1WG—5型大地牌微耕机的研制与应用

摘 要:研究、制造一种小型的耕地机械,并进行田间试验和效益分析。该机以小型柴油机或汽油机为动力,以整体式变速齿轮箱和履带驱动,具有重量轻,操作方便,易于维修,工作稳定可靠油耗低,生产效率高。配置相应机具可以完成碎茬、初耕、中耕、播种、喷药、抽水等作业。实际应用表明,该机各项指标已达到设计标准,农购满足农艺要求。

关键词:微耕机 碎茬 起垄 效益分析

辽东山区,耕地特点是地块分散,坡地多,地块小,土壤瘠薄,农业人口人均土地面积少。大多地块不适应于大型农业机械作业,机械化普及难度很大。因此在农业生产过程中,很大一部分处于落后的人力或畜力耕作的状态。特别是起垄、中耕等田间作业,基本属于原始作业。该机的研制,成功解决了山区坡耕地、小块地、菜园子地整地的难题。在机械灭茬上填补了国内微耕机的空白。提高了本地区农业机械化水平,为农业生产现代化提供了必要的装备。为减轻农民劳动强度,提高生产工效提供了适用的机具。该机可以配备多种农机具,一机多用。降低了农民的生产成本。

一、1WG—5型大地牌微耕机的研制

1.工作原理

选用工业链条制造成履带做为行走部件。发动机和变速箱固定在由方管焊接成机架上。动力由发动机输出,经过V型皮带的传动,通过两槽离合器将动力传输到变速箱输入轴齿轮上,再由变速箱输出轴上的链轮带动链条转动,将动力传输到驱动轮上,由驱动轮驱动行走履带的链条向前转动,在两个链条支重轮的作用下,履带在地面上向前铺进,通过机组与地面附着力的作用驱使微耕机的行走。

2.结构特点

该机主要由发动机、变速箱、单履带行走机构、扶手、机架、机架升降机构、导向轮和各种作业机具等部分组成。

该机结构设计新颖独特,变速箱在发动机的后面,碎茬机或犁铧等作业机具在前端,为动力后置推动式单履带行走。使得该机具有优越的耕作性能。田边地角耕作无残留;单履带在翻开的犁沟中行走,直线性好;推动力强劲;爬坡能力强;机构小巧灵活,质量轻,移动方便。

3.主要技术参数

配套动力: 5千瓦以上的汽油发动机;离合方式:两槽摩擦片式离合器;用途:碎茬、起垄、中耕、播种、打药;作业行数:1行(打药为4行);油耗:0.6~0.7L/667m2 ;起垄深度:150~180mm;作业效率:0.067-0.133 hm2/h。

4.功率的计算

微耕机发动机的标定功率Neb,通常按基本作业的1档(相应的理论速度为VΠ)发挥最大驱动力时所需功率来确定,即:

Neb= VΠPqmax

由于发动机长期使用后功率会下降,所以计算Neb时代入式中的Pqmax值常取得比1档所需的略大些。当微耕机带有一些耗动力的附属装置时,还须加上这些装置所需的功率。

微耕机带碎茬刀片作业,可按下式求出:

Neb=

式中:N——碎茬作业时单位幅宽所需功率(kW);

B——微耕机的工作幅度(cm);

W——由发动机到碎茬刀轴的传动系效率,可取85%;

K——系数,可取1.1。

通常碎茬作业所需功率较大,所以微耕机多以碎茬所需功率选配发动机,发动机动力性能应满足下列要求:

12h标定功率应不低于按上两式求出的值。

微耕机配套的碎茬机作业时单位幅宽所需功率N为5kW,系数K 取1.1代入上式,可求得:

根据Neb=≈3.74

通过计算,微耕机选配的KT170型汽油机12小时标定功率为5.15kW>Neb,满足要求。

结论:以上计算的各项理论达到规定的要求。

5. 离合器

本机选用两槽摩擦片式离合器,结构简单,分离效果好,动力传输效率高,不宜打滑。

5.1离合器计算转矩Tc

本机配套的风冷汽油机,功率P=5.15kW,发动机的额定转速n=3600r/min,传动比分别为:u=1,η=1.

Tc=βTt=β工作储备系数β=1.5.

Tc=1.5×=21.92 N.m=2192 N.cm

5.2离合器许用传递转矩Tcp

D1——摩擦盘工作面外直径D1=12cm

D2——摩擦盘工作面内直径D2=8cm

Dp——摩擦盘工作面平均直径 Dp=10cm

M——摩擦面对数M=6

μ——摩擦因数μ=0.30 《械设计手册第1卷》

PP——许用压强P=45N/C㎡

Ki——摩擦片修正系数Ki =1(主动摩擦盘系数i=3)

Kv——圆周速度修正系数Kv =0.77

KT—结合次数修正系数KT =1(次/h<100)

Tcp= π(D12-D22)Dp×M×μ×PP×Ki×Kv×

KT

=×π(122-82)×10×6×0.3×45×1×0.77×1

=13056.12 N.cm

Tcp﹥Tc离合器是适用的。

6.变速箱的设计

根据拖拉机理论,农用拖拉机的速度可分为三类:即缓行和爬行速度——主要用于一些低速作业,如开沟、旋耕等;田间基本作业速度——主要用于犁耕、播种、中耕等;运输速度——主要用于土路和公路上的运输作业。基于这一理论,该机的挡位确定为三个前进挡,一个倒退挡,各挡的速度为:一挡为2.4千米/小时,二挡为4.8千米/小时,三挡为6.6千米/小时,倒退为2.4千米/小时。

6.1变速箱壳体材料的选择

变速箱壳体材料选用灰铸铁HT200。

6.2变速箱齿轮材料的选择

通过试验确定齿轮材料应选用20Cr钢,渗碳淬火后齿面硬度56～62HRC。

6.3验算轮齿的弯曲强度

齿轮弯曲强度应满足条件:ó=2KM/bdmY≦{ów｝。查表选择Y1、Y2按照公式计算ó1和ó2。因为{ów｝=(0.286ób+680)Kw,经计算ó1和ó2均小于{ów｝。

因此,齿轮弯曲强度符合要求。

二、效益分析

根据本溪市南芬区下马塘农民胡占军2009年实际作业情况分析。

1.碎茬作业

一亩地25.00元,按每天平均作业9小时,每小时作业效率平均按1.5亩计算,毛收入337.50元/天,扣除油耗4.50元/亩和人工费100元/天,平均收入约233.00元,作业14天,获利3262.00元。

2.起垄作业

一亩地40.00元,按每天平均作业8小时,每小时作业效率平均按1亩计算,毛收入320.00元/天,扣除油耗3.00元/亩和人工费100元/天,平均收入约217.00元,作业11天,获利2387.00元。仅此两项共收入5649.00元,当年即可获利。

3.应用情况

该微耕机自2008年研制成功以来,已销售400多台,分别销到南芬区、明山区、溪湖区、本溪县、凤城、通远堡等地,使用效果良好,各项技术指标均达到了设计标准,能够满足农艺要求,深受广大农民欢迎。

参考文献

[1]机械设计手册化学工业出版社

[2]机械设计 西北工业大学教学原理及机械零件教研组编

[3]微型耕耘机 技术条件JB/T 10266.1-2001

作者简介:刘晓锋 (1966—)男 高级工程师 从事农机研究和农机推广工作

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