复式少耕整地机总体设计【6张CAD图纸+WORD毕业论文】【农业机械资料】

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关键词：: 复式少耕整地总体整体设计全套 cad 图纸 word 毕业论文农业机械资料

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摘要
该复式少耕整地机是结合配套动力及旱作农业的实际情况，改制创新的新型耕整地机具。它与大功率拖拉机配套使用，一次作业可完成灭茬碎土、中层浅松、底层深松、整平合墒及镇压碎土等作业，有效地实现了复式少耕技术，是土壤保护性耕作的理想配套机具。为此，阐述了复式少耕整地机的设计原则和设计思想，介绍了其技术参数及结构特点和设计过程。该机具在作业时能够充分发挥大马力拖拉机的作业效率，减少拖拉机的功率消耗，节能约14.3%；该机属于高效节能型机具，为研究大型农机具提供了参考。

关键词：整地机；少耕；复式；

Abstract

Compound minimal tillage land preparation technique is a key part of protective cultivation technology system.This articlepresents the design of a compound minimal tillage land preparation machine,including its structure and working principle.In particular,the author examines the structures and functions of the machine’s major parts.Practice shows that the newly designed machine cannot only meet the requirements of farming but also protect the environment.It is worthwhile to be promoted and applied practically.In order to meet the needs of agricultural implements matched with high-powered tractors, a broad width combined cultivating machine was design based on single and combined work of cultivating machines. The combined cultivating machine had the functions of stubble-breaking, rotary tillage and subsoiling. Single works and combined work were carried out. The experimental results showed that the machine could give full play to a operation efficiency of high-power tractor when working. The designed machine could reduce power consumption of tractor, and energy saving was about 14.3%.The designed machine belongs to energy saving of high efficiency machinery, and provides reference for studying on large agricultural implements.

Key words：soil preparation machine ; soil preparation machine; compound；

目录
摘要 I
Abstract II
前言 V
1设计目的及意义 1
1.1复式少耕整地机的主要技术特点 1
1.2复式少耕整地机效益分析 2
2总体方案的确定及主要参数选择 3
2.1结构形式 3
2.2工作原理 4
2.3作业速度确定 4
2.4作业幅宽确定 4
2.5配套动力参数 4
2.6各部件结构组成 5
3关键部件设计 7
3.1圆盘耙组件 7
3.1.1圆盘耙片的结构形式 8
3.1.2圆盘耙的主要参数 8
3.1.3耙组设计 10
3.1.4轴承的选用 10
3.1.5间管和方轴 10
3.1.6耙组横梁和刮泥板 10
3.1.7耙架 11
3.2浅松部件 11
3.2.1浅松铲的选用 12
3.2.2铲柄的类型及设计 13
3.3深松部件 13
3.3.1深松铲的主要尺寸和技术要求 13
3.3.2深松铲柄的设计 14
3.3.3铲柄受力分析及校核 15
3.3.4土壤比阻的确定 16
3.3.5深松铲水平力和垂直力的测定 17
3.3.6铲柄的校核 17
3.4合墒器组件 18
3.4.1合墒器工作原理 18
3.4.2合墒器主要参数 19
3.5镇压碎土部件 23
3.6地轮组件设计 24
3.7机架的设计 24
3.8液压缸的选用 25
结论 26
参考文献 27
致谢 28
附录 30
前言
近年来, 可持续农业已成为当今世界农业发展的主题, 因此世界各国都在研究开发新的耕作技术及配套机具。作为可持续农业发展核心技术的保护性耕作技术, 已被广泛地推广和应用。与传统的耕作技术相比, 保护性耕作技术有利于土壤有机质的积累和团粒结构的恢复, 少(免)动土, 既节约了作业成本, 又减轻了土壤的有害压实, 对于防治水土流失起到了关键性的作用。因此, 作为保护性耕作技术系统中的一项关键性技术, 复式少耕技术也得到了长足的发展。
整地的目的是改善土壤的物理性质和调节自然条件为农作物生长提供适宜的土壤环境，我国50年代从前苏联引进的机械整地技术曾为农业增产增收做出了很大贡献，进入90 年代后农机化新技术有了长足的发展特别是机械整地技术发展迅速打破了过去翻耙起单一整地方式的旧格局，建立起以深松为主体松旋灭茬相结合的耕作体制，为农业的稳产高产提供了先决条件。
传统的土壤耕作技术主要由单项的翻、松、耙、旋、压等耕作方法组成，机组多次进地，土壤被机械压实严重，水土流失加剧，耕作成本高，其所产生的土壤耕层结构不能理想地满足农作物生长发育要求。因此，各国都在研究开发新的耕作技术及配套机具。保护性耕作技术是可持续农业发展的核心技术，已被广泛推广和应用到农业生产中。与传统的耕作技术相比，保护性耕作技术有利于土壤有机质的积累和团粒结构的恢复，少（免）动土，既降低了作业成本，又减轻了土壤的有害压实，对防治水土流失起到了关键性的作用。
作为保护性耕作技术系统中的一项关键性技术，复式少耕技术得到了长足的发展。本研究设计了一种复式少耕整地机，使用该机具作业可减少机组进地次数、减轻土壤有害压实，利于蓄水保墒、减轻水土流蚀、保护土地资源，可大幅度降低农业生产成本，在我国北方旱作农业区具有广阔的市场前景。
保护性耕作是相对于传统常规土壤耕作的新型旱地耕作法，是对农田实行免耕、少耕，尽可能减少土壤耕作次数，并利用作物秸秆和残茬覆盖地表，减少土壤风蚀、水蚀，提高土壤肥力和抗旱能力的一项先进农业耕作技术。保护性耕作

