新型翻转犁挂接与翻转机构设计【毕业论文+CAD图纸全套】

前 言 随着农业生产的不断发展，翻转式双向犁的应 用日益广泛。 80年代初，我国曾引进多种形式的翻转犁，这种犁要求： 采用三点挂接方式，翻转犁的升降是通过上挂 接点和拖拉机连接为主的液压装置，只适用于 小型翻转犁的升降。现采用的三点挂接方式，翻 转犁升降下端两个对称的挂接点，以实现翻转 犁的升降，挂接可靠，可提升较大重量的翻转犁。 犁架相对于悬挂架能作 180翻转，以实现左、右犁体的工位变换，进行 梭式耕作。翻转机构作为翻转犁的主要工作部件，直接影响整机工 作性能。但在其国产化进程中，存在结构复杂 ，断裂，磨损，翻转不可靠， 工作位置不稳定等问题。为此，我用现在所学 的农业机械学知识和实物对比、观察，对其翻转机构进行设计。 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 新型翻转犁挂接与翻转机构设计 目 录 1 绪论 . 2 课题来源及研究的目的和意义 . 3 内外翻转犁发展状况 . 3 内现状 . 3 业发展尚存三大问题 . 3 外现状 . 3 案的确定 . 4 作示意图 . 4 作过程 . 4 2 设计方案的选择 . 5 . 5 . 5 . 5 . 5 犁作业 . 5 . 6 3翻转机构的设计 . 7 要性能指标及其技术参数 . 7 作阻力与配套动力的选择 . 7 转犁的工作阻力 . 7 转犁正压力 . 8 压缸的选择 . 8 头的设计 . 9 头的组成 . 10 头各个螺栓剪切力 . 11 的设计 . 11 轴的校 核 . 12 4 结论 . 13 致 谢 . 14 参考文献 . 15 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 摘 要 我国是一个农业生产大国。现阶段，我国的农业生产是从农业机械化生产替代人力和小型农机具，以此来提高农产品总值，并有效的改善从事年农业生产者的生活条件。 现在，农机市场处于一种比较活跃的状态，各种 农机具的研发和生产，推动了我国农业机械化的发展。 翻转犁的投入和生产是农机市场经济的重要部分。翻转犁主要用于耕地、整地，大多数农作物在播种或者栽培前都要对土壤进行改善，为其提供一个良好的生长环境。 翻转犁主要是由犁头架、犁梁、犁体、合墒器等组成，它的挂接方式与其它农机具是基本相同的，但是翻转犁在工作时不仅需要动力部分牵引悬挂，而且需要犁头架对整个犁组翻转。犁头架作为双向翻转犁的重要部分，既起到挂接牵引作用，又起到翻转作用。本次设计将围绕犁头进行阐述和设计。 关键字：挂接 牵引 翻转机构 犁头架 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 1 绪论 21世纪，我国全面进入了全面建设小康社会 ，加快推进社会主义现代化的发展阶段，我国农业和农村经济也进入了新的历史发展时期。农业现代化进程加快、农业和农村经济战略统一化，必然要求农业机械向更广的领域，更高的水平上发展。 农机化发展面临新机遇，农业现代化对农业机械化形成了巨大需求。农业机械是农业生产力的重要组成部分，而农业整地机械不仅是农业机械的先头组成，更是农业生产的开始，因此，在活跃的农业现代化发展上有着不可忽视的地位。 现在的农业整地机械种类繁多，各种各样层 次不齐，半悬挂式、全悬挂式逐步替代了以往的牵引犁。随着农业机械的发展，整地机械向着高速、高效、操纵简单、保质、保证安全等多方面进行。翻转犁是现代整地机械研发的结晶，但仍具有很多的发展空间，现就对翻转犁的挂接与翻转机构进行设计。 翻转犁的主要特点： （ 1）结构简单、操作方便、作业效率高。 （ 2）翻转犁的犁铧，上下对称，犁刀起到翻土、碎土作用。限深轮限定耕作深度。采用单液压缸带动翻转犁翻转，单液压缸是双向 180翻转来进行耕地作业，操作步骤有：中立 后推业时翻转犁从农田的一方行走，到地头后，拖拉 机掉头，翻转犁翻转即可顺着翻土的一侧继续工作。 近两年，我国在一系列惠农政策的驱动下，作为我国农机工业一部分的耕整机械行业得到了快速健康发展，整个行业所呈现出的良好发展势态是多年来未曾有过的。