《钉齿式棉田耕层残膜回收机的设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《钉齿式棉田耕层残膜回收机的设计.docx（31页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、前 言 为了提高农作物的产量，地膜覆盖种植技术得到大幅度的推广并和使用，并收到了良好的效果，因而得以大面积推广和使用。但是使用过的地膜得不到及时回收、耕层的残膜难以回收且回收不干净，这对土壤及生态坏境都造成了污染。从残膜得不到及时回收和耕层残膜难以回收的原因分析入手，结合新疆土壤条件阐述不同类型的残膜回收机的特性和使用状况，并提出解决这一问题的措施和建议。 地膜付给技术能够改良和提高农作物的出苗率和产量，但在农作物收获后，必要回收残留在土壤耕层的地膜，这样不仅会保护土壤及生态环境还能节约塑料资源。为了减少塑料对农田土壤和生态环境的污染到时农作物产量减小和破坏人们赖以生存的生态坏境，必须对农田残
2、膜进行回收并进行合理处理。 发展耕层残膜回收机械是治理耕层残膜污染的有效方法，残膜的再生利用是保护环境，变废为宝是防治残膜污染的关键所在。通过理论分析，设计了一种适用于秋收后进行的齿钉式耕层残膜回收机。本文介绍这一机械的工作原理和设计参数。该机械机构简单，工作可靠，动力消耗小，适应性广。通过分析残膜回收机的拾膜机构、传动装置、集膜装置等主要工作部件，对残膜回收总体设计方案、主要参数选择、工艺流程等进行了详细分析。关键词：残膜回收；农用机械；耕层残膜目 录1 耕层残膜回收机的研究意义11.1地膜覆盖技术发展概况11.2使用地膜的优点11.3 地膜带来的危害11.4国内外残膜回收方法及残膜回收机械
3、的研究发展现状21.5 残膜回收机的必要性32 方案分析42.1残膜特性及收膜工艺42.2方案确定52.3拖拉机的选择52.4拟订传动方案53关键部件设计73.1残膜捡拾装置73.2 脱模装置73.4 机架83.5地轮83.6 轴的设计83.7 带轮的参数93.8 本章小结104.标准件的选型及计算114.1 减速器的设计114.2带的设计114.3 带轮轴的设计124.4 轴承选择144.5 轴承的寿命计算144.6 轴承的润滑154.7 键的选择154.8 校核键联接的强度154.9本章小节155 模型的建立165.1主要零件建模165.2 装配图建模17总 结18致 谢19参考文献201
4、 耕层残膜回收机的研究意义1.1地膜覆盖技术发展概况我国从20世纪70年代开始,将地膜覆盖种植技术应用于蔬菜、瓜类的生产,世纪80年代开始,应用于棉花、花生等经济作物,近年来又推广应用到玉米、小麦的栽培上,解决冷寒、旱地的增产问题。目前,在我国的新疆、山东、山西、内蒙古、黑龙江、陕西、甘肃等寒冷、干旱及半干旱地区,地膜覆盖技术,已逐渐推广应用于40多种农作物。目前地膜覆盖种植总面积已达300万hm2,其中玉米、棉花种植面积都在100万hm2以上。地膜覆盖种植技术使有限积温增加,生育期相对延长,可以广泛采用中晚熟品种,使产量大幅度提高。同时,使各种作物的适作区向北推移、扩大,能更有效利用国土资源
5、;地膜覆盖的保墒效果,促使作物的根系深扎,因而也是一项抗旱措施,对于利用有限水资源,发展旱地农业有着重要的战略意义。据试验统计与露地种植比较,覆膜种植可使多种农作物早熟5 10 天,在北方地温可提高2 4 ,膜内土壤水分耗散速度比膜外低0.9 mm/d,并可增加耕层土壤水分1% 4% ,在干旱地区覆盖地膜后全生产期可节约用水150 220 mm,农作物一般增产30% 50%。新疆的地膜覆盖种植已经有10多年的历史，尤其近十几年，农民大量种植经济作物棉花，产生了客观的经济效益，形成了规格型的龙头产品，种植面积越来越大，地膜的使用越来越广。1.2使用地膜的优点 随着农业产业结构调整力度的加大，为了