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总装图00.gif

合墒器部件04.gif

机架05.gif

浅松部件02.gif

深松部件03.gif

圆盘耙组件01.gif

内容简介：: 机械设计制造及其自动化专业本科毕业设计（论文）开题报告书黑龙江八一农垦大学本科毕业设计(论文)开题报告姓名：路成学院：工程学院专业: 机械设计制造及其自动化学号： 20094024205课题名称：复式少耕整地机总体设计指导教师：李玉清研究起止日期：2013 年 3月2013年6月一、论文选题的目的和意义近年来, 可持续农业已成为当今世界农业发展的主题, 因此世界各国都在研究开发新的耕作技术及配套机具。作为可持续农业发展核心技术的保护性耕作技术, 已被广泛地推广和应用。与传统的耕作技术相比,保护性耕作技术有利于土壤有机质的积累和团粒结构的恢复,少(免)动土，既节约了作业成本,又减轻了土壤的有害压实,对于防治水土流失起到了关键性的作用。因此,作为保护性耕作技术系统中的一项关键性技术,复式少耕技术也得到了长足的发展。土壤耕作实践证明，传统的全虚或全实耕作技术和多次单项作业所产生的土壤耕层结构不能理想地满足农作物生长发育要求，主要存在以下问题：1）动土量过大。首先，造成了土壤水分的大量挥发，影响了作物前期生长所需要的充足水分，其次，松散土壤被翻到地表后，很容易被大风刮走；最后，会大量消耗能源，既提高了作业成本，又加剧了环境污染。2）耕层结构的不合理。传统的单一机具作业所形成的土壤耕层结构过于单一，并不能形成多层结构。为了解决以上问题，目前我国大功率拖拉机的广泛应用，复式少耕整地机应运而生。目前国际上公认的最适于作物生长和利于土壤保护的耕层结构是3层结构：表层（0-10cm）土壤细碎紧实，并有秸杆残茬覆盖，利于防水保墒和提高播种质量；中层（10-25cm）土壤全面松碎，利于作物根系发育；底层（25-5cm）土壤形成虚实相间的耕层结构，增强了土壤通透性，提高了蓄水能力，抗旱防洪。因此，研制一次作业就能够完成该耕作方法和工艺减少能源消耗、降低作业成本、保护耕作资源和发展可持续农业具有重要的意义。二、国内外研究现状及发展趋势：近年来, 传统农具在结构上不断创新: 为增加铧式犁的翻土性能, 将铧体延拓; 在犁体前加小前犁或前犁刀, 减少整机作业阻力; 用液压油缸调节耕幅及悬挂架横向位置, 以增加其适应性；后一犁体可向上折叠以减少耕幅, 翻转机构加销定装置；铧式犁和深松机上装有各种形式的安全装置；圆盘耙偏角的调节和两翼机架的折叠用液压油缸控制, 一些圆盘耙产品设有侧向运输装置；将深松技术和耕翻技术有机结合,使上层 20 cm 内的土壤上下翻转, 下层 20-35 cm 进行间隔深松；为了提高松土性能,在深松柄上增加一层或两层翼铲,使土壤形成了上层细碎,下层虚实相间,为作物的生长提供了良好的土壤条件,有利于作物生长。我国大中型拖拉机的功能日趋完善,保有量逐年增加铧式犁、圆盘耙和深松机等传统农具产品朝着与147kW以上的大中型拖拉机配套、结构完善和功能增加方向发展。耕整机械既要适应各种土壤条件,又要满足不同耕作制度发展的需求,因此必需不断地开发新的工作部件。国外各大公司十分重视工作部件的研究: 在铧式犁上采用各种类型曲面的犁体及小前犁；圆盘耙上采用各种曲率半径、不同直径和刃口形状的圆盘耙片; 驱动型耕和整地机具的工作部件更是种类繁多。在同一机具上,通过更换部件来适应变化的工作条件,既扩大了产品的功能,增强了整机的地区适应性,又减少了使用者的购机投入。其工作部件已经标准化、系列化和批量化生产。西方发达国家在20世纪六七年代先后实现了农业机械化。随着耕作机械的研究和生产,特别是大功率拖拉机的广泛应用,带动了耕作机械向多品种和系列化方向发展,向宽幅、高速和高效低耗方向发展, 向电子监控、液压及模块化设计等高新技术方向发展。拖拉机功率范围由原来的 14.7-117.6kW增加到现在的404kW。因此,与其配套的耕整地机械产品也在不断拓宽与拖拉机的配套范围,尽可能减少部件种类和结构型式,通过提高标准化、系列化和通用化的程度来满足市场需求。由于驱动型机具充分利用拖拉机功率,能控制对土壤的作用强度,可满足多种耕作要求, 所以国外各大公司都十分重视驱动型整地机具产品的开发与生产。目前,已有旋转犁、动力锹、旋耕机和动力耙等多种耕整地机具利用拖拉机的动力输出轴,通过机械传动驱动工作部件。同时,还研究生产了由拖拉机动力输出带动液压系统,再由液压马达来驱动工作部件的新型耕整地机具。我国现有的驱动型耕整地机具主要有旋耕机和灭茬机等产品, 均由拖拉机动力输出轴提供动力,带动回转工作部件完成机具作业。少耕深松技术具有减少机具的工作阻力、提高拖拉机作业效率和减轻对土壤的工作强度等特点, 形成虚实相间、用养相结合的土壤耕层构造。虚的部分有利于好气性细菌繁殖, 为作物提供充足的养分,有利于作物生长,地上水较多时通过虚的部分将地表的水分渗入地下, 防止地表径流, 属用；实的部分有利于闲气性细菌生长,保持土壤中的养分,属养。干旱时,通过实部分土壤毛细血管的作用,将地下水吸上地表,供给作物水分,实现了用地与养地相结合。因此,以少耕、深松代替犁耕的保护性耕作技术在许多国家得到了大面积推广应用,为保护性耕作的关键技术之一。为适应农业生产的需求,国外各公司十分注重对深松工作部件和机具的研制。为改善作业质量和降低阻力,研制出了多种形式的杆尺式深松铲。在深松机具总体结构上也不断创新,同时大力发展深松联合作业机具。目前,国内外研究和生产的联合作业机,从结构上可分为紧密型联合作业机和组合型联合作业机:紧密型联合作业机是将其作业功能进行有机结合,按整机一体的形式进行合理配置,形成一个独立完整的机型,其机组设计合理、结构紧凑、与拖拉机配套合理,有利于拖拉机悬挂作业；组合型联合作业机是用组配方式,将各自独立的机具构成联合作业机具。作业时,根据不同的耕作制度、不同的土壤条件和农艺要求,合理组配,形成不同形式的作业功能,可提高机具利用率50%以上。因此,组合型联合作业机是近年来国外联合作业机具发展的方向,主要作业机具有:耕整地联合作业机具、深松整地联合作业机具、深松耙茬联合作业机和耕整施肥播种联合作业机具等。随着我国大功率拖拉机保有量逐年增加,对联合作业机具的需求也将加大。因此,既要研制多种工作部件组合的联合作业机具,也要研制可分可合组配式联合作业机具。机电液一体化技术将在各种耕种机具上广泛采用,如根据土壤条件自动调整机具的工作参数和作业状态、改变机具的总体尺寸以及驱动工作部件等,将更多地运用液压元件。应用电子技术控制耕整地机械的作业深度、平整度,监控播种、施肥机械的排种以及排肥状况等。为减轻机具质量、提高农机具的强度、延长机具使用寿命以及提高产品的外观质量, 新材料和新工艺也将更广泛应用。西方发达国家早在20世纪初就开始了保护性耕作技术及相应配套机具的试验研究,先后提出了最少耕作保护性耕作系统,推广了深松、根茬还田、带状耕作、简化耕作和覆盖耕作等少免耕技术, 研制并推广了深松机、带状耕作机和免耕播种机等配套机具。美国到 20世纪80年代末, 已经形成了以配套机具为特征的少免耕系统,即松土铲少耕、圆盘耙少耕、旋耕机少耕和垄作犁少耕系统, 并制定了推广少免耕技术的补贴法规。到90年代初, 少免耕技术的推广面积已占总耕作面积的80% 以上,并形成了一套科学的理论、技术和应用系统。随着大功率拖拉机的应用,目前已开始推广应用大型复式和联合作业机具。前苏联早在50年代初就提出了耙茬与深松轮耕的耕作方法,并研制推广了无壁犁、深松机、旋耕深松机、重型灭茬耙和差速针齿耙等少耕机具；到 80年代末,已研制推广了110多种型号的联合作业机和复式耕作机具。50年代中期,我国在黑龙江省九三农场管理局就开始了耙茬耕法的研究和试验工作,并在嫩江黑土地区推广应用。70年代,黑龙江省的农业和农机科研部门共同协作研究创造了深松耕法,后来又发展提高为虚实并存耕法，已在全国推广,并引起国际土壤耕作组织的重视。进入90年代,随着可持续农业、旱作农业和效益型农业的发展,相继出现了翻耙联合、松耙联合、松旋联合及灭茬深松起垄联合的复式耕作机具。由于复式作业具有减少机组进地次数、减轻土壤有害压实,利于蓄水保墒、减轻水土流蚀、保护土地资源和大幅度降低农业生产成本等优点,在我国北方旱作农业区具有广阔的市场前景。21世纪初, 黑龙江省农业机械工程科学研究院也推出了1DF系列复式少耕整地机系列,它们成为黑龙江农垦85kW以上拖拉机及黑龙江省农机试验装备区选配机型。3、研究的主要内容复式少耕整地机是集耙茬、浅松、深松、合墒和碎土于一体，并利用耙茬技术、深松技术，在35cm范围内的土壤耕层进行全面耕作。其主要由牵引架、圆盘耙架、主机架、圆盘耙组件、地轮组件、浅松部件、深松部件、合墒器组件及镇压碎土部件组成。该机根据配套动力和深松部件工作幅宽可以依次确定浅松部件幅宽、圆盘耙组件幅宽、合墒器组件和镇压碎土部件的工作幅宽。该机由牵引架和主机架组成主机框架, 用于整机各部件的联接。圆盘耙架与牵引架铰接, 用液压油缸调整耙架的上下位置。圆盘耙组件安装于圆盘耙架上, 并利用液压油缸调整耙架实现圆盘耙组件的入土深度,以满足不同耕深的农艺要求。地轮组件安装于主机架上, 两个液压油缸用于升降地轮, 完成整机的升起和降落。运输时,整机升起,作业时利用地轮陷深,实现整机各工作部件的工作深度要求。深松部件和浅松部件安装于主机架上, 完成深松和浅松作业。合墒器组件安装于主机架的后梁上,完成合墒碎土作业。耕深可由主机架与合墒器横梁联接和两个液压油缸进行耕深调节。镇压轮联接于合墒器的横梁上, 用于镇压和碎土。镇压强度用安装于镇压顺梁上的弹簧调节。四、研究方法及技术路线圆盘与前进方向成18度角, 与组件前梁和后梁组成的耙组框架联接,由耙组框架上方的4个销轴与耙架接, 双列对置圆盘将地表的秸秆、根茬及杂草等切断,保证深松部件、合墒和碎土等工作部件的通过性能。同时,对地表以下10cm的土壤进行耕翻,使地表的土壤全面松动,为播种作业提供良好的疏松环境。浅松部件由浅松铲尖、铲柄、翼铲、耐磨鼻梁和固定架等件组成。为使 25cm 内的土壤全面松动,增加了双侧翼铲,以提高松土能力。浅松铲为土壤工作部件,作业时磨损严重,为了减少工作阻力,降低机具使用成本,采用带韧角的铸铁鼻梁，磨损后,还可进行更换。深松部件与主机架铰接,通过弹簧组件给顺梁一定的压力,即保证深松部件的工作稳定。在土壤阻力较大或有石块、树根等障碍物时,由深松部件将弹簧压缩,部件升起；通过障碍物后,部件在弹簧的压力作用下恢复正常作业状态。