据中国农业机械工业协会耕整机械分会统计， 2005年不仅分会会员企业产销两旺，经济效益状况明显改善，全行业也由亏损转为低水平盈利，工业产值与销售分别比 2004年增长了 30和 50以上。进入到 2006年，大中型拖拉机配套农具市场在 2005年的基础上继续平稳发展，预计 今年全行业的产值和销售额仍将有较大幅度的增长，翻转犁的产销形势进一步趋旺，显示出了全国农机具市场巨大的发展潜力。 由于我国局部农村生产力水平还很低 , 经济还不富裕 , 所以在今后四至五年内 , 液压翻转犁的市场需求还是比较乐观的。 业发展尚存三大问题 尽管当前耕整机械行业发展的势态较好，但尚存在着一些制约因素及问题。耕整机械行业缺少有一定经济实力、有知名品牌产品、具有较强研发能力的龙头企业。国内现有的大多数农机具企业经济实力弱、生产规模小，年销售额在 少企业生产工 艺和设备落后，技术力量贫乏，发展后劲不足，难以生产技术含量相对较高的产品。尤其是一些小型企业产品的质量问题很多。 缺少自主知识产权的品牌产品，特别是技术含量相对较高和与大型拖拉机配套的农机具产品。目前大多数企业仍缺乏自主研发能力，农机科研院所在转型后研发能力也有所减弱，特别是对基础部件的研究不够，新产品的研发也以模仿为主。 中小型产品同质化、市场无序低价竞争等问题严重。在一些地区同类产品生产厂家高度集中， 产品在功能和结构上几乎没有区别，如河南商丘市附近的机引犁厂，在全国农机展上就可看到每个地区都有 十几家企业在展示同一类的产品。特别是个别企业以代用材料和简化制造工艺来降低生产成本，在市场进行无序低价竞争，其对行业发展的负面影响不可低估。因此，要使耕整机械行业保持稳定、健康发展，行业中有实力的企业亟待强化品牌意识，增强自主创新能力，并在产品的多样化、增加附加价值等方面下功夫。而小企业则应通过保证产品质量，以发展自己的特色产品求生存。 外现状 国外的农业机械化已经达到了一个很高的程度。 从农业作业程度上来说，国外的翻转犁农业生产效率很高，各种大功率的拖拉机，带动不同犁铧数量的翻转犁， 6 铧、 7 铧的翻转犁在国外很普及，但是在我国，用的还是 4 铧犁、 5 铧犁，有些地区还是引进的高幅宽作业的翻转犁。 现在的国外的翻转犁产品在同一系列上规格多样，适用于不同的大功率拖拉机。 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 系列化是农业机械发展的重要趋势。国外著名大公司逐步实现其产品系列化进程，形成了大型不同规格的产品。与此同时，产品更新换代的周期明显缩短。利用 球定位系统）、 现了精准农业，如无线电数据通信、机器监测、诊断、工作与业务管理软件和机器控制等装置。精准农业由以下 3部分组成： （ 1）计算机辅助农田作业 系统。其包括机载计算、 项技术。在运行中，机载系统通过无线电接收整个无线网络中的农业耕作数据、土壤数据或现场规划数据。这些数据都显示在驾驶室内的一个屏幕上，司机在驾驶室内能够直 观地了解机器的作业位置，并准确地判断需要的精准耕地位置及其耕深。 （ 2） 关键信息管理系统，监测机器中极其关键的性能与作业参数，并且通过无线电将数据从该机器传送到业主办公室。业主可立即分析数据以便估量机器的当前状态，或加以收集和整理，以便显示机器的作业趋势。 （ 3） 把即时数据监控机器的数据及时传送给业主，产 生一个集成的现时作业模型，使业主能在接近实时条件下对现场或远处监控各种作业。 航系统与电子地图、无线电通信网络及计算机车辆管理信息系统相结合，可以实现车辆跟踪和交通管理等许多功能。这些功能包括：利用 任意放大、缩小、还原、换图；可以随目标移动，使目标始终保持在屏幕上。 作示意图 图 1作示意图 1 2 3 4 5 6 78 翻转犁在工作前由拖拉机和行走轮将翻转犁悬空，带入农田，进入农田后，可卸下行走轮。 工作时拖拉机通过后悬挂连接牵引架使翻转犁处于悬空状态，牵引架可通过调节螺杆改变与犁架的相对角度，拖拉机也可根据情况调整后悬挂牵引点的高度，使翻转犁在任何情况下都能保持最 佳的入土角度。