一种多功能铰接式玉米田间管理机底盘的设计
论文作者:草根论文网 论文来源:www.lw360.net 发布时间:2017年12月13日

由十玉米自身的生长特点,在前、中期时生长的速度很快,一般5月初播种到5月底便可长到300mm,到了中后期便可长到1 200mm,期间则需要对不同时期的玉米施撒相应的肥料、农药和水分,且还要定期去除株间的杂草,以确保玉米有足够的养分和水分。目前,市场上的管理机大多以拖拉机为载体,再配备农机具作业,完全无法满足通过性要求。有很少一部分自走式管理机虽然满足了高地隙要求,但机体结构简单,高桥基本采用的都是轴传动和链传动,强度差、易坏、土作不可靠、维修费用高,且仅有一种或两种管理功能基本没有中耕除草功能,实用效果不好。    

针对现有的玉米田间管理机的不足,设计了一款可以实现自走、高地隙、多功能及强动力的田间管理机,可在中后期的玉米田里自如行驶,操纵简单可靠,实现玉米管理的全部作业(中耕除草、施肥、灌溉喷药)。底盘是多功能管理机研制的核心部件,其结构决定了管理机的离地间隙,同时影响管理机在玉米田间的通过性、可靠性和稳定性等f37,所以本文主要对管理机底盘的行驶系统及传动系统等主要部件和系统进行设计。玉米田间管理机底盘的设计要求    

1)通过性要求。玉米秆因为本身的特征,在玉米的中期便可长到800 } 1 200cm,为了确保在玉米中期仍能进行作业,管理机要具有足够高的地隙。    

2)稳定性要求。由十该机要实现玉米田间管理的所有功能,所以保证底盘具有足够的结构强度,土作安全可靠,因此管理机具有足够的稳定性。    

3)动力匹配问题。发动机应有足够强劲的动力来保证管理机配备农机具土作时在任何路况下可以正常土作。    

4)适配性要求。管理机底盘的悬挂不仅可以与中耕机、撒肥机、喷洒机构等农机具配套使用,满足玉米前、中期间的作业要求,还能为玉米田间管理实施各种新型农机具提供综合应用开发的平台,真正地实现“一机多用”的要求。    

5)适应性要求。结合玉米种植时株间距、密度的特点来有效解决管理机土作时误伤、压玉米秆等问题。    

6)整机合理性要求。设计的底盘配套机具位置合理性、作业合理性及综合性能满足高效、可靠、简单、安全和易操作等要求。

2底盘设计方案2. 1玉米管理机型结构的选择    

本设计选用铰接式车架,试验表明:①在相同轴距、轮距情况下,铰接车辆转向半径约为偏转前轮转向半径的80 %,很适合在玉米地狭小的空地上转向。②在松软地面上曲线行驶时仍能获得较大的牵引力,保证了管理机在玉米地里不会因动力不足而无法行驶。③轴距更大,从而提高了行驶纵向稳定性。④由十车架前后可以随意摆动,使车轮可以适应不平地形,保持车辆有均匀的垂直载荷和良好的接地能力,改善了牵引性能,使车架的扭转应力大大减小。⑤由转向横拉杆控制管理机转向,从而使前后桥的结构和制造土艺简单,降低生产成本。综合考虑后初定前车架长2 120mm,后车架长1 200mm,宽800mm o2. 2驱动方式的选择。

目前,市场上管理车常见的驱动方式主要是四轮驱动和前、后轮单独驱动,试验表明:①当滑移率在50%,四轮驱动的牵引力较两轮驱动大20 %,所以四轮驱动的车辆牵引附着性更好,很适合附着性能较差的玉米地作业需要②四轮驱动管理机在前桥上有较大的质量分配,并且前轮有驱动力,所以稳定性和操纵性好。③四轮驱动减少了每一驱动轮的驱动力负担,可以将足够的动力传至路面,所以四轮驱动的方式可以更好地应对农田地坑注不平的地况,也更好低保护了农田地土壤结构。④四轮驱动车辆的前后车桥和轮胎的磨损均匀,有利十延长管理机的使用寿命。结合以上所述,本传动设计选择四轮驱动的行驶方式。

2. 3发动机选型和动力参数    

发动机的选择以可以满足管理机在配备中耕机正常土作为标准来选择,同时尽量选用较小功率发动机以减少整机的质量和生产成本。中耕除草作业消耗的发动机功率Ni为          戈=0. 1d’。,’Bil71式中K*一中耕比阻(N/cmz),查表取5. 89d一耕深(m)d=2,一运行速度(m/s)V} -2; 一中耕幅宽=2;      刀,一传动系比,取0. 72 [6] o    计算得戈七33 kW o管理机土作时所消耗的功率尸二为P}=10-3      

(2) 式中‘、一管理机满载质量( kg),取1 SOOkg;u一摩擦因数,取0. 3场一管理机传动总效率,取0. 75计算得Pz --~- 12kW。所以,管理机进行中耕除草土作所需发动机功率为尸=+尸二=44kW。因此,所选发动机功率必须大十44kW。经过一番的市场考察,本设计发动机采用潍坊华信HX495四缸水冷柴油发动机。该发动机额定功率为46 . S kW额定转速为2 600r/min,国产品牌,成本低、质量轻。

2. 4轴距、轮距选定    

轴距是管理机的一项重要参数,对整车整备质量、总长、最小转弯半径、传动轴长度及纵向通过半径都有影响,且直接影响管理机的重心。因为玉米田空间狄窄,要求管理机有较小的转弯半径,因此轴距不能过大;但也不能过小,否则纵向稳定性和舒适性变差。因此,考虑管理机发动机与变速箱都应该放置在前车架和当悬挂农机具土作时重心后移等因素,初定轴距为2 OOOmm,保证管理机在空载还是农机具土作时重心都在两轴之间。    

轮距与管理机的总宽、总重、侧向稳定性和安全性有影响。当轴距变小时,管理机的侧向稳定性变差;轴距过大时,管理机的转向半径便会变大。因此根据农艺要求,其轮距应与玉米行距相适应,应有足够宽的保护带,一般玉米种植为600mm等行距,本机设计轮距初定为2 000 mm o2. 5高桥传动。

为了确保管理机有足够的离地间隙,所以在驱动桥与车轮之间加一高桥,不仅可以获得高地隙,还可以进一步增大传动比。考虑到农田地土壤松软而粘重,管理机行走阻力大,所以本设计高桥传动采用五级直齿圆柱齿轮传动,模数为6,可有效分担变速箱和中央传动的传动比,确保机械强度。前后驱动桥主减速器半轴直接啮合在高桥第一级齿轮上,中间经过三级齿轮过度,第五级齿轮直接与输出轴啮合,从而将动力传递给车轮,从而实现四轮驱动,结构简图如图1所示。其总长855 mm,宽110mm,高桥最终传动比。

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