五、课题的研究进度第一阶段（2013年3月1日-2013年3年22日）材料的搜集整理查阅相关资料本阶段需要完成与课题相关的调研工作，并对相关的文章进行搜集、整理，选出与设计有关的资料备用，并且找出自己设计的产品与国内外的不同之处，说明其优点所在，拟定设计草图，选出最佳方案。第二阶段（2013年3月23日-2013年4月16日）方案设计，总体布置设计，计算本阶段主要清楚的表达出复式少耕整地机组成，及相关方案设计，总体布置设计.如果有不合适的地方应进行修改，计算，使之满足生产要求。第三阶段 (2013年4月17日-2013年5月23日) 绘制原理图撰写设计说明书本阶段主要完成与方案相符合的文章的撰写，包括摘要、前言、设计步骤、内容、参考文献等。六、预期结论该机一次作业即可完成灭茬碎土、耕层浅松、底层深松、整平合墒、镇压碎土等项作业，能够满足耕整地技术和工艺要求。该机具配置合理，具有一机多架、一架多具、联合作业、自成系列、通用性强、配套范围广等特点，是土壤保护性耕作的理想配套机具。该机能够实现适合农作物生长的3层耕层结构，并且符合我国大功率拖拉机不断增加和迫切需要配套耕整机械的市场需求，可以大面积推广使用。该机整体结构配置设计是技术的关键,它整体配制要求科学独特,结构紧凑,技术先进,能理想地实施“三层耕层结构理论和复式少耕整地工艺技术模式”。解决的核心技术为:设计多架组配式机架结构,实现了五道工序和多种工作部件的合理配置,解决传统复式少耕整地田间通过性能差、易拖堆堵塞和工作阻力大的难题。具体机架结构技术是将三角形牵引架、X形圆盘耙架、阶梯形深松机架、门形合墒和门形镇压器梁架按工艺程序要求进行合理组配, 实现各种工作部件的最佳配置,同时既可以根据不同的土壤条件进行整机耕深液压调节,又可以进行不同工作部件耕深单独液压调节,液压折叠以实现宽幅作业、窄幅道路运输的要求,提高了土壤条件的适应性和工作性能。七、参考文献1 中国农业机械化科学研究所编.农业机械设计手册（上册），机械工业出版社.1988年.2 机械工程手册.电机工程手册编辑委员会编.机械工程手册.第11卷机械产品（一），机械工业出版社.1982年. 3 李守仁.杜金天编.驱动型土壤耕作机械的理论与计算，机械工业出版社.1997年.4 吴宗泽.罗圣国主编.机械设计课程设计手册（第二版），高等教育出版社.1999年.5 董国耀主编.机械制图.北京理工大学出版社.1998年.6 李宝筏主编. 农业机械学，中国农业出版社.2003年.7 镇江农业机械学院.吉林工业大学合编.农业机械理论及设计(上册)，中国工业出版社.1961年. 9 桑正中编.农业机械学(上)，中国农业机械出版社.1987年.10 刘保军.耿亚飞编.东方红1GQN系列旋耕机的研制开发. 2002年.11 周建来.李源知.焦巧凤编.国内外整地机的技术状况,农机化研究. 2000.5（2）：4951.12 牛文祥.冯玉和.黄海.李喜路.1DF-210/300/380型复式少耕整地机. .2004年.13 于登哲.1DF-300型复式少耕整地机的研究设计.2006年.14 张晓青.1DF-7760型复式少耕联合整地机的结构特点.2012.15 许剑平.徐涛.毛俐.1DF-7760型复式少耕整地机的设计.201116 毛俐.李德鑫.李晓明.李国林.齐忠军.复式少耕整地机的设计研究.农业科技与装备.2011年10月.第10期.17 毛俐.赵丽平.刘国平.陈宝昌.少耕整地技术的发展与新机具.农机化研究.2010年8月.第8期.18Zhu Y, Zhang S, Rong y. Experimental Study on Stiffness of T-Slot Based Modular FixureM. Transaction of NAM-RI/SME, Volumn X XI,1993.指导教师意见：1对“文献综述”的评语：2对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测：指导教师：年月日所在专业审查意见：负责人：年月日- 8 -黑龙江八一农垦大学本科毕业设计摘要该复式少耕整地机是结合配套动力及旱作农业的实际情况，改制创新的新型耕整地机具。它与大功率拖拉机配套使用，一次作业可完成灭茬碎土、中层浅松、底层深松、整平合墒及镇压碎土等作业，有效地实现了复式少耕技术，是土壤保护性耕作的理想配套机具。为此，阐述了复式少耕整地机的设计原则和设计思想，介绍了其技术参数及结构特点和设计过程。该机具在作业时能够充分发挥大马力拖拉机的作业效率，减少拖拉机的功率消耗，节能约14.3%；该机属于高效节能型机具，为研究大型农机具提供了参考。关键词：整地机；少耕；复式； Abstract Compound minimal tillage land preparation technique is a key part of protective cultivation technology system.This articlepresents the design of a compound minimal tillage land preparation machine,including its structure and working principle.In particular,the author examines the structures and functions of the machines major parts.Practice shows that the newly designed machine cannot only meet the requirements of farming but also protect the environment.It is worthwhile to be promoted and applied practically.In order to meet the needs of agricultural implements matched with high-powered tractors, a broad width combined cultivating machine was design based on single and combined work of cultivating machines. The combined cultivating machine had the functions of stubble-breaking, rotary tillage and subsoiling. Single works and combined work were carried out. The experimental results showed that the machine could give full play to a operation efficiency of high-power tractor when working. The designed machine could reduce power consumption of tractor, and energy saving was about 14.3%.The designed machine belongs to energy saving of high efficiency machinery, and provides reference for studying on large agricultural implements.Key words：soil preparation machine ; soil preparation machine; compound；目录摘要IAbstractII 前言V1设计目的及意义11.1复式少耕整地机的主要技术特点11.2复式少耕整地机效益分析22总体方案的确定及主要参数选择32.1结构形式32.2工作原理42.3作业速度确定42.4作业幅宽确定42.5配套动力参数42.6各部件结构组成53关键部件设计73.1圆盘耙组件73.1.1圆盘耙片的结构形式83.1.2圆盘耙的主要参数83.1.3耙组设计103.1.4轴承的选用103.1.5间管和方轴103.1.6耙组横梁和刮泥板103.1.7耙架113.2浅松部件113.2.1浅松铲的选用123.2.2铲柄的类型及设计133.3深松部件13 3.3.1深松铲的主要尺寸和技术要求133.3.2深松铲柄的设计143.3.3铲柄受力分析及校核153.3.4土壤比阻的确定163.3.5深松铲水平力和垂直力的测定173.3.6铲柄的校核173.4合墒器组件183.4.1合墒器工作原理183.4.2合墒器主要参数193.5镇压碎土部件233.6地轮组件设计243.7机架的设计243.8液压缸的选用25结论26参考文献27致谢28附录30 前言近年来, 可持续农业已成为当今世界农业发展的主题, 因此世界各国都在研究开发新的耕作技术及配套机具。作为可持续农业发展核心技术的保护性耕作技术, 已被广泛地推广和应用。与传统的耕作技术相比, 保护性耕作技术有利于土壤有机质的积累和团粒结构的恢复, 少(免)动土, 既节约了作业成本, 又减轻了土壤的有害压实, 对于防治水土流失起到了关键性的作用。因此, 作为保护性耕作技术系统中的一项关键性技术, 复式少耕技术也得到了长足的发展。整地的目的是改善土壤的物理性质和调节自然条件为农作物生长提供适宜的土壤环境，我国50年代从前苏联引进的机械整地技术曾为农业增产增收做出了很大贡献，进入90 年代后农机化新技术有了长足的发展特别是机械整地技术发展迅速打破了过去翻耙起单一整地方式的旧格局，建立起以深松为主体松旋灭茬相结合的耕作体制，为农业的稳产高产提供了先决条件。传统的土壤耕作技术主要由单项的翻、松、耙、旋、压等耕作方法组成，机组多次进地，土壤被机械压实严重，水土流失加剧，耕作成本高，其所产生的土壤耕层结构不能理想地满足农作物生长发育要求。因此，各国都在研究开发新的耕作技术及配套机具。保护性耕作技术是可持续农业发展的核心技术，已被广泛推广和应用到农业生产中。与传统的耕作技术相比，保护性耕作技术有利于土壤有机质的积累和团粒结构的恢复，少（免）动土，既降低了作业成本，又减轻了土壤的有害压实，对防治水土流失起到了关键性的作用。作为保护性耕作技术系统中的一项关键性技术，复式少耕技术得到了长足的发展。