三点挂接是拖拉机牵引、悬挂的主要方式。 翻转犁由液压缸提供翻转动力，手动拉杆调幅装置，限深轮控制前后耕深，根据农田性质，选择合适的幅宽。耕地时，犁铧将土壤翻向一侧，行进到地头后，拖拉机提升翻转犁，同时，翻转犁翻转 180，拖拉机掉头，顺着刚犁过的地方继续工作，土壤翻垡的方向一致。 农田耕地完成后，翻转液压缸收缩，使两排翻转犁同时悬空，犁头后挡板有一个销孔，固定翻转液压缸，安装行走轮。即可拖带翻转犁离开农田。 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 2 设计方案的选择 全悬挂翻转犁由悬挂装置 (犁头、翻转轴、油缸、转向阀 )、横向水平调节螺栓、犁架 (梁 )、犁体 (犁柱、犁壁、犁胫、犁铲、犁侧板 )、限深轮、调幅斜撑杆等组成。 悬挂翻转犁正确牵引标志是拖拉机在正常耕地作业时，中央拉杆在拖拉机上应挂接固定在高位，与犁头挂接应在 长孔中，处于中间位置，从而可前后摆动。左右提升拉杆的长度一定要调节一致、适宜、以确保犁地时能达到最大耕深，并保证犁提升翻转时不碰地面。左右下拉杆处于对称位置并在上提升杆的圆孔中，下拉杆的左右限位杆销放在长孔位置上，要让悬挂架有 35犁架纵梁与拖拉机前进方向一致，保持平行。前犁铲翼偏过拖拉机右轮内侧 10 25单体犁耕宽的重叠量。 轮式拖拉机配全悬挂翻转犁时，拖拉机的轮距必须与犁的总耕幅相适应，才能保证正确牵引，也有利于在采用内翻法耕地时耕到边。拖拉机轮距的调整：轮式拖拉机轮距 =犁总耕 幅 +1 2 单体犁宽 +轮胎宽度 (前轮比后轮轮距宽 10拉机行走在沟里 )。后轮轮距相当于 3 个犁垡的宽度。 （ 1）犁的前后水平调整 调整方法：伸长或缩短中央拉杆，直至犁架前后水平。 （ 2）犁架左右水平调整 通过水平调节限位螺栓，使犁工作时左右水平 (从后面看犁柱与地面垂直，也可向已翻地方向稍有倾斜，翻土效果会更好 )。左右限位螺栓要调节一致。 （ 3）正位调整 在耕地过程中若出现犁架偏斜、前体犁漏耕、接垡不平、左右下拉杆向未耕地方向偏斜、拖拉机操向困难等， 应调整悬挂左右拉链或限位杆销，使后体犁向未耕地方向偏摆，后犁犁侧板压向沟壁，这样犁在耕地过程中借助沟壁的反作用力而摆正。若犁架向相反方向偏摆，前体犁重耕，接垡不平，左右下拉杆向已耕地方向偏摆，调整方法与上述方法相反。犁 摆正后，看前体犁的宽度是否合适，若不合适，则在犁上左右移动调节悬挂轴。前犁耕宽过大， 应向未耕地方向移动悬挂左右拉链或限位杆销；反之则向已耕地方向移动。经过上述调整后，若前体犁的耕宽仍不合适，则只有通过调整拖拉机的轮距才能克服。 (1)耕深调整 悬挂犁的耕深调整随着拖拉机液压系统的不 同而不同。分置式液压系统通过改变犁的限深轮高低位置来调节耕深；半分置式和整体式液压系统一般都采用力调节和位调节方法，通过改变犁的限深轮高低位置以及由拖拉机上液压提升操纵系统来调节耕深。 (2)入土性能调整 悬挂连接点高度可以调节的悬挂犁在干硬土地不易人土时，可以通过降低下拉杆在拖拉机上的连接高度或提高下拉杆在犁上的连接高度来调节，也可以提高上拉杆在拖拉机上的连接高度或降低上拉杆在犁上的连接高度来调节。耕湿、软地时犁容易下钻，调节方法与上相反。 (3)偏牵引的调整 犁的总耕幅减 少，与拖拉机轮距不配套时就产生偏牵引。调整方法是移动悬挂左右下拉链或限位杆 销，调好犁与拖拉机的正确相对位置，使后犁向未耕地方向偏过一些，让犁在作业时犁架稍有偏斜，以增大犁侧板对沟壁反力的平衡能力。犁架偏斜程度视土壤和耕深等具体情况而定，以保证耕地作业质量又能直线行驶为标准。 翻转机构是一个摇杆滑块机构，它的翻转角度范围在 0 180之间，依靠液压缸的伸长和收 缩来实现翻转的。翻转原理入如下所示： 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 图 2翻转机构工 作原理图 设计要求： 液压翻转犁的翻转机构主要在于犁头部分，液压缸给转动轴提供一个动力，使连接转动轴的犁架整体在 180内翻转。 