計(jì)的生姜收獲機(jī)為牽引式，在正常情況下，挖掘裝置的工作功率由拖拉機(jī)提供，前切割盤刀的工作功率由支撐拖拉機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)提供。拖拉機(jī)的動(dòng)力傳輸由三角皮帶實(shí)現(xiàn)，因此聯(lián)箱的動(dòng)力傳輸?shù)闹饕獋鬏攧?dòng)力部件是V形皮帶。發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力通過三角皮帶輪傳遞后，需要盤刀的轉(zhuǎn)動(dòng)來傳遞動(dòng)力。一般來說，動(dòng)力換向機(jī)構(gòu)有兩種，一種是錐齒輪傳輸動(dòng)力，另一種是蝸桿，本設(shè)計(jì)采用的是錐齒輪傳輸。帶輪的三維模型如圖4所示。

2.3 切割刀片

對切割姜苗的刀片進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到姜苗在被齒輪夾住往后不斷提高與運(yùn)動(dòng)的過程中，齒輪的運(yùn)轉(zhuǎn)速度有限，提供給姜苗對刀片的力就不會很大，為保證對姜苗進(jìn)行有效地切割，使姜苗與大姜有效分割，因此刀片的刀刃以鋸齒形最佳。此外，姜苗在與大姜分割時(shí)，在多種作用力的情況下，刀片應(yīng)與水平面呈30°的傾角，這樣會更易于姜苗與大姜的分離。在大姜收獲機(jī)工作過程中，刀片的損壞是不可避免的，因此在延長刀片的使用壽命的同時(shí)也要考慮刀片的成本問題，在多種問題的綜合情況下，我們認(rèn)為大姜收獲機(jī)的刀片的材料采用304不銹鋼。切割刀片結(jié)構(gòu)如圖5所示。

2.4 深度限制輪

深度限制輪是控制車輪叉的穿透深度和保持車架和動(dòng)力機(jī)處于同一水平線的重要部件。由于深度限制器輪與地面直接接觸，所以可以減小吊架關(guān)節(jié)處的剪切力。該設(shè)計(jì)的深度限制輪是通過焊接將鋼卷焊接而成的。通過調(diào)整位于調(diào)整桿上的螺母，深度限制輪的穿入深度可以靈活調(diào)整，限深輪設(shè)計(jì)最大垂直可調(diào)距離為100mm。為避免在脊上施加過大的壓力，并保證深度輪的平滑滾動(dòng)，深度輪的直徑不可太小，這次設(shè)計(jì)選擇是150mm。深度限制輪的結(jié)構(gòu)如圖6所示。

3 ?結(jié)論

本設(shè)計(jì)機(jī)型屬于牽引式機(jī)具，構(gòu)造簡單，此機(jī)具作業(yè)時(shí)所消耗的功率小，結(jié)構(gòu)緊湊，工作效率高，作業(yè)時(shí)姜塊的受損率低，能夠大大的降低農(nóng)民的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且該收獲機(jī)是與動(dòng)力機(jī)械配套使用，不用時(shí)可以拆卸存放，這樣就不會造成動(dòng)力機(jī)械在生姜種植以及其他季節(jié)的閑置浪費(fèi)。既能完成對生姜割秧清壟又能對姜塊進(jìn)行松土挖掘，在現(xiàn)有機(jī)械基礎(chǔ)上對收割機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、性能分析。在設(shè)計(jì)過程中考慮要能實(shí)現(xiàn)收獲機(jī)具與動(dòng)力機(jī)械的配套使用，而且還要保證其造價(jià)低廉，便于維修和保養(yǎng)，還能清除田地中大株的雜草。

齒輪、限深輪支架等常規(guī)零部件，材料選用45鋼，造價(jià)便宜，各方面性能也優(yōu)越。軸是整個(gè)機(jī)器的骨架，在材料的材料選擇上要經(jīng)過反復(fù)的挑選，最終確定了40cr配合適當(dāng)熱處理方法獲得。

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