本研究设计了一种复式少耕整地机，使用该机具作业可减少机组进地次数、减轻土壤有害压实，利于蓄水保墒、减轻水土流蚀、保护土地资源，可大幅度降低农业生产成本，在我国北方旱作农业区具有广阔的市场前景。保护性耕作是相对于传统常规土壤耕作的新型旱地耕作法，是对农田实行免耕、少耕，尽可能减少土壤耕作次数，并利用作物秸秆和残茬覆盖地表，减少土壤风蚀、水蚀，提高土壤肥力和抗旱能力的一项先进农业耕作技术。保护性耕作是深松、免耕播种、控制杂草及秸秆残茬覆盖地表等技术的集成，可减少机械作业次数，降低成本，且具有明显的保土、保水及保护生态环境等作用，因此，以免耕和少耕为主要内容的保护性耕作制度被称为新的耕作制革命。保护性耕作的具体实施就是用高质量、高精度及高通过性能的机械设备来取代常规的作业机械，黑龙江垦区新一批大功率拖拉机的引进以及保护性耕作技术的推广应用，使保护性耕作机械的开发成为当务之急。复式少耕整地技术集耙茬、浅松、深松、合墒、碎土于一体，利用耙茬技术、深松技术、合墒和碎土技术，在35cm范围内的土壤耕层进行全面耕作。在地表10cm 范围内采用双排圆盘耙对土壤进行翻耙，切碎作物根茬和秸秆等残留物；深松技术采用浅松和深松2种形式，浅松深度为25cm，深松深度为35cm；合墒技术是对深松作业的土块进行初步细碎，对地表进行平整；碎土作业是对地表的土壤进一步细碎、平整，使作业后的地表达到播种前的农艺要求。VI1设计目的及意义1.1复式少耕整地机的主要技术特点加深耕层为农作物正常生长创造良好的土壤条件，该技术可使深松深度达到35cm比平翻整地技术加深耕层10cm左右作物根系深扎能使作物充分吸收土壤中的水份和养份促进作物茎叶生长，据测定该项技术可使粮食作物增产5%10% 块根作物增产10%15%。间隔深松建立了虚实并存的土壤耕层构造联合整地机作业使垄台和垄沟同时深松深松间隔不大于35cm从而实现了间隔深松建立了符合农艺要求的虚实并存的土壤耕层构造实部适合于嫌气微生物生存储存养份有利于提墒供水虚部适合于好气微生物生存释放养份有利于蓄水保墒进而实现用地和养地的自然结合。蓄水保墒有利于发展机械化旱作农业机械深松联合整地技术能建立上虚下实虚实相间的耕层构造明显地改善了土壤的蓄水能力在降雨季节上部虚土层能迅速接纳雨水并通过深松层下渗到25cm 以下的土壤中储存起来形成土壤水库供降雨少时使用同时有效地防止了水土流失4根茬还田增加了土壤有机质含量灭茬深松和起垄联合整地技术能将作物根茬破碎还田有效地补充了有机质明显地缓解了土壤肥力不足的问题据测算玉米根茬粉碎还田每公顷可增加有机质225kg。作业效率高缓解了秋整地的紧张状况此时大型农机具异常繁忙1997年后在配套动力不增加的情况下改为使用联合整地机其作业效率比老3样提高一倍以上节省燃油作业成本明显降低经测算深松联合整地比过去翻耙起整地节省燃油近15%仅燃油一项每公顷作业成本降低17.55元8项成本核算每公顷成本降低45元作业次数减少有利于保护土壤的团粒结构机械作业对土壤具有一定破坏作用进地次数越多破坏作用越大过去翻耙起作业3次进地才能达到待播状态而机械深松联合整地1次进地作业即可达到待播状态进而保护了土壤作物根茬还田促进了土壤结构的团粒化。平行调整联合整地机作业时必须保持与地面平行否则作业效果不佳前后平行调整主要调整拖拉机悬挂装置中央拉杆长度左右平行调整主要调整两个支撑轮的高度无支撑轮时调整其悬挂装置的两根吊杆的长度二是中心调整联合整地机作业时纵向中心要与拖拉机中心在一条线上否则调整拖拉机悬挂装置的两根拉链长度。要及时清理杂草联合整地机作业时刀轴旋转容易缠杂草和作物茎叶必须及时清理否则增大阻力影响作业效果其次要及时紧固或更换刀片联合整地作业时刀片容易松动或折断必须及时检查否则达不到作业标准第三要及时检查刀轴油封联合整地机作业时刀轴油封容易被杂草或泥土挤坏如不及时检查修理箱体润滑油漏掉会造成齿轮等机件损坏。联合整地机配备的都是杆式深松部件最好采用翼形铲扩大松土范围对垄体和垄沟进行间隔深松垄体深松深度15cm。玉米等硬茬地选用带灭茬部件的联合整地机作业根茬破碎度10cm破碎合格率80%灭茬长度为812cm。联合整地机作业时各铧间距应与作业地块垄距一致各铧入土深度误差2cm垄高一致垄体压实后垄高16cm四是旋耕要点软茬地选用旋耕多用机作业阻力小效果好旋耕深度1215cm。1.2复式少耕整地机效益分析经实地调查分析得出的结论是联合整地机作业效果符合农艺要求并具有十分显著的节本增效作用其社会效益和经济效益可观它是土壤机械耕作技术的一次革命节省机耕费过去传统翻耙起整地技术每公顷机耕费315元现采用灭茬旋耕深松起垄联合整地技术每公顷机耕费240元平均每公顷降低机耕费75元。降低作业成本传统的作业方式每公顷投入油料人工等成本240元现采用的联合整地作业每公顷投入成本186元每公顷降低作业成本54元虽然有机户每公顷作业收入比过去少20元但作业效率比过去提高了一倍总收入比传统方式增加了30%。2总体方案的确定及主要参数选择2.1结构形式根据耕整作业机械的工艺技术、配套动力和运输状态方面的要求，该机总体结构形式为液压折叠升降式，动力运输为牵引式。复式少耕整地机是对农田实行少耕，尽可能减少对土壤的耕作次数，并利用耕作秸秆和残茬覆盖地表，减少土壤风蚀、水蚀，提高土壤肥力和抗旱能力农业器械。该机主要是由牵引架装置、圆盘耙架、主机架、圆盘部件、地轮组件、浅松部件、深松部件、合墒部件、碎土镇压组件组成。该机一次作业即可形成有利于作物生长的三层土壤结构，即表层（10cm）细碎紧实，利于保墒和提高播种质量；中层（10-25cm）松碎，利于作物根系发育；底层（25-35cm）虚实相间的结构，以增强土壤的通透性，提高土壤的蓄水能力。该机具体机架结构技术是将三角形牵引装置、X形圆盘耙架、阶梯形深松机架、门形合墒和门形镇压器架按工艺程序要求进行合理组配，实现各种工作部件的最佳配置，同时既可以根据不同的土壤条件进行整地机耕深液压调节，又可以进行不同工作部件耕深单独液压调节，液压折叠以实现宽幅作业、窄幅道路运输的要求，提高了土壤条件的适应性和工作性能。其结构形式如图2-1所示：1-连接架；2-支承脚架；3-主机架；4-圆盘耙组件；5-液压缸；6-地轮组件；7-浅松部件；8-深松部件；9-合墒部件；10-镇压器部件图2-1 复式少耕整地机结构图2.2工作原理该机第一道工序为双圆盘耙茬碎土、切断秸杆，减少了深松阻力，并防止拖推堵塞；第二道工序为双翼浅松，松碎耕层土壤，并切断根生类杂草，减轻草害；第三道工序为深松部件，打破了犁底层，增深耕作层，熟化深层土壤；第四道工序为合墒部件，整平切碎地表，防止散墒；第五道工序为笼式镇压碎土零部件，压实表层土壤，利于保墒。拖拉机在前进的同时，将牵引力通过牵引装置传递给机具，在土壤和牵引力的共同作用下，通过调节液压缸的长短，以达到合理的机具入土工作深度；通过双排偏置的圆盘的剪切和摩擦推动作用力，使土壤表层发生相对位移，以达到灭茬除草、破碎和疏松土壤的作用。然后，再由间隔配置的深松铲对土壤进行间隔深松作业，再由合墒部件对深松产生的土壤勾芡进行平整，使其达到传播状态，形成有利于作物生长的上层细碎紧实，中层全面松动，下层虚实相间的多层土壤耕层构造。2.3作业速度确定应在满足农业要求、确保一定作业深度和最佳作业效果的前提下，尽可能降低功率消耗，提高作业生产效果的前提下，尽可能降低功率消耗，提高作业速度为8-10km/h。试验测定证明，作业质量与作业速度呈正向相关关系，低于7km/h时，作业效果变差。2.4作业幅宽确定根据作业速度、效果和防止拖堆堵塞等因素的影响考虑，配置7个深松铲，浅松铲6个，每两个深松铲之间的距离为60cm，总作业幅宽为420cm。2.5配套动力参数该机的工作阻力主要来自双排圆盘，深松铲和浅松铲入土后土壤的反作用。参考国外试验数据，双排圆盘每米耕幅消耗动力8-10KW，每个深松铲消耗动力10-15KW，每个浅松铲消耗动力8-10KW。该机幅宽为4.2m，共需消耗的动力按公式（2-1）计算：（2-1）加上自身行走及辅助部件，按动力系数1.3计算，实际需消耗的动力按公式（2-2）计算：（2-2）按照拖拉机动力配置196.378-269.1KW，初定拖拉机型号凯斯305。主要技术参数如表2-1所示：表2-1 凯斯305参数型号MAGNUM305发动机额定功率（马力）305PTO扭矩储备46%燃油箱容量（升）682变速箱形式电子全动力换挡挡位数（前进后退）184后动力输出轴额定功率（马力）255液压系统输出阀数（组）3/5最大提升能力（公斤）7421/8132重量结构质量93772.6各部件结构组成圆盘耙组件由双列对置圆盘组成，圆盘与前进方向成18角对称布置，与组件前梁和后梁组成的耙组框架联接，由耙组框架上方4个销轴与耙架铰接。双列对置圆盘将地表的秸秆、根茬及杂草等切断，保证深松部件、合墒和碎土等工作部件的通过性能，同时对地表以下午10cm的土壤进行耕翻，使地表的土壤全面松动，为播种作业提供良好的疏松环境。浅松部件由浅松铲尖、铲柄、弹簧组件手固定架等组成。耕深为25cm。部件与主机架铰接，通过弹簧组件给顺梁一定的压力，以保证浅松部件的工作稳定。在土壤阻力较大或有有石块、树根等障碍物时，由浅松部件将弹簧压缩，部件升起；通过障碍物后，部件在弹簧的压力作用下恢复正常作业状态。深松部件由深松铲尖、铲柄翼铲、顺梁和固定架组成。耕深为35cm。为了增加深松铲的松土能力、提高深松效果，增加了双翼铲。深松铲为土壤工作部件，作业时磨损严重，是整机的主要磨损部件。为了提高部件的使用寿命，深松铲尖和双翼铲的表面采用焊熔耐磨合金的工艺，增加其耐磨性。深松铲与深松铲柄采用螺栓连接的方法，磨损后可进行更换。合墒器由合墒圆盘、顺梁、弹簧、油缸和固定架等组成。合墒的作用是将深松起出的土块进行破碎，同时将松翻到两侧的土壤进行回填，保证作业后的地表平整。合墒器具有越障功能。镇压碎土部件主要由牵引架、镇压辊、支撑轮、加压弹簧、弹簧挺秆和固定座等组件组成。加压弹簧可调节镇压辊的镇压强度，即保证镇压辊有一定的工作压力，在土壤阻力较大时也具有越障性能。镇压辊的作用是将圆盘耙组件、浅松部件、深松部件和合墒器等耕翻的土壤进行细碎、滚压，进一步破碎土壤，使之达到播种前的土壤农艺要求。3关键部件设计3.1圆盘耙组件圆盘耙组件由双列对置圆盘组成，圆盘与前进方向成一定角度对称布置，与组件前梁和后梁组成的耙组框架联接，由耙组框架上方4个销轴与耙架铰接。双列对置圆盘将地表的秸秆、根茬及杂草等切断，保证深松部件、合墒和碎土等工作部件的通过性能，同时对地表以下午10cm的土壤进行耕翻，使地表的土壤全面松动，为播种作业提供良好的疏松环境。