6、提高农作物产量和增加农民收益，地膜覆盖种植技术得到大面积推广。覆膜技术有一下作用：（1）节水抗旱、增温保墒，使有限积温增加，生育期相对延长，可以广泛采用中晚熟品种，使产量大幅度提高，抵制杂草和节本增效的良好效果。（2）使各种作物的适作区向北方推移、扩大，能有效利用国土资源。（3）促使作物的根系深扎，因而也是一项抗旱措施，对于利用有限水资源，发展旱地农业有着重要意义。1.3 地膜带来的危害地膜覆盖栽培在带来显著经济效益的同时，由于使用过的地摸难以被完全的回收，有很大一部分被翻入土壤，逐年积累，致使大面积的耕地遭到严重污染，甚至在许多地区形成“白色污染”。农用塑料薄膜主要是聚乙烯膜，在自然条件下难
7、降解，大量残膜存在土壤中不但破坏了农田的土壤结构，形成阻碍带（层），影响作物根系的发育和均匀分布，而且阻碍了作物水分的分布和养分的吸收，影响种子发芽、出苗，造成烂种、烂牙、使幼苗黄瘦甚至死亡，降低了作物产量。残膜破坏土壤的物理和化学结构，使土壤的透气性、蓄水性变差，作物吸收养分、水分的能力降低。同时，土壤中的残膜也会影响机械作业，只有残膜及时回收才能进行整地作业，否则会影响整地机具的正常工作。残膜能否及时回收直接影响到秸秆还田这项有利于改善土壤结构和增强地力的农艺措施的实施。由此可见，治理残膜污染，保护农田的生态环境将是地膜覆盖技术持续发展的关键所在。因此，为加快农业机械化工作思路转变的步伐，
8、强化农业生态环境保护意识，治理田间白色污染，使残膜能够有效的回收已成为我们当前急待解决的问题。由于我国地膜覆盖技术推广面积大、连年使用地膜而不能及时回收构成了严重的白色污染，因此，采用机械化回收残膜技术具有重大的积极效益和社会效益。1.4国内外残膜回收方法及残膜回收机械的研究发展现状（1）国外残膜回收方法从农艺上讲地膜失去效用即为残膜。根据不同地区不同作物，可将残膜回收分为苗期及秋后收膜。回收方法主要有：1）降解膜 生物降解和光合作用降解地膜是通过改变地膜的化学物理组成成分，利用土壤生物及光合作用的原理来实现地膜的自然分解，减少或根除残留地膜对农业生产的影响，这种降解膜的成本较高，可降解地膜短
9、时间内还难以在中国的农业生产中大面积推广。 2）人工回收 就是利用人力将残存在土壤中的薄膜拾起，用这种回收方法回收残膜时，劳动强度大、劳动生产率低、耗工费时使得残膜回收的难度很大，不适合大面积回收，而且只能拾捡地表看得见的残膜，深层残膜得不到回收，长年累月造成残膜在田间积累，带来严重的“白色污染”。3）机械化回收由于使用生物降解、人工拾膜存在成本高、效率低、强度大等缺点，因而机械化回收残膜是残膜回收的有效方法。而今后相当长的一段时间内，农业上仍然会使用大量塑料地膜，根据我国目前的科技水平和经济条件，采用机械化清除残膜时比较现实的。同时考虑到提高极具的使用率，降低作业成本，减少机具的下地次数，应
10、大力研制发展耕地整地与收膜联合作业机具。总之，研制各种经济使用的残膜回收机，推广残膜回收机械化生产技术，对于减少土地污染及保持农业生产的可持续发展具有十分重要的意义。（2） 国内残膜回收机械发展现状目前，国内农田残膜机械化回收机具有两种大类：苗期残膜回收机和作物收获后残膜回收机，其中苗期残膜回收机用在玉米、棉花等作物中耕作业时揭膜回收。这种情况下，由于地膜使用时间短，破损不严重，有利于收膜，残膜收起后，同时进行中耕作业。其中代表机型有：新疆研制MSM-3型苗期残膜回收机。其收膜工作部件不需要动力驱动，结构简单、使用调整方便、工作可靠、伤苗率低和生产效率高等特点。秋后残膜回收机收膜是在作物收获后