此次设计的重点部分是犁头，根据翻转犁总质量选择合适的液压缸，并对翻转轴轴向拉力、抗拉强度、抗弯强度等进行校核。 液压翻转犁是近几年推广应用的一种新型农业机械。用翻转犁进行耕翻作业具有无开闭垄，生产率高，节能等优点。翻转机构是翻转犁的重要组成部分，其性能好坏直接影响翻转犁的性能和可靠性。 （ 1）“ A ”形犁头 “ A ”形犁头上部为 1 点连接，挂在拖拉机的后悬挂（或固定）牵引销孔，下部为 2 点连接，与犁头形成平面的刚性联接。拖拉机通过后悬挂连接牵引杆拖拽翻转犁，拖拉机可根据情况调整后悬挂牵引杆的高度，使犁体在任何情况下都能保持最佳的入土角度。由于地面不平， A ”形犁头上部牵引点销轴处应可顺牵引方向的纵向轴转动。 支撑调节杆连接“ A ”形牵引架和犁头部分，正反螺杆，可调节长度。翻转犁作业时，应根据土壤性质和切削阻力大小适时调整铲犁体切入角。可通过调节支撑调节杆的螺杆改变与犁体的相对角度，以获得最佳的耕地效果。 （ 2） 液压油缸 目前，国内外市场上销售的液压翻转犁，都是采用单油缸控制翻转来完成翻转操作的。而现阶 段研究的新型的双油缸控制翻转 180 装置，其功能上要比单液压缸的稳定、可靠。但是双液压缸不仅结构复杂、成本也比较高，而且还增加了额外的负载。本次设计采用立式油缸翻转机构。 液压缸是一种配置灵活、设计制造比较容易而应用广泛的液压执行元件。液压缸有系列化标准的产品和专业系列产品。液压油缸是由缸体、柱塞、缸盖等组成。立式翻转液压缸的选择依据： 1)了解和掌握液压缸在机器上的用途和工作要求。 2)了解液压缸工作环境条件 。 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 3)了解外部负载情况。 4)了解液压缸运动形态及安装约来条件。 5)了解液压系统的情况。 （ 3） 犁架 犁架是犁的重要支撑部件和传力部件，其强度和刚度对犁的工作性能具有重要影响。尤其对翻转犁来说，如果犁架的刚度差，会造成左右犁体的耕深不一致，影响作业质量。液压翻转犁的犁架采用矩形管和板材组成的刚架。从力学原理来看，这种刚架属于超静定结构，用平衡方程确定各构件的内力及变形困难较大。 液压翻转犁犁架，主梁采用断面为 14014012矩形钢管，与牵引梁组成销连接式结构。 （ 4）犁体 犁体 是铧式犁的主要工作部件，一般由犁铧、犁壁、犁侧板、犁柱以及犁托等组成。犁铧、犁壁、犁托等部件组成一个整体，通过犁柱安装在犁架上。犁体的功用是切土、破碎和翻转土壤，达到覆盖杂草、残茬和疏松土壤的目的。 犁铧主要起入土、切土作用。常用的有凿形、梯形和三角形犁铧。液压翻转犁采用三角形犁铧。 犁壁与犁铧一起构成犁体曲面，将犁铧移来的土壤加以破碎和翻转。 犁侧板位于犁铧后上方，耕地时紧贴沟壁，承受并平衡耕作时产生的侧向力和部分垂直压力。 （ 5） 限深轮 一种翻转犁的限深装置。本实用新型包括限深轮、限深轮臂，其特征在于 限深轮臂一端设有与犁架副梁铰接的铰接轴，限深轮臂上铰接有限位限深调节装置，所说的限位限深调节装置包括调节丝杆、调节丝套、限位挡块、限位挂钩、锁紧螺帽和固定套，限位挂钩铰接在固定套上，固定套上设有与犁架付梁铰接的铰接轴；本实用新型与已有技术相比，具有能双向限位、耕深一致、工作可靠、操作简单、方便的优点。 设计要求： （ 1）为了保证耕地质量，翻转犁需要选择与之相适应的大马力拖拉机。 （ 2）为保证翻转犁犁体不受到运输过程中的磨损，拖拉机的悬挂装置在升降翻转犁时要满足升降拉力。选择翻转犁的材料应安全、可靠。翻转结构 应尽量简单化。 （ 3）为了满足耕地作业率，保证耕地过程中不出现犁架断裂或者翻转轴弯曲等故障。 