圆盘耙结构如图3-1所示： 1-圆盘耙片；2-弹性柄；3-固定架；4-刮泥板图3-1 圆盘耙单个组件示意图3.1.1圆盘耙片的结构形式圆盘耙片采用球面圆盘，按其外形分为无缺口和有缺口圆盘耙两种。无缺口耙片制造简单、磨刃方便。缺口圆盘耙片有6-12个三角形、梯形或半圆形的缺口，入土性能好，切碎土块和作物残株的能力很强，多用于重型圆盘耙上。3.1.2圆盘耙的主要参数耙组偏角的选用，偏角对圆盘耙的工作性能有重要影响，偏角过小，耙片不易入土。在一定范围内。偏角的增大，使耙片的入土、推土、铲草、碎土和翻土作用均增强。耙组偏角有一定的范围，我国圆盘耙的偏角值调节范围在11-20，该机取18。耙片直径D的选择，根据耙深要求，按下列经验公式（3-1）计算：（3-1）式中 K-径比深，选取范围为3-5，该机取K=4; a-设计耙深，取a=100mm即耙片直径为：(mm)耙片曲率半径R选择，R值小的耙片翻土能力较强，但工作阻力增加。R的值按下列公式计算：（3-2）将曲率半径值圆整为R=550mm。耙片刃角i的选择，刃角i的大小视圆盘的工作情况而定，刃角大时，刃角强度较好，不易损坏，但切土能力差；刃角小时，切土性能较好，但刃口小圆盘薄，容易磨损。在保证刃口强度的条件下，尽量取小值以减小切土阻力。通常i为14.5-22耙片厚度的选择，一般常用，取耙幅宽度B的选择，根据农业机械设计手册表3.1-3.取，按公式（3-3）计算：（3-3）式中 -拖拉机的额定牵引力（N）； -牵引力利用系数，通常取0.85-0.95，取0.90； a-设计耙深（cm），取a=10。拖拉机的额定牵引力按公式（3-4）计算：（3-4）将所取参数代入上式得：耙片间距b，常用b值在1.5a至2a之间，b值过小，耙组易被土块、作物残株和草根堵塞，过大则会造成沟底不平和漏耙。耙组的耙片数Z的选择，根据幅宽B、耙组偏角和耙片间距b，进行计算，其中取为18。圆盘耙片数目公式（3-5）计算：（3-5）式中耙组内端两耙片距离则圆整成整数即耙片数为8。实际耙片间距为前后列耙组中心的纵向距离，纵向距离应保证两耙组调节到最大偏角时，前后耙片不相碰，耙组间不拥土。3.1.3耙组设计耙组是圆盘耙的工作部件。由若干耙片通过间管保持一定间距穿装在轴上，轴端通过垫片用螺母拧紧。耙组通过轴承座和支架与耙组横梁连接后安装在耙架上，轴承所在处两边用短间管。作业时耙片、间管、轴承内圈随轴一起转动。每个耙片上都有刮泥板，固定在刮泥横梁上，并通过连接梁和U形螺栓固定在耙组横梁上。目前我国通用结构耙组的轴承内环、间管和半间管均为方孔。耙组轴承支臂的固定通常有两种形式，我国系列耙机型用耙组上的孔来定位轴承支臂；另一种结构为国外圆盘耙组轴承支臂在耙组梁上的固定方法。铸钢件轴承支臂的上端面铸有四个凸起和两个螺栓孔。凸起卡在耙组梁外侧。通过压板和两根螺栓将支臂螺栓牢固地安装到耙组梁上。同一耙组上轴承支臂的轴向位置可任意调整。这样避免了用耙组梁上的固定孔来定位轴承支臂时可能产生的弊病。3.1.4轴承的选用每个耙组上装有2-3个轴承。该轴承的工作特点是转速低，灰尘大，工作条件恶劣，承受相当大的轴向、径向载荷，通常采用滚动轴承。一般为2-4层密封，外球面自位的圆盘耙专用轴承。国产系列圆盘耙采用专用轴承有F29型和F33K型两种。轴承座内有油槽，每作业季节只需润滑一次。3.1.5间管和方轴间管安装在相邻两耙片保持一定的间距。间管以高强度灰铸铁制造的较多，也有采用钢管等制成。系列圆盘耙的间管材料为HT15-33和HT18-36。半间管为HT20-40。间管与耙片接触的表面应光滑一致，与耙片之间的间隙不大于0.5mm。方轴按NJ164-78规定，用不低于GB700-79和BB702-72规定的A5方钢制成。系列圆盘耙中，轻型耙方轴截面为28X28；中型、重型为32X32。3.1.6耙组横梁和刮泥板圆盘耙组的工作阻力通过耙组横梁传递到耙架上。耙组横梁多采用两端封口的矩形钢管，以增强扭矩抗力。耙组横梁截面积取100X60mm。刮泥板多为平板式，用钢板制成，下缘宽度b=50-70mm。安装时刮泥板的下缘应在圆盘轴线的水平面上，与圆盘刃口的距离为20-30mm，与圆盘呈20-25度角。刮泥板的工作边与耙片凹面的间隙，在耙片直径小于560mm应保持1-7mm，大于等于560mm的应保持1-10mm。3.1.7耙架耙架用以连接耙组横梁，支承运输轮、调节机构和牵引或悬挂装置，有的耙架还装有载重箱。其型式有刚性耙架和铰接耙架两种。刚性耙架多为两端封口的矩形钢管焊接而成的整体梯形机架，具有良好的强度和刚度。刚性耙架通用性大，应用广泛，但对地面的仿形性差。铰接耙架一般用角钢焊接或用螺栓等连接而成的组合机架，组件和机架铰接，可对地面起仿形作用，但耙架的通用性差，目前采用较少。部分圆盘耙耙架矩形钢管规格如下表3-1所示：表3-1 圆盘耙耙架矩形钢管规格圆盘耙型号矩形钢管规格（mm）1BJX-2.060X80X41BZD-2.6100X80X51BJ-4.9100X100X81BZBX-2.5100X100X81BZ-2.5100X120X8J.D220153X76X6J.D331153X102X63.2浅松部件浅松部件由6个浅松铲组成。浅松部件由浅松铲尖、铲柄、弹簧组件和固定架等组成。耕深为25cm，部件与主机架铰接，通过弹簧组件给顺梁一定压力，以保证浅松部件的工作稳定。在土壤阻力较大的或有石块、树根等障碍物时，有浅松部件将弹簧压缩，部件升起；通过障碍物后，部件在弹簧的压力作用下恢复正常作业状态。浅松部件结构图如图3-2所示： 1-固定架；2-弹簧；3-浅松顺梁；4-浅松铲柄；5-浅松铲图3-2 浅松部件结构示意图3.2.1浅松铲的选用在农业机械中，铲的类型有多种，大致可分为单翼铲、双翼平铲、双翼通用铲、凿形松土铲和双尖式松土铲。单翼铲可用于切割杂草和进行深度不大的松土作业，以及农作物间苗，锄铲水平面部分可切割杂草和疏松土壤，由于单翼铲有垂直部分，使锄铲更接近作物苗行，可减小护苗带宽度，在第一次耕作幼苗很嫩弱时，锄铲垂直部分可起防护挡板作用；单翼铲的缺点是刃口的倾斜部分受来自土壤方面推力的作用，所以入土性能差，此外这种锄铲上的土壤侧压力不平横，当纵梁刚度不够时，会向侧面倾斜。双翼平铲特点是碎土角小，用于切断杂草和浅松土。双翼通用铲特点是铲尖和铲柄过渡部分角度大，因而用于除草和碎土。凿形松土铲多用于中耕作物行间深松土壤，但不将底层土壤翻到表层。双尖式松土铲用于休闲地管理和播前整地。由于第二工序用于松碎耕层土壤，并切断根生类杂草，减轻草害，所以选用双翼通用铲。3.2.2铲柄的类型及设计铲柄用于安装锄铲并将其固定在机架上。铲柄是可拆卸的零件，当锄铲磨损时能迅速方便地更换。铲柄分为刚性和弹性铲柄两类。刚性铲柄制造简单、工作可靠，弹性铲柄用于粘重土壤和草根较多的地区。刚性铲柄一般用扁钢制造，下部弯成一定曲度，其前端呈尖缘，具有切草作用。有一种加强型刚性铲柄，具有安全装置。铲柄的外形特点可用四个尺寸表示，即：伸出长度L、弯曲半径R、铲柄高度H和铲柄截面积。铲柄的四个尺寸最适宜的范围是：L=200-250mm R大于等于120mmH=400-550mm 截面积铲柄前面应设计成圆滑形，可减少杂草缠结。3.3深松部件深松部件由7个深松铲组成。深松部件由深松铲尖、铲柄和顺梁等组成。为了增加深松铲的松土能力，提高深松效果，增加了双翼铲。耕深为35cm。深松铲为土壤工作部件，作业时磨损严重。深松铲与深松铲柄采用螺栓连接的方法，磨损后可进行更换。深松可使作物增产。深松铲型式有单翼式、双翼式两种。单翼式形状为一加强型凿形铲。双翼式有利于机组平衡。该机的第三道工序增深耕作层，熟化深层土壤，所以选用双翼深松铲。深松部件结构如图3-3所示：3.3.1深松铲的主要尺寸和技术要求双翼深松铲主要尺寸：工作幅度 b=150或200mm 1-深松顺梁；2-固定架；3-深松铲柄；4-深松铲图3-3 深松部件结构图翼张角起土角刃口角 i=16 碎土角深松铲厚度刃口厚度小于1mm双翼深松铲采用65Mn或70Mn钢材制成。其切割边应经热处理。3.3.2深松铲柄的设计铲柄用于安装锄铲并将其固定在机架上。铲柄是可拆卸的零件，当锄铲磨损时能迅速方便地更换。铲柄分为刚性和弹性铲柄两类。刚性铲柄制造简单、工作可靠，弹性铲柄用于粘重土壤和草根较多的地区。刚性铲柄一般用扁钢制造，下部弯成一定曲度，其前端呈尖缘，具有切草作用。有一种加强型刚性铲柄，具有安全装置。铲柄的外形特点可用四个尺寸表示，即：伸出长度L、弯曲半径R、铲柄高度H和铲柄截面积。铲柄的四个尺寸最适宜的范围是：L=200-250mm R大于等于120mm 截面积铲柄前面应设计成圆滑形，可减少杂草缠结。3.3.3铲柄受力分析及校核铲柄的截面形状一般可视为双楔面受力，则水平阻力可表示成式（3-6）为：（3-6）式中 -楔面上正压力产生的阻力分布； -为楔面上剪力产生的阻力分布； -为侧面上剪力产生的阻力分布。深松铲铲面受力分析如图3-4所示：图3-4 深松铲铲面受力分析普通状态下铲面的受力如图3-5所示，工作时，机具以速度V前进，与水平面成角的斜面AB相当于一个单楔面。土壤对其作用力N垂直于AB面，近似作用于AB段中点行进中除阻力N外，尚有一个沿AB面指向后方的摩擦力F，力N与力F合成阻力P，阻力可以分解为水平分力Px。和垂直分力Pz，垂直分力Pz是作业时工作部件抬起耕层土壤，起到松动耕层的有用阻力，从图2中的分析可以看出，工作阻力Px=Pcos，而作用力Px的大小随着耕地的土质、含水量及前茬作物的种类的不同而变化，在保证Px一定的情况下，角越大，牵引阻力P越大，且有关系式（3-7）：（3-7）式中 -起土角； -合作用角； -为摩擦角。3.3.4土壤比阻的确定深松铲所受到的土壤阻力，一般通过试验测定才能得到准确值，设计时按照经验公式（3-8）进行计算，有（3-8）式中K为土壤比阻；A为深松铲作用的土壤截面积。土壤比阻如下表所示。本机具主要是为黑龙江地区设计试验，而该地区土壤类型为黑钙土(属黏方土)，根据下表土壤比阻取K=7。（表3-2所示）表3-2 土壤比阻土壤类型K（N）轻松土2-3一般土壤4-5粘土6-8重粘土9123.3.5深松铲水平力和垂直力的测定（1）深松铲水平力计算深松铲的横截面积S。已知起土角a=23，摩擦角=25，B=40，L=165，K=7，则按公式（3-8）计算：（3-8）（2）深松铲的垂直阻力深松铲的垂直阻力由公式Pz=Pxtan确定。其中为合力作用角，在20左右，黑钙土属沙砾黏土，取25；则按公式（3-8）计算：（3-9）3.3.6铲柄的校核以铲柄与机架连接点为支点进行受力和力矩分析。