11、，耕、整地或播种前，将田间的残膜收起或整地的同时将残膜收起。秋后收膜是我国多数地区所采用的方法，因此秋后收膜机是我国主要的研究方向。目前已见于文献的有新疆、甘肃等地研制的收获后残膜回收机。其收膜工艺都是膜边松土、起膜铲将地表残膜推起、挑膜齿挑起残膜，最后脱（卸）膜机构将被挑起的残膜卸下并送入集膜部件。其中挑膜、脱膜和集膜部件是影响效果的核心机构。（3）国外采用治理残膜的方法技术在国外，地膜回收问题也是一直困扰地膜覆盖技术发展的一大难题。目前国外地膜回收技术的应用还远远没有我国深入的广泛。因为国外有雄厚的经济基础，在薄膜使用回收方面大多数采用综合治理技术，因此残膜的危害远远没有我过严重。国外采用
12、治理残膜的方法有：a.采用厚度、抗拉强度较大的塑料薄膜。利用机械回收，可重复使用，这样就可以减少总的地膜使用量，减少污染。b.大量使用可降解、无毒害薄膜。c.采用地膜回收机回收地膜。（4）国内外残膜回收机具存在的问题机械回收存在的主要问题：1）目前地膜回收机械的研究存在的主要问题集中体现在收膜时依靠地膜强度，降低麽从地标卷起收膜，适用于地膜具有较大强度条件下收膜。2）残膜对工作部件有较强的吸附能力，易缠住工作部件从而使机器无法工作。3）在作物生长期回收残膜嗯，这比较容易回收，回收率较高，但地膜利用效果会降低。4）起膜铲入土深度调节调节不方便，不能实现无极限深调节。5）卷膜桶的线速度与机具的前进
13、速度不同步，残膜被卷起时卷膜桶外径渐渐增大，而角速度不变，所以线速度增大，使残膜很容易拉断，卸膜次数多，收膜效率较低。6）薄膜埋在土壤里较深在起膜的过程中不能完全起出，起膜率达不到预定的要求。综上所述，治理残膜污染、保护农田生态环境将是地膜覆盖技术持续发展的关键所在。因此，研制一种性能可靠、效率高的回收机具，使残膜能够有效的回收已成为我们急待解决的问题。1.5 残膜回收机的必要性新疆现在普遍使用宽膜纸膜技术，每年新产生6-8万吨残膜。残膜遗留在田间不能及时回收将造成土壤及环境的污染。经调查，连续使用三年地膜，每亩的残留干地膜6-8千克/亩，连续使用8年的残留干地膜达15千克。这些残膜对播种、浇
14、灌、作物根系的生长极为不利。手工清除残膜时，劳动强度大、费工时，且回收率低、捡拾不干净，使用机械化清除残膜可以克服人工捡拾不干净的不足，是残膜回收的有效方法。因此研究设计各种经济实用的残膜回收机具对于减少徒弟污染及保持农业生产可持续发展具有十分重要的意义，基于此，地膜的回收显得极为重要，因此设计该残膜回收机的目的及必要性是不言而喻的。2 方案分析根据新疆农田覆盖地膜的实际情况，结合对耕层残膜回收方面的不足，设计了一种对耕层残膜回收的装置，该装置采用钉齿式，在四轮拖拉机提供动力并在其牵引下进行对农田耕层残膜的回收。拖拉机将动力通过动力传动装置传给残膜回收机，再通过减速装置达到残膜回收需要的转速，
15、通过带轮将动力传递给残膜捡拾装置和脱膜装置。残膜捡拾装置把土壤中的残膜挑起，脱膜装置将捡拾装置上挑起的残膜卸掉，集膜装置收集脱膜装置卸下的残膜。该装置结构简单，对残膜的回收效率能达到预期要求，适合大范围的推广使用。2.1残膜特性及收膜工艺地膜受播种、田间中期管理,收获等作业及自然风化等因素的影响破损较严重且具有如下的特性:（1)残膜虽然破损严重,但基本上还是连续的,特别是垄侧压入土壤下的地膜较完整;（2)由试验知,秋后残膜经松土后拉起需要17.84 N的力,而不松土则需29.40 35.28 N的力才能拉起。对于普通地膜(厚度0.015 mm)需31.85 N的力可以拉断。因此,残膜回收时,为
