1ZS_20型水田耕整機的創(chuàng)新設計-周海濤 2008.pdf

收稿日期: 2002207208 作者簡介:吳明亮(19722 ), 男,漢族,湖南常寧人,湖南 農(nóng)業(yè)大學碩士研究生,講師. 文章編號: 100721032(2003)0420356203 1ZS220型水田耕整機的創(chuàng)新設計 吳明亮,陳銳平,楊良玖,姚漢清 (湖南農(nóng)業(yè)大學工程技術學院,湖南 長沙 410128) 摘 要:針對舊式水田耕整機在實際生產(chǎn)應用過程中出現(xiàn)的自身質量大,穩(wěn)定性不好,容易造成安全事故等問題, 通過創(chuàng)新設計,設計了一種1ZS220型水田耕整機.該機質量小,操作靈活,平衡性好,可實現(xiàn)對工作部件的快速選 用,從而完成耕、 耙、 平整地的多項作業(yè). 關 鍵 詞:水田耕整機;工作原理;創(chuàng)新設計 中圖分類號: S222. 402 文獻標識碼 :A The Innovation Design about 1ZS220 T illageM achine for R ice Field WU M ing2liang,CHEN Rui2ping,YANG Liang2jiu,YAO Han2qing (College of Engineering and Technology,HNAU ,Changsha 410128, PRC) Abstract: For the tillage machine has such shortcom ings as the big self2w eight, unstability and safe accidents in the realproduction application course in accordancew ith the now available paddy field, this text analysizes the reason and designs by w ay of innovateing, and has designes a kind of 1ZS220 mould paddy field that is in the internal leading standard. Key w ords: rice field tillage machine;work principle; innovation design 水田耕整機是在20世紀80年代中期初具雛 形,后在動力插秧機的基礎上改進和發(fā)展起來的.歷 經(jīng)十余年的發(fā)展,技術日趨完善,結構日趨合理,市 場占有量逐年遞增,但在實際應用過程中仍存在自 身質量大、 操作轉向不靈活、 平衡穩(wěn)定性差、 安全防 護措施不完善等缺陷.筆者在保留舊式耕整機設計 優(yōu)點的基礎上進行改進設計的1ZS220型水田耕整 機,在解決水田耕整機的運動平衡性、 操作系統(tǒng)的靈 活性及安全防護措施方面取得了較好的效果. 1 總體結構及性能參數(shù) 1. 1 總體結構 1ZS220型水田耕整機結構如圖 1所示.主要由 柴油機、 離合器手柄、 扶手、 牽引架、 踏桿、 座位架、 犁 鏵總成、 小拖板、 平衡船、 平衡滑撬、 驅動輪、 變速箱 等組成. 1.柴油機; 2.離合器手柄; 3.扶手; 4.牽引架; 5.踏桿; 6.座位架; 7.犁鏵總成; 8.小拖板; 9.平衡滑撬; 10.平衡船; 11.驅動輪; 12.變速箱 圖1 1ZS220型水田耕整機結構 Fig. 1 The structure of1ZS220tillage mechine for rice fie ld 1. 2 工作原理 柴油機運轉,通過離合器手柄使柴油機向前推 第29卷第4期湖南農(nóng)業(yè)大學學報(自然科學版) Vol . 29 No. 4 2003年8月Journal of Hunan A griculturalU niversity (N atural Sciences)A ug.2003 進,皮帶張緊,動力傳遞給變速箱皮帶輪,經(jīng)過變速 箱的變速將動力傳給驅動輪使驅動輪運轉.由于驅 動輪的向前推進,通過牽引銷帶動牽引架前進.農(nóng)具 附著在牽引架上,隨著牽引架的運動而工作.當處于 轉彎過程中,利用踏桿提升工作機,脫離泥土的接觸 而處于空載. 1. 3 設計思路 (1)支承形式.采用支承滑塊(小拖板)的形式, 其穩(wěn)定性較好,抗側滑能力強,調節(jié)方便.支承滑塊 的支承形式對于耕整機耕寬穩(wěn)定性較好,還可降低 耕整機在前進過程中的行進阻力.支承滑塊在耕整 機工作過程中還起到限深輪的作用1,對不同耕深 采用銷軸調節(jié)的方法來滿足要求. (2)牽引形式.牽引架與驅動部件通過銷軸連 接,驅動部件以銷軸為中心沿兩側轉角之和可達 120,使轉彎半徑較小.牽引架上附置犁、 耙、 滾、 平 田器,能實現(xiàn)快速掛接,用材很少,使整機質量減少. (3)離合方式.采用柴油機前后滑動以松緊傳 動帶的方式達到結合、 分離的目的.其結構更簡單緊 湊,滑動行程也有所增大,若配合得當,動力的振動 將大大減少. (4)動力傳遞.減速箱采用四軸六齒輪減速方 案.考慮加工的經(jīng)濟性,三對齒輪分別采用不同精度 等級,以降低成本.皮帶采用兩檔配套,提供2種速 度以適應工作機對速度的要求,并且兩輪中心距不 變,三角膠帶不變,從而保證皮帶的通用性. (5)配套農(nóng)具.