铲柄受力及力矩如图3-5所示：假设深松铲以匀速状态工作，则有：X=0 Fx+Px=0Y=0 Fz+Pz=0M=0 Mo+PxD1+PzD2=0通过计算得：抗弯截面系数按公式（3-10）计算：（3-10）Fx=2175N，Fz=1012.15N，Mo=1281.1Nm 式中 b-铲柄横截面厚度； h-铲柄横截面宽度。截面面积按公式（3-11）计算：A=bh=0.16+0.02=0.18 （3-11）则截面应力按公式（3-12）计算：图3-5 铲柄受力及力矩（3-12）为了加强刚度，材料可选锰钢，查表可知: ,安全系数，因为804147，通过以上校核，深松铲铲柄材质和结构选用合理，由上述可知，铲柄中部刚度薄弱，因此连接架应采用双面结构。3.4合墒器组件合墒器由合墒圆盘、顺梁、弹簧和固定架等组成。合墒的作用是将深松起出的土块进行破碎，同时将松翻到两侧的土壤进行回填，保证作业后的地表平整。合墒器具有越障功能。合墒器组件结构如图3-6所示：3.4.1合墒器工作原理合墒器连接在浅松部件的深松部件后侧，有平地和碎土的作用。整个组件安装1-固定架；2-弹簧；3-合墒顺梁；4-合墒圆盘图3-6 合墒器组件结构图在主机架上，进行复式作业。根据开墒及运输、正常工作和合墒的不同要求，合墒器可变换不同的位置，使其圆盘面与前进方向具有不同的角度。正常耕作时，合墒器起碎土平地作用，并将部分表土送至后方，形成土埂，在以后形程中土埂逐次被推移，直到最后合墒时，将土埂填入铲沟。 3.4.2合墒器主要参数合墒器的工作与其相配套的深浅松部件有直接关系，耕深a和总耕宽决定了合墒器的各参数，所以合墒器的各杆件的设计应满足开墒、平地、合墒三种情况时的前开口和后开口。前后开口尺寸A和B的确定是根据铲幅宽b和耕深a及土埂的尺寸决定的。-耕后沟底的宽度，一般为0.5b。 h-复式作业后的地表高度。根据1983年6月24-26日在背景小王庄农场的实验数据可知，土壤平均膨松都为0.31，所以。a-土壤的自然休止角，一般为。e-合墒器圆盘前面贮存土量的厚度，根据试验测得，当合墒器工作深度t=100mm时，e=30mm,即e=0.3t。合墒器圆盘前面贮存的土量的断面积按公式（3-13）计算：（3-13）土埂面积按公式（3-14）计算： (3-14) 图3-7 土埂相关参数合墒器合墒时需要填满墒沟的断面积按公式（3-15）计算：（3-15）合满墒沟的条件为：由此建立公式（3-16）得：（3-16）合墒器处于合墒工况合墒器合墒时，要求合满墒，必须将合墒器圆盘前面贮存的土量和沟边上的土埂土量全部合入墒沟，因此前开口按公式（3-17）计算：（3-17）由于合墒器在合墒时角应比平地时要大，圆盘工作面输送的土量才会多，但考虑到土壤流动，参数R也是一个重要的尺寸。所以在合墒工况时，后开口也不能过小。在保证R大于等于500mm的前提下，后开口尺寸为：从合满墒沟的条件可知，当不变的情况下，合满墒沟取决于的大小。所以要求合墒前应该保留足够的土埂断面积。合墒器处于平地工况合墒器平地时，要求将前一趟土埂摊平，土垡细碎、平整，同时给下趟或下道工序保有足够的土埂。故前开口尺寸应按公式（3-18）计算：（3-18）又，按合墒器作业的要求，合墒器的工作宽度必须小于铲的工作幅宽，故平地时后开口按公式（3-19）确定：（3-19）合墒器处于开墒工况机组开墒作业时，要求合墒第一个圆盘不影响相邻土地作物的原则，所以开口尺寸。但也不能过小，必须大于幅宽b，否则必然出现合墒器漏耙现象，故前开口的尺寸应按公式（3-20）确定：（3-20）后开口的尺寸以土埂的土不进入或少进入墒沟的情况下来决定的。故按公式（3-21）确定：（3-21）设计耕深a=250mm，铲幅宽b=300mm，合墒器的设计工作深度t=100mm，所以又因根据经验公式计算简便，一般试取，由公式（3-16）可计算出：开墒工况由公式（3-20），又已知b=300mm, 所以，图样规定,符合要求由公式（3-21）得：得：图样规定,符合要求平地工况由公式（3-18）得：图样规定，符合要求。同时图样规定；，符合要求。合墒工况由公式得：由公式得：图样规定，符合要求。下表3-3所示为圆盘式平地合墒器主要技术参数可供参考表3-3 圆盘式合墒器参数型号幅宽工作深度圆盘数圆盘直径整机质量配套型号1PH-575050-10053801021LQ-3251PH-7100050-10073801141LQ-4251PH-8125050-1008380-1LQ-5251PH-11175050-10011380160L-535 正常耕作时，平地合墒器的工作幅应等于铲的工作幅宽，圆盘数n按公式（3-22）确定：（3-22）式中 D-圆盘直径，常用350-400mm S-相邻圆盘之间的最小间隙，常取5mm -正常工作时的圆盘偏角在此选取圆盘数为8个。3.5镇压碎土部件镇压碎土部件主要由牵引架、镇压辊、支撑轮、液压缸和横梁等组件组成。加压弹簧可调节镇压辊的镇压强度，即保证镇压辊有一定的工作压力，在土壤阻力较大时也具有越障性能。镇压辊的作用是将圆盘耙组件、浅松部件、深松部件和合墒器等耕翻的土壤进行细碎、滚压，进一步破碎土壤，使之达到播种前的土壤农艺要求。镇压碎土部件结构如图3-7所示：1-镇压辊；2-支撑轮；3-牵引架；4-液压缸；5-横梁图3-7 镇压碎土部件结构图镇压器的作用是压碎土块，压紧耕作层，以利于播种或进行播后镇压，促进种子发芽。镇压器对土壤的压实作用取决于它的重量和直径等因素。通常重量轻，直径小的镇压器用于镇压表层土壤，要压紧整个耕作层必须用重量和直径大的镇压器。压紧深层土壤的镇压器，可选用直径为5001250mm，单位压力为0.21.8MPa；用于压紧表层土壤的镇压器，直径为160500mm，单位压力为0.050.2MPa。镇压器的最小直径应该满足以下公式（3-23）计算值：（3-23）式中 D-镇压器直径； a-镇压器压深； -应使其小于等于20度选用镇压器形式取决于作业性质和土壤条件。镇压器形式有V型、网环形、圆筒形和带充水圆筒形等。一般采用三组按品字形排列，牵引连接作业，单组幅宽不超过两米，以适应不平地面作业并防止转弯时拥土。前后列镇压器应有一定重叠量。该机选用圆筒形镇压器，由于第五道工序是为了压实表层土壤，利于保墒，所以选用重量轻、直径小的镇压器。在此选用直径为330mm，一字排列的镇压器。3.6地轮组件设计支承轮的主要作用是在运输时支承整机质量和作业时限制整机耕深，因此高度要求可调。本机支承轮组件设计了单支臂铰接结构、液压高度调节机构及具有较好通过性能的橡胶充气轮胎。3.7机架的设计根据机具的总体结构配置需要，并保证各组件之间保持足够间隔距离和工作部件前后距离，保证机具的通过性能。因此，本机设计了框架式和三角机架结构。该机主机架主要由深松铲固定梁、横梁、焊接片、连接架、圆盘耙固定梁、圆盘耙连接梁、固定梁和主梁等组成。主机架结构如图3-8所示：1) 主机架的设计。主机架承担整机前进方向的力量，因此要求牵引架有足够强度和刚度。本机采用1201006、80606的矩形管、摇臂、牵引板焊合而成的三角形机架结构。2) 浅松铲横梁设计。浅松铲机架联接浅松铲部件，并承担着联接后面各个组件，因此要求此架有足够的强度和刚度。本机采用1001002的矩形管与18mm 钢板焊合而成的框架式结构。 3) 深松铲横梁设计。深松铲机架联接深松铲和浅松铲，并承担着联接后面各个组件，因此要求此架有足够的强度和刚度。本机采用1201002的矩形管与18mm 钢板焊合而成的框架式结构。4) 合墒器主梁和联接梁的设计。合墒器主梁联接合墒部件并承担着镇压组件的联接，联接梁把合墒器主梁与深松机架联接起来，因此要有足够的强度和刚度本机采用60602 的矩形管焊接而成。 1-深松铲固定梁；2-横梁；3-焊接片；4-连接架；5-圆盘耙固定梁；6-圆盘耙连接梁；7-固定梁；8-主梁图3-8 主机架结构图3.8液压缸的选用由于本机属于农用机械，所以采用农用液压缸。根据几何参数，可以初选确定液压缸基本参数。通过查阅机械设计手册得到液压缸基本参数。液压缸基本参数如表3-4所示：表3-4 液压缸基本参数缸径/mm活塞直径/mm推力/KN拉力/KN允许行程/mm10050125.6687.651000结论该机一次作业即可完成灭茬碎土、耕层浅松、底层深松、整平合墒、镇压碎土等项作业，能够满足耕整地技术和工艺要求。该机具配置合理，具有一机多架、一架多具、联合作业、自成系列、通用性强、配套范围广等特点，是土壤保护性耕作的理想配套机具。该机能够实现适合农作物生长的3层耕层结构，并且符合我国大功率拖拉机不断增加和迫切需要配套耕整机械的市场需求，可以大面积推广使用。该机整体结构配置设计是技术的关键,它整体配制要求科学独特,结构紧凑,技术先进,能理想地实施“三层耕层结构理论和复式少耕整地工艺技术模式”。解决的核心技术为:设计多架组配式机架结构,实现了五道工序和多种工作部件的合理配置,解决传统复式少耕整地田间通过性能差、易拖堆堵塞和工作阻力大的难题。具体机架结构技术是将三角形牵引架、X形圆盘耙架、阶梯形深松机架、门形合墒和门形镇压器梁架按工艺程序要求进行合理组配, 实现各种工作部件的最佳配置,同时既可以根据不同的土壤条件进行整机耕深液压调节,又可以进行不同工作部件耕深单独液压调节,液压折叠以实现宽幅作业、窄幅道路运输的要求,提高了土壤条件的适应性和工作性能。整机配置设计和关键工作部件研究方面取得了多项创新, 解决了传统复式少耕整地机易拖堆堵塞、工作阻力大、能耗高和工作部件易变形损坏等多项技术关键问题。与国内外同类机具相比, 具有田间通过性能好、土壤条件适应性强、耕层结构科学合理、结构技术先进和工作性能可靠等优点,技术性能好，结构先进。参考文献1 中国农业机械化科学研究所编.农业机械设计手册（上册），机械工业出版社.1988年.2 机械工程手册.电机工程手册编辑委员会编.机械工程手册.第11卷机械产品（一），机械工业出版社.1982年. 3 李守仁.杜金天编.驱动型土壤耕作机械的理论与计算，机械工业出版社.1997年.4 吴宗泽.罗圣国主编.机械设计课程设计手册（第二版），高等教育出版社.1999年.5 董国耀主编.机械制图.北京理工大学出版社.1998年.6 李宝筏主编. 农业机械学，中国农业出版社.2003年.7 镇江农业机械学院.吉林工业大学合编.农业机械理论及设计(上册)，中国工业出版社.1961年. 9 桑正中编.农业机械学(上)，中国农业机械出版社.1987年.10 刘保军.耿亚飞编.东方红1GQN系列旋耕机的研制开发. 2002年.11 周建来.李源知.焦巧凤编.国内外整地机的技术状况,农机化研究. 2000.5（2）：4951.12 牛文祥.