16、防止拉断,在垄侧松土是关键的作业环节;（3)秋后的残膜仍然具有一定的延伸率,普通地膜的延伸率为30%左右。拾起的柔性残膜在摩擦及静电吸附作用下,极易缠绕在工作部件和转动部件上。工作时,一旦发生缠绕,会越缠越多,最终导致机具无法正常连续工作,因此,在机械收膜中,卸(脱)膜环节对于保证机械的连续正常工作至关重要;（4)秋后田间残膜上存在大量的枯叶、茎秆与根茬等杂物,收膜时如何避开根茬或及时将根茬和杂物与残膜分离直接关系到后续残膜的再生利用和收膜机集膜箱有效容积的利用。针对残膜的上述特性,结合机械化收膜的特点及目前农业覆膜和残膜的实际情况及工作部件试验的结果,机械收膜的工艺过程应包含有松土、起膜、挑
17、膜、膜杂分离、脱膜和集膜等密切联系的工艺环节。根据研究设计和田间试验,本文认为残膜回收机的设计应考虑如下的问题:1）膜与茎秆、叶片、杂草混杂及裹土问题如果能将地膜与杂草分开,则纯净的地膜可以回收再利用,从而提高经济效益;且减轻机器的负荷,提高集膜箱的有效容积;如无法分离,抛弃,则造成2次污染。设计时应考虑膜与杂草的分离。2）缠绕问题无论是卷膜轮卷膜还是挑膜齿挑起送入集膜箱,由于运动部件的作用,膜的粘附及静电的作用,都会引起缠绕。从而影响了机具的连续作业,严重时甚至还会损坏机具。设计时应尽量使其部件表面光滑,同时应在易发生缠绕处放置刮刀和卸膜机构,以便及时刮断缠绕的膜并将收起的残膜卸掉送入集膜箱
18、,这些措施都可以有效地防止残膜的缠绕和返带。3）农膜质量及规格对收膜的影响我国目前的地膜非常薄(0.006 0.008 mm),抗拉强度不高,不利于回收,为防止破损,覆膜时势必要压更多的土,这样就给后期的残膜回收带来困难。国外农膜的厚度一般为0.01 mm,有利于覆膜及收膜,地膜厚度从0.008 mm增加到0.01 mm抗拉强度增加25%。因此,应尽量规范农膜质量与厚度,避免过多使用超薄膜,给残膜回收带来困难。4）应设计残膜回收整地复合作业机,即机具在收膜的同时进行实时整地,这样可以降低作业成本,减少机具的进地次数,大大地提高残膜回收的经济效益,便于残膜回收机的普及和推广。5）耕作方式的规范应
19、尽快统一制定规范,使种、管、收垄距一致,便于拖拉机及作业机具进行作业,提高机具的作业适应性。6）收膜机的技术要求根据田间作业试验和目前国内现有机具的情况,残膜收净率应在85%以上为宜。2.2方案确定由于本次设计的要求是设计一种小型齿钉式耕层残膜回收机，工作环境在经过耕地作业后的田间。在耕地作业后，田间土壤松软，易于残膜回收装置对残膜的回收。由于拖拉机的转速与该回收机械相比转速太快，所以必须要在拖拉机对该机构动力传递过程中对转速进行限制，故在拖拉机和该机构之间添加减速装置，经对拖拉机转速和残膜回收机转速的计算，选用一级减速可以达到回收机的要求，还要充分考虑回收机应该利于拖动，重量不宜过大，我们用
20、提高传动装置的效率的方式，并且传动平稳，从而来减少能耗，降低运行费用。所以应选用传动效率较高的带轮传动进行传动，以达到要求。在满足功能的前提下应尽量简化以降低费用。 图 2.1 传动原理图2.3拖拉机的选择齿钉式残膜回收机是对秋收后经过犁耕作业后的土壤进行的，这时土壤松软，所以在选用拖拉机时，不宜选用动力过大型，满足回收机械所需动力要求即可，这样有利于节约成本。且该残膜回收机械采用悬挂式连接方式，综合考虑选择55马力的约翰迪尔-天拖610A型拖拉机为宜。作业速度为2-3Km/h,残膜回收机的入土深度为50mm以上，采用悬挂式连接方式。拖拉机可采用一档慢速作业。2.4拟订传动方案（1）传动机构方