采用鏵式犁,與機體剛性連接, 踏桿提升整體犁.犁寬210 mm ,犁深70150 mm , 適當調節(jié)犁具與機體的掛接點,能使牽引阻力大大 減小,牽引力得到較好地利用.耙滾設計吸收民間傳 統(tǒng)蒲滾和多種機引滾耙的優(yōu)點,設計幅寬達到1. 2 m , 使作業(yè)工效、 碎土能力、 植被覆蓋率均能滿足農(nóng) 藝要求. (6)平衡系統(tǒng).平衡船與牽引架成90 方向設 置,另一側增設一平衡滑撬,以減少機具側翻的可 能性. 1. 4 主要技術參數(shù) 外形尺寸: 1 940 mm1 650 mm1 140 mm; 整機質量(含動力)不大于87 kg;配套動力: 175F21 柴油機;犁田行走理論速度: 3. 61 km? h; 耕寬: 210 mm;耙幅: 1 200 mm;耕深: 70150 mm; 犁田生產(chǎn) 率: 0. 120. 2 hm 2? h; 犁田燃油消耗: 610 kg? hm 2; 轉彎半徑小于1. 7 m. 2 主要部件的創(chuàng)新設計 2. 1 牽引銷 工作部件的動力是由牽引銷受剪切而傳遞,因 此對牽引銷從選材到加工及結構設計都具有嚴格的 考慮.選材上牽引銷采用45號優(yōu)質碳素結構鋼,并 進行調質處理,硬度為HRC40245,表面精度等級為 7級2.由于耕整機工作環(huán)境比較惡劣,振動較大, 故對牽引銷兩端部設計一臺階,如圖2所示.在連接 過程中銷體臺階面與牽引盒上蓋板平齊,再用特制 保險銷將其壓緊,以防止工作過程中由于振動使銷 體蹦出. 圖2 牽引銷結構 Fig. 2 The structure of tra iled pin 2. 2 保險銷 保險銷由銷套、 銷體、 彈簧組成,如圖3所示.保 險銷焊接在牽引盒上蓋板,工作時銷體由于彈簧的 作用卡在牽引銷的臺階面上,以防止牽引銷由于振 動而向上運動. 1.銷套; 2.銷體; 3.彈簧 圖3 保險銷結構 Fig. 3 The structure of safe ty pin 2. 3 平衡架 平衡架由平衡船、 平衡滑撬、 橫桿組成,如圖4 所示.其作用主要是防止耕整機在工作過程中,尤其 在轉彎時不向兩側傾翻.傳統(tǒng)耕整機設計中采用單 一的平衡船來維持機體平衡,當工作環(huán)境惡劣時,常 常會導致耕整機側翻. 1ZS220型耕整機采用平衡船 與平衡滑撬鉸接在同一橫桿上,而橫桿穿套于牽引 架橫梁上的滑套中.橫梁左右伸出端長度可自由調 節(jié).當犁地時就可自由調節(jié)平衡滑撬伸出端的長度, 實現(xiàn)對田埂周邊區(qū)域工作.平衡滑撬與橫桿采用活 753 第29卷第4期吳明亮等 1ZS220型水田耕整機的創(chuàng)新設計 動鉸鏈鉸接,在必要時還可將平衡滑撬卸下.由于工 作時機體微向平衡船一側傾斜,而平衡滑撬僅僅是 一輔助支撐,故處于水平位置時,滑撬離地面高度略 高于平衡船離地高度200 mm.這樣正常工作時,滑 撬僅僅在泥土表面劃過,而不至于因增加滑撬而增 大機體行進的阻力.若工作異常使機體向滑撬一側 翻傾時,平衡滑撬則直插泥土中起到輔助支撐作用. 1.平衡滑撬; 2.橫桿; 3.牽引架; 4.平衡船 圖4 平衡架結構 Fig. 4 The structure of ba lance she lf 2. 4 驅動部件 驅動部件是耕整機的核心部位,如圖5所示.主 要由驅動輪、 變速箱、 固定支架、 活動支架、 柴油機、 操作系統(tǒng)、 牽引盒等組成.該部件的設計主要是保證 整機前后方向不翻倒.從設計學的角度來看,在工作 過程中柴油機重力作用線通過地面與驅動輪的接觸 點時最為理想3.但考慮到土壤的物理力學特性,驅 動輪的直徑是確定的,即驅動輪離地面的高度是有 一定限制的.由此,設計過程中將變速箱與牽引盒下 蓋板聯(lián)接時向前傾斜一定的角度,這樣驅動部件重 心整體向下移動.而驅動輪對機體的支撐點向前移 動.工作過程中柴油機重心前移使得柴油機重力作 用線正好通過驅動輪與地面的接觸點,這樣極大地 提高了轉向操作的靈活性.停機休息時,通過離合器 手柄將柴油機拉回,皮帶放松,嚙合分離,同時柴油 機重心后移,重力作用線落到支撐平面內(nèi),增加了整 機的穩(wěn)定性.同時由于驅動部件重心整體向下移動, 而驅動輪對機體的支撐點向前移動,這樣擴大了由 驅動輪、 小拖板、 平衡船三點確定的對機體的支撐平 面.再一次增加了耕整機工作過程中的穩(wěn)定性.表1 為改進前后機體重心前移及下降后相關參數(shù)對比. 1.驅動輪; 2.變速箱; 3.固定支架; 4.活動支架; 5.柴油 機; 6.操作系統(tǒng); 7.牽引盒 圖5 驅動部件結構 Fig. 5 The structure of sta iled system 表1 改進前后相關參數(shù)變化對照 Table1 The contrast of the pa rame te r for chance 操作力矩 ?(kNm) 油 耗 ?(kghm - 2) 工 效 ?(hm 2h- 1) 整機質 量?kg 改進前188120. 080. 14 90 改進后126100. 120. 2087 3 結 語 經(jīng)過改進設計的1ZS220型水田耕整機可實現(xiàn) 對工作部件的快速選用而完成耕、 耙、 平整地等多項 作業(yè),真正實現(xiàn)了一機多用. 2001年已通過國家水 田