冯玉和.黄海.李喜路.1DF-210/300/380型复式少耕整地机. .2004年.13 于登哲.1DF-300型复式少耕整地机的研究设计.2006年.14 张晓青.1DF-7760型复式少耕联合整地机的结构特点.2012年.15 许剑平.徐涛.毛俐.1DF-7760型复式少耕整地机的设计.2011年.16 毛俐.李德鑫.李晓明.李国林.齐忠军.复式少耕整地机的设计研究.农业科技与装备. 2011年10月.第10期.17 毛俐.赵丽平.刘国平.陈宝昌.少耕整地技术的发展与新机具.农机化研究.2010年8月. 第8期.18Zhu Y, Zhang S, Rong y. Experimental Study on Stiffness of T-Slot Based Modular FixureM. Transaction of NAM-RI/SME, Volumn X XI,1993.致谢非常感谢李玉清老师在我大学的最后一个学习的阶段给予我的指导，从最初的定题，到资料收集，到写作、修改，到论文定稿，他给了我悉心的指导和无私的帮助。为了指导我的毕业论文，他放弃了自己的休息时间，他的这种无私奉献的敬业精神令人钦佩，在此我向她们他表示我诚挚的谢意。同时，感谢所有任课老师和所有同学在这四年来给自己的指导和帮助，是他们教会了我专业知识，教会了我如何学习，教会了我如何做人。正是由于他们，我才能在各方面取得显著的进步，在此向他们表示我由衷的谢意，并祝所有的老师培养出越来越多的优秀人才，为国家发展贡献一份力量。在这次毕业设计中也使同学关系更加亲密了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这里非常感谢帮助我的同学。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富，使我终身受益。总之，这次毕业设计让我学习到很多。虽然结束了，但这只能是一个开始。我们只有对自己有了更高的要求，才能作为动力不断取得新成绩！附录Compound reduced tillage soil preparation technology of development and new machinesAbstract: sustainable development and conservation tillage is the primary content of farming machinery development. Agricultural machinery has achieved seriation, standardization and socialization of production levels, and the machine, electricity, liquid, automation and positioning and other high and new technology applied in the farming machinery. Tillage machinery also got great progress, double joint reduced tillage soil preparation technology is the future development trend of agricultural machinery, protective soil, maintain ecological environment and meet the requirements of the conservation tillage agriculture compound, reduced tillage, combined tillage soil preparation machine will play an important role in agricultural production.Key words: compound reduced tillage soil preparation machine; Tillage machinery; Disc harrow. In recent years, the agriculture is faced with energy crisis, waste of resources, population increase, arable land decrease, soil fertility decline, the rise in the cost of ecological imbalance, environment pollution and the grim situation, all countries in the world in the corresponding countermeasures and agricultural development strategy, put forward the agricultural sustainable development is given priority to with deep loosening body of conservation tillage technology such as no-till less. In all the countermeasures, and the development direction of farming machinery as a strategic priority. Western developed countries began to develop in the early 1970 s and expansion, to adapt to the high yield and agronomic requirements of new agricultural machinery research and development reduce cost increase efficiency and maintain ecological environment and conservation tillage technique and form a complete set of machines and tools.Traditional tools based on constant innovation in structure: to increase the furrow plough the soil properties, continuation to huasheng body; Prior to plough devices with small plough or coulter, reduce machine work resistance; With the hydraulic oil cylinder tillage amplitude adjustment and suspension frame transverse position, in order to increase its adaptability; After a plough body can be folded upwards to reduced tillage, flip agencies add pin set device; Deep furrow plough and loose on the device is equipped with various forms of security; Disc harrow Angle adjustment and frame of the folding wing with a hydraulic oil cylinder control, some disc harrow products with lateral transport device; Will deep loosening and ploughing up organic knot together, make the soil to flip up and down inside the top 20 cm, lower deep loosening between 20 to 35 cm; In order to improve the vehicle performance, in the deep loose handle on add a layer or two layers of wings shovel, soil to form the upper finely, and lower the actual situation, for the growing of crops, and provides a good soil conditions,Is conducive to crop growth.National large and medium-sized tractors became more perfect, has increased year by year. Huasheng plow, disc harrow, and deep loosening machine towards traditional tools such as product with 147 kw or more large and medium-sized tractors with increase direction, perfect structure and function.Plowing machinery to adapt to various soil conditions, and to meet the needs of different farming system development, thus must continually develop new working parts. Study: big company attaches great importance to working parts in the furrow plough on before using various types of plow body