21、案本次设计的一个重点之一就是如何正确合理的设计传动装置，由于本次设计是设计一种耕层残膜回收机，所以保证此类耕层残膜回收机具有少能耗高效率的特点则显得有为重要，再者本次设计是要求设计一种拖拉机悬挂式捡拾耕层残膜的装置，需要用一般链轮传动就能满足设计要求。（2）传动装置布置许多传递装置往往需要选用不同的传动机构，以多级传动方式组成，而传动先后顺序的变化将对整机的性能和结构尺寸产生重要影响，必须合理安排，本次设计采用2级传动，首先通过联轴器将拖拉机上的动力传到减速器上，然后通过减速器输出到捡拾装置上。（3）机器作业工艺方案机械残膜回收机是在棉花地耕地作业后进行，这时土壤松软，利于耕层残膜装置将耕层的
22、残膜清除，结合机械化残膜回收的特点、目前农业覆膜的世纪情况及工作部件情况，机械回收耕层残膜的工艺工程应包括挑膜、脱模、集膜等密切联系的工艺环节。经讨论，这种残膜回收机的收膜工艺应该是残膜捡拾装置将耕层的残膜捡起并随着其转动将残膜经脱模装置卸下并送入集膜箱中。决定其收膜效果的核心机构是残膜捡拾装置，它包含了破土、挑膜、送膜等步骤。（4）传动比分配在设计二级和二级以上的减速器时，合理地分配各级传动比是很重要的，因为它将影响减速箱的轮廓尺寸和重量以及润滑的条件，传动比分配的基本原则如下：1）各种传动的传动比，均有其合理应用的范围，通常不应超过。2）各级传动的承载能力近于相等。3）分配传动比时，应注意
23、使各传动件尺寸协调、结构匀称，避免发生相互干涉。如设计二级齿轮减速传动时，若传动比分配不当，可能会导致中间轴大齿轮与低速轴发生干涉。3关键部件设计3.1残膜捡拾装置图3.1残膜捡拾装置残膜捡拾装置的构造及工作原理:残膜捡拾装置是由挑膜齿、滚筒、中心轴等组成。滚筒由3mm厚的钢板卷曲焊接制成，中心轴焊接于滚筒端；挑膜齿由锥形钉弯曲并在其上焊接圆钉制成。其结构如上图。工作时带轮传递动力给中心轴使滚筒及挑膜齿旋转、挑膜齿破土将耕层的残膜挑起，被挑出土层的残膜随着挑膜齿的旋转经脱模装置卸下。主要参数：滚筒直径500mm 滚筒长度2000mm 挑膜齿长度200mm3.2 脱模装置 图 3.2 脱模装置脱
24、模装置的构造及工作原理：脱模装置由尼龙棒和中心轴组成。尼龙棒固定在中心轴上。其结构如上图。工作时带轮带动中心轴旋转，用刷毛将挑膜齿上的残膜卸下。主要参数：中心轴直径75mm 刷毛长度125mm3.3集膜箱图 4.3 集膜箱集膜箱的构造及工作原理：集膜箱由箱体和挡板组成。箱体由铁皮铆接制成；挡板是较厚的铁皮铆接在箱体断面制成。其结构如上图。主要参数：箱体长度2040mm 箱体宽度 1000mm 箱体高度 300mm 挡板长度2040mm挡板宽度 340mm3.4 机架图3.4机架机架由支架、支撑架和悬挂架组成。支架由30303的角铁焊接而成；支撑架由50503的方管焊接制成；悬挂架由50503的
25、方钢管和24mm的厚钢板焊接而成。其结构如上图。3.5地轮图 3.5 地轮地轮由直径为40的圆钢管、30303的角钢焊接和厚度为10mm的钢板卷曲、焊接制成。其结构如上图。3.6 轴的设计一切回转运动的零件必须安装在轴上才能进行运动或者转动，因此，轴的主要功能是制成回转零件及传递运动和动力。轴的材料选用主要是碳钢和合金钢。在一般工作温度下（低于200摄氏度），各种合金钢和碳钢的弹性模量相差不多，因此在选择钢的种类和决定钢的热处理方式时所根据的是钢的强度和耐磨性，而不是轴的弯曲和扭转强度。令1、2、3、4轴的输入功率和输入转矩分别为P1、P2、P3、P4，T1、T2、T3、T4。输出功率和输出转