3 翻转机构的设计 连接方式 :悬挂翻转式 配 套机具 : 120 140 匹马力的拖拉机带动 1型翻转犁 工作速度： 7 9km/h 耕深： 350 400深稳定性变异系数： %10 犁体间距： 825宽幅： 250 380宽幅： 1213 1928产率： 15 18（ h） 犁架高度： 750机质量： 1200套拖拉机额定功率： 50形尺寸： 4792 1775 1710 工作阻力主要来自以下两个方面： 翻垡土壤阻力 1T 1T = （ 3 式中： K 单位切削力，对于轻质壤土，取 105 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 F 切下的土块的断面积 , 其中： h= k 土垡翻转比， k=k=b/a,所以 a=以 ： 1T =F =5 5=24150N （ 3 T 2T =G 1f 式中： 1f 土壤之间的摩擦系数，对于砂土， 1f = 1f =G= 1 所以 112 500 1025N （ 3 由以上可知，翻转犁的总阻力 为： 1 2T =24150N=11025N=35175N 考虑冲击、惯性等动载荷因素，计算工作阻力 为： 式中： 动载系数， 所以 7 2 73 5 1 7 （ 3 选择配套动力时，其牵引力应大于 T本机选用的配套动力为东方红 1604，可满足要求，其技术参数如下： 外形尺寸： 5390 2696 3450 前轮轮距（可调）： 1580轮轮距（可调）： 1700小离地间隙： 495小使用质量： 7350度范围：前进 h 后退 h 发动机标定功率： 132大提升力，悬挂点后 610 36大配重质量前 /后： 810/450大牵引力： 液压缸的选择 液压工作原理图 图 3液压翻转犁的工作原理图 按照 动力相似的原则，考虑配套拖拉机液压系统和活塞移动速度的要求，在国家标准范围内，选择合适的油缸型号。 动力相似应满足以下条件： 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 （ 1） 要求犁架的运动规律相似，从而保证机构的力传递相似。 （ 2） 要求机构对液流量的适应范围宽，以降低使用要求，便于操作。 油缸由拖拉机的液压系统控制。犁处于工作状态时，油缸处于最大的伸长状态。翻转换向时，操纵分配器使油缸缩短，带动犁梁向上翻转。当犁梁旋转到接近垂直位置时再操纵分配器使其处于浮动状态此时油缸处于卸荷状态失去了对犁梁的控制。犁梁在惯性作用下越过“死点 ”位置然后在惯性及重力的作用下继续旋转。直到另一侧工作位置时停止。 翻转速度控制分析： 1)在翻转五铧犁液压回路中增设缓冲阀以增加回油阻力 F 。缓冲阀体、阀芯、管接头和密封圈组成，其中阀芯可以在阀体内自由滑动。缓冲阀结构示意图见图 6。阀芯右端有 1 个锥面、 1个轴向小孔和 4个径向通油孔。当犁梁向上翻转时，压力油从缓冲阀的右端流向左端阀芯在压力作用下滑向左端液压油可通过 1 个轴向孔和 4个径向孔流动。当犁向下翻转时液压油从左端向右端流动，阀芯在液压油的作用下滑向右端，其右端的锥面封闭了 4个径向孔油液只能从 1个孔中流动。因为轴向小孔的直径很小对液压油的流动有节流作用所以限制了犁粱向下旋转的速度，减小了换向时的冲击现象。翻转五铧犁的缓冲阀节流孔直径为 3时犁梁向下旋转的角速度可限制在 0 3 0 5r 图 3 缓冲阀结构示意图 2）拖托机驾驶员在实际作业时，可通过增加切换油路时的提前角 来减小犁梁在“死点”位置时的角速度 ，最终减小翻转终了时的动能，减小换向冲击。但必须保证 0。因为 。 （ 3 销的剪切力达到条件，可以选取 ，该销安全。 上挂接点销的剪切力 NF t 。 （ 3 销的剪切力达到条件，可以选取，该销安全。 轴选用 40 40 ，轴的弯曲应力 ， 。 工作状态下 1 。 悬挂状态下 1 。 轴的弯曲应力在许用范围内，可以选取 ,该轴安全。 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 4 结论 在设计的过程中，我收集了一些文献资料，再以实践为主，积累了丰富的第一手材料，在翻转犁翻转机构设计、配套设备选择、材料选择等具体设计任务中进行了比较、计算。有效的培养了自己分析问题、解决问题的能力，并使专业知识得到巩固和升华。在设计工程中，因为时间紧、任务重，特别是 常是通宵达旦的计算、绘图，十分辛苦。这使我深深感受到了奋战在我国农业机械设计第一线的专家、工程师和技术人员的