surface and small plough; On disc harrow adopts various curvature radius, diameter and shape on the disc harrow piece; Driven tillage and soil preparation machine is a wide variety of working parts. On the same machine, through the replacement parts to adapt to changing working conditions, thus expanding the function of products, improve the adaptability of region, the engine and reduces the users upgrade. Its working parts are standard, standardization and mass production.With the research and production of farming machinery, rate of tractor is widely used, especially the difference led to tillage machinery development to the direction of more varieties and series, wide, high speed and high efficient low consumption direction development, to the electronic monitoring, hydraulic pressure and high and new technology such as modularized design direction. With matching plow land preparation, therefore, mechanical products, also continues to broaden the scope of form a complete set with the tractor, minimize component types and structure, by helping to improve the degree of standardization, seriation and generalizing to meet market demand.Because driven machines and make full use of the tractor power, can control effect on soil strength, can satisfy various work requirements, the company has attached great importance to driven the soil preparation machine product development and production. At present, the existing rotary plough, power shovel, rotary cultivator and power harrow tillage soil preparation machine use more power output shaft of the tractor, through mechanical transmission drivers working parts. At the same time, also study produced by the tractor pto drive hydraulic system, driven by hydraulic motor and working parts of the new type plow soil preparation machine. Existing driven tillage soil preparation machine mainly include the rotary tiller and stubble machine, etc, are powered by the tractor power output shaft, drive the rotary working parts to complete the machine operation.No-till deep loosening technique has reduced machine off the machine working resistance and improve working efficiency and reduce the work intensity of the soil characteristics, the formation of the actual situation, using a combination of arable layer soil structure. Imaginary part of the aerobic bacteria thrive, provide sufficient nutrients for crops, beneficial to crop growth, the ground water is large by virtual part will infiltrate into underground water points on the surface of the earth, to prevent surface runoff, use; Real part of the bacterial growth is conducive to idle, keep the nutrients in the soil, raise. Drought, via the real part of the soil capillary effect, will absorb on the surface, groundwater supply crop water, realized the combination of land and ground. Therefore, in order to reduced tillage, deep loosening instead of plough tillage technology have the widespread application in many countries, one of the key technologies for conservation tillage. In order to adapt to the needs of agricultural production, the company pays much attention to the deep loose working parts and tools. To improve the operation quality and the low resistance reduction, developed a variety of forms of bar type deep loosening shovel. On the deep loosening machine overall structure and continuous innovation, to develop the deep loose joint operation equipments at the same time.at present, the research and production, from the structure can be divided into the close combination of rig and combination joint rig: tight tight type joint rig is the organic combination of the operational functions, reasonable configuration, according to the whole machine is one of the forms to form an independent complete machine type, its unit design is reasonable, compact structure, reasonable and tractor kit, is advantageous to the tractor mounted homework; Combination type joint rig is used/group with 0, the separate machine constitute joint operation equipments. Make industry, according to different cropping system and different conditions of soil and agronomic requirements, reasonable piece together, form a different form of job function, can improve the utilization rate of machine tools by more than 50%. Joint rig combination, therefore, is the developing direction of the joint operation equipments abroad in recent years, the main rig has: tillage soil preparation combi

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