26、矩分别为P5、P6、P7、P8；T5、T6、T7、T8。转速为n1、n2、n3、n4。各轴之间的传动比为i12、i23、i34。凸缘联轴器效率为2=0.98，滑动轴承效率为3=0.98，齿轮传动效率为4=0.97，链传动效率为5=0.93。各轴输入功率为： （3-1）各轴输出功率为： （3-2）各轴转速为： （3-3）各轴之间的传动比为： （3-4）各轴输入转矩为：（3-5）各轴输出转矩为： （3-6）动力参数如下表所示：表 3-1 动力参数轴功率kw转矩Nm转速传动比i效率输入输出输入输出r/min8.828.64156152.95408.648.05152.9148.654010.938.
27、057.58284.9268.127020.947.056.77249.4239.52501.080.903.7 带轮的参数由于V带轮不是本设计的重点，因此在满足要求的情况下只对V带进行尺寸等参数的设计，不对其进行强度校核，其参数如下表所示：表3-2 V带轮的基本参数槽型直径d0孔径基准ddLd1da槽数Z35100707010423.8 本章小结本章主要确定了开沟施肥机的传动方案，传递路线为：拖拉机联轴器减速器联轴器链传动残膜回收装置，拖拉机带传动脱膜装置，并进行了传递参数的计算，为下一章的设计做铺垫。4.标准件的选型及计算疆内地膜普遍采用规格2000mm的地膜，以此为依据，故设计残膜回收装
28、置规格为2000mm.回收装置有作业时间和非作业时间，作业期间，在拖拉机牵引下对耕层的残膜进行回收；非作业期间，悬挂在拖拉机上，故此该残膜回收装置设计为悬挂式。为了保持回收装置与土壤表面之间的距离能够在一定的范围内，所以设计一对地轮，且地轮大径与滚筒大径相同。由第二、三部分设计可得总传动比为4.4，锥齿轮减速器选用传动比约为2.14，带轮传动比定为1.86商用锥齿变向减速器的SPL55型。4.1 减速器的设计残膜回收机动力输出轴的转速n轴=540r/min，二级减速器的传动比为2.14，因此经过减速器后的转速为252.34r/min，传动比不大，采用啮合的锥齿轮即可满足要求，对其不再进行强度校
29、核。4.2带的设计1、确定计算功率查阅机械设计手册得工作系数=1.1，故 (4-1)2、根据计算功率及小带轮的转速，选用型普通V带，选择小带轮的基准直径=90。带速 (4-2)传动比 (4-3)3、大带轮直径 (4-4) 圆整为4、根据式，初定中心距根据式 (4-5)求得，选取带的基准长度5、按公式 (4-6)求得实际中心距，中心距的变化范围为2162566、小带轮的包角 (4-7)由和，查阅机械设计手册得。根据，和型带，查阅机械设计手册得。查表得，得，于是 (4-8)带的根数 (4-9)式中： - 实际工作条件下单根V带额定功率的增量，由传动 i可查得; - 小带轮包角修正系数，有小带轮包角
30、查得; - 带长修正系数，由A型带和，查得;所以 取7、计算单根带的初拉力的最小值查表可知型带的单位长度质量，初拉力为： (4-10)应使带的实际初拉力。4.3 带轮轴的设计（1） 轴的总体设计信息如表4-1.表 4-1 轴总体设计数据名称数值单位轴的转向方式单向恒定轴的工作情况无腐蚀条件轴的转速252.34r/m功率4kw转矩66434.78Nmm材料牌号45调质 硬度（HB）：230抗拉强度650屈服点360弯曲疲劳极限270扭转疲劳极限155许用静应力260许用疲劳应力180(2)确定轴的最小直径如表4-2。表 4-2 确定轴最小直径名称数值单位A值剪应力范围115许用剪应力范围3040
31、MPa最小直径的理论计算值21.95mm满足设计的最小轴径22mm(3)弯曲应力校核如表4-3.表 4-3 弯曲应力校核名称数值单位危险截面的x坐标180mm直径25mm危险截面的弯矩M120Nmm扭矩T120Nmm截面的计算工作应力-9.22许用疲劳应力180(4)安全系数校核如表4-4.表 4-4 安全系数校核数据名称数据单位危险截面的x坐标170mm直径25mm危险截面的弯矩M120Nmm扭矩T146Nmm有效应力集中系数2.05扭转作用1.55截面的疲劳强度安全系数S1129.89许用安全系数2.0结论：170mm处疲劳强度校核通过。（5）临界转速计算如表4-5.表 4-5 临界转速计
32、算数据名称数值单位当量直径dvmm轴截面的惯性距I654605.89mm支承距离与L的比值0.47轴所受的重量400支座形式系数19.0轴的一阶临界转速ncr124934.97r/min4.4 轴承选择参数选择：轴承选用滚珠深沟球轴承，主要承受径向载荷，也可以同时承受小的轴向载荷，在高转速且有轻量化要求的场合，可用来承受单向或双向的轴向载荷。工作时可允许内、外圈轴线偏斜量8-16度，大量生产，价格最低。故选择代号为6020的深沟球轴承。4.5 轴承的寿命计算滚动轴承的基本额定寿命L(106r)与基本额定动载荷C(N)、当量动载荷P(N)间的关系为： （4-11）对于圆锥滚子轴承，10/3。轴上
33、重量的估算：圆盘材料为灰铸铁HT250，质量密度为=6.87.3g/cm3，取=7 g / cm3。带轮材料为灰铸铁HT200，质量密度同上。 （4-12）所以估算下轴承承受的总重量为23Kg。轴承受力：查表得：X=0.44，Y=0.9 当量动载荷为P= 0.44225 =99N用小时数表示轴承寿命为： （4-13）n表示轴承工作转速，查表得n=5000r/min. （4-14）农业机械轴承的预期寿命为：Lh=30008000h。所以所选轴承可以长期使用。4.6 轴承的润滑滚动轴承的润滑剂可以是润滑脂、润滑油或固体润滑剂。一般情况下，滚动轴承采用润滑脂润滑，但在轴承附近已经具有润滑油源时（如变
34、速箱内本来就有润滑齿轮的油），也可采用润滑油润滑。本设计中选择脂润滑，因润滑脂不易流失，便于密封和维护，且一次充填润滑脂可以运转较长时间。4.7 键的选择键的尺寸及类型的确定：一般8级精度以上齿轮有定心精度要求，应选用平键。一般圆头普通平键应用最广。根据d=35mm，从机械设计设计手册P-56表4-1中查得键的截面尺寸为：宽度b=22mm，高度h=14mm。由轮毂宽度并参考键的长度系列，取键长L=75mm。4.8 校核键联接的强度键、轴和轮毂的材料都是钢，由机械设计课程设计手册P-54表4-2查得许用挤压应力p=100120MPa，取其平均值，p=110MPa。键的工作长度l=L-b=53mm
35、。键与轮毂键槽的接触高度k=0.5h=4mm。由机械设计基础P-158式（10-26）可得 （4-15）故可见键合适安全。4.9本章小节本章主要对主要零部件进行了参数设计，并对关键零件进行了强度校核，从结果来看，本次设计的施肥机完全能够满足设计需求。5 模型的建立5.1主要零件建模（1）机架支架是残膜回收机械的承重部件，需要承受一定的载荷，捡拾残膜的主要零部件都要安装在机架上，所以选用50503的方管制作。机架模型如下： 图 5.1 支架（2） 挑膜齿 把埋进耕层的残膜挑出。挑膜齿模型如图5.2： 图 5.2 挑膜齿 图 5.3 地轮（3）地轮支撑机架，保持残膜回收装置与土壤表面一定距离。地轮
36、模型如图6.3.（4）地轮轴与地轮配合，起支撑作用，地轮轴模型如图6.4：图5.4 地轮轴（5）拾膜滚筒图 5.5 拾膜滚筒（6）集膜厢把脱模装置脱掉的残膜进行回收。集膜厢模型如下： 图 5.6 集膜厢（7） 脱模刷把挑膜齿从耕层收集的残膜脱掉，并利用自身的转速提供的惯性把残膜甩到集膜厢中。脱模刷模型如下：图 5.7 脱模刷5.2 装配图建模将以上所建各机构通过一定的配合关系组合起来，生成整机的三维效果图，由于本次设计重点在于耕层残膜回收机的设计，所以仅对该机进行三维建模，而减速箱，轴承座等就只画了简单的示意模型，下图为本次设计的恩曾参莫耕层残膜回收机的三维模型。图 5.8 总装图总 结 经过
37、几个月的努力，总算完成了棉田齿钉式耕层残膜回收机的设计，经过实地考察，方案确定和设计计算验证，本次设计的施肥机具有如下优点：适用于秋收耕地作业后的田间土壤中的残膜进行回收作业，免除人工作业，提高了劳动效率；此回收机机还具有结构简单，运动灵活，通用性强；另外，当机器不作业时，可以方便地将工作部件拆卸下来，这样就减少了机器的存放空间；除此之外，此施肥机的零件均为常见的材料制造而成，工作部分零件采用国家标准零件，这些使得成本大大降低，这样就能更广泛为广大农民所接受。经过本次毕业设计，发现了自己的不足，通过不断的查阅资料，巩固了大学所学的理论知识，使自己的能力得到提高，也进一步完善了自己。致 谢 本设
38、计是在指导老师的悉心指导和热心关心下完成，在最初的设计选题过程中，老师帮助我确定了设计题目。在设计过程中，杨老师又教会了我如何通过校园网络数据库去查阅相关资料，并给我介绍了多本与设计相关的书籍，以及如何快速地从书籍资料中获得所需要的知识。当我在查找资料遇到困难时，老师又帮我下载到了一些我不能下载的付费网络资料，还教会我如何用互联网这个无限的网络资源，这些都为我以后的设计的顺利完成奠定了坚实的基础。设计的前期，我一直在工作，老师经常给我电话询问设计的进度，和在设计中遇到的相关问题，我回校后和老师一起探讨。由于我回校比较晚，搞设计时间不是很充足，老师就要我去实验室去做实验，更容易、更清楚、更直接了
39、解残膜回收机的运作和田间作业的各要求，加快了我的设计速度，给了我很大的帮助。在实验室有位研究生学长，他带给了我多次指导，带我了解回收机的设计原理，给我开阔了视野，在此向他们表示诚挚的谢意。最后，再次向在毕业设计过程中给予我最大关心帮助和支持的老师表示衷心的感谢！参考文献1沈再春.农产品加工机械与设备M.农业出版.1993.2西北工业大学. 机械设计（第七版）M教育出版社.3任松. 农业机械的设计J. 现代农业科技,2012,06:258+266.4李彩风,刘俊峰,冯晓静,等。. 现代机械设计方法与农机设计J. 农机化研究,2006,05:186-188.5高良润,王华冠,程晓农. 农业机械设计
40、与材料J. 江苏理工大学学报,1994,04:1-5.6焦宝仁. 农业机械设计中的安全系数与可靠度J. 农业机械学报,1984,03:43-56.7 张双,阮竞兰. 现代设计方法及其应用J. 粮食加工,2014,05:56-58.8 侯书林,胡三媛,孔建铭,等.国内残膜回收机研究的现状J.农业工程学报,2002，(3):86-190.9 那明君,董 欣,侯书林,等.残膜回收机主要部件的研究J农业工程学报,1999,(2):112-115.10 王 频, 良 庆.残膜回收机械的研究及其应用J.新疆农机化,2000.(6)：28-3011 王 频,孙学军.残膜回收联合作业机的现状与思考J.新疆农机化,1998,(6):103-106.12 张东兴.农用残膜的回收问题J.中国农业大学学报,1998,(6):41-43
