微型开沟机的设计(3)

刀应用样板进行检查，刃口曲线形状误差不得大于3mm。

6.2 切土进距及刀片数量

开沟切土过程是刀盘作复杂运动切割土壤。在刀片旋转的同一纵向平面内，前后两相邻刀片的切土间距，称为切土进距，记作S。如图2.6所示,

νmωνmtoo1ωtsxABshh△y图3 正转开沟土壤垡片形成示意图 Fig.3 The sketch map of the soil slice

forming in positive ditching

相继作用与土壤的两片刀片,描绘出相同的彼此移开一个切土节距S的曲线,形成断面变化的垡片.

2?切土进距S由开沟刀盘的运动参数和结构参数确定.S是刀盘转动角的时间ts

z内,旋耕也辊前进的距离, z是刀盘上同一切削面上刀齿的安装数量.可计算为：

2?vm2?Rvm60vm S=vmt== = （1）

z?z?Rzn式中：

vm----机器前进速度，m/s；

t----机组前进时间， s； z----同一旋转切削面刀片数；

ω----刀辊角速度，rad/s； n----刀辊转速，r/min；

s----切土进距，m

垡片的厚度及土壤破碎程度由S值确定，因此切土进距的大小直接影响碎土质量。

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由上式知，降低机能前进速度、提高刀轴转速、增加每切割小区内的旋耕刀数，都能减少切土进距，提高碎土质量。但机组前进速度过慢，生产率底；刀轴转速过快，机组的安全性能降低；刀数增加，刀间空隙度小，容易缠草堵泥。因此，切土进距不能设计过小，一般在中等粘度的土壤（含水量20%--30%）中作业,正转作业切土进距4—6cm左右,耕作质量即能满足农艺要求。现取较小值4cm进距作计算，拖拉机行使速度一般采用一档操作，其速度为1.1km/h，代入公式中，得：

60vm60?1.1?1000?Z==1.79（片） sn0.04?260?3600圆整计算结果，选取单位切割面上刀片数量为2片。

6.3 刀片直径计算

刀片最大切削半径Rmax ：Rmax 的确定与设计耕深和传动箱结构有关，耕深增大，要求R 增大，切削扭矩也随之增大，因此在满足耕深的要求及传动箱结构尺寸允许的情况下，Rmax应尽量取小值。

刀片切土宽度b(工作幅宽)：b的大小影响旋耕机的工作质量及功率消耗，若b增大，旋耕刀滚的刀片数减少，则相邻刀片问距增大，有利于减少堵塞现象，功率消耗不变，但碎土质量差，为了保证碎土质量，就要减小机器的行进速度，故b不宜过大。

为了保证耕深及适宜的刃口长度，刀片切削半径Ro的大小可由下式确定：

2R0?Rmax?S2?2S2Rmaxa?a2?220mm （2）

式中：

S——刀片最大进给量，mm； a——最大设计耕深，mm。

正切面回转直径取决于最大开沟深度 hmax，刀轴传动箱尾部圆角半径r，开沟机处于最大开沟深度时传动箱底部离地间隙δ1，刀轴中心与变速箱的距离L和正切面与变速箱的安全间隙δ

图4开沟结构尺寸示意图

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Fig .4 The sketch map of the structure

[22]2

，如下图：

δ1Lr

hmaxδ1D

其数学表达式为；

R≥hmax+r+δ1 R≤L-δ2

在蓝天1dn-4型多功能农用微型耕作机上，各参数的取值为：

hmax=160mm；r=82.5mm；L=280mm;δ1=20mm；δ2=10mm。

计算得：252.5≤R≤270

为提高抛土距离，尽量选取较大的旋耕半径，因此取最大回转切削半径R回为270mm.

6.4 刀片正反转的确定

旋耕机的刀片，无论其为何种形状，它在工作时的绝对运动均由两种运动合成。一种运动是由于安装刀片的轴转动时刀片绕轴心旋转所形成的圆周运动，另一种运动是机器不断前进时所具有的直线运动。旋耕机在工作时，这两种运动同时在刀片上产生，刀片的绝对运动是这两种运动合成的结果。

正转旋耕——旋耕机的刀辊的旋转方向和拖拉机前进时轮子的转向相同，旋耕刀由地表向下切土，刀辊的切土反力的水平分力与拖拉机前进方向一致。

反转旋耕——旋耕机的刀辊的旋转方向和拖拉机前进时轮子的转向相反，旋耕刀由已耕土中入土，从底部开始往上切土，刀辊的切土反力的水平分力与拖拉机前进方向 相反。

为了提高开沟质量和耕种机的附着性能，采用正转切削方式??。

226.5 刀盘转速

采用旋耕机自身的链传动，根据相关文献得：开沟需要的刀盘转速要求为200～300r/min，本旋耕刀盘设计转速为300 r/min，以满足开沟抛土的要求。线速度计算如下：

u=ω1R=(300×2/60)×0.256=6.86(m/s) 满足开沟和覆土性能。

6.6 刀盘结构及刀片布置原则 6.6.1 刀盘结构

由前面刀片直径计算得出，刀盘最大回转半径R

回

=270mm，弯刀最大工作半径

Rmax=245mm，因此刀盘直径要略大于原弯刀安装尺寸。具体尺寸如图：刀盘最大直径

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R0=220mm，刀盘上刀座布置中心圆直径R1=95mm，刀盘内圆直径取R2=52mm略大于刀轴外径。

由前面计算得出同一切削面上刀片数量为1～2片，考虑到在近沟边两侧的抛土能力较中间强，在刀盘最外侧各安装两片，靠近刀盘中间的两切削面各安装一片刀片，共6片弯刀。同时为了方便刀盘在旋耕轴上安装，采用哈夫式刀盘对接安装，如图示，左右刀盘通过焊接的钢板用螺栓连接，整个刀盘通过定位孔用螺栓与刀轴上的刀刀座固定在刀轴上。为增加弯刀片的纵向切削面，在刀盘上左右两边横向焊接了U型钢，向外扩展了两个切削面，即由紧贴刀盘的两个切削面增加到四个切削面。

另外，为使得开出的沟型整齐，在刀轴原有刀座上，开沟刀盘两侧各加装一片切壁刀，以利于沟壁光洁成型。切壁刀为一直面弧形刀，弧形刀最大回转直径R略大于开沟刀盘最大回转直径（R回）2～3mm，结构如下图示。

1R02R1R234

图5刀盘结构图

Fig.5 The structure of blade installing disc 1， U型钢 2，刀座 3，连接钢板 4，定位孔

6.6.2 刀片布置原则

刀片布置原则：1、同一回转平面内，若配置两片以上的刀齿，每片刀的进距应相等，使之切土均匀；2、整个刀轴回转一周的过程中，在同一相位角上，应当只有一片刀入土，以保证工作稳定和刀轴负荷均匀。3、左刀和右刀应尽量交替入土，以保证刀辊的侧向稳定。

安装方式为左右弯刀各置于刀盘两侧，保证每隔60角有一刀片入土，且保证左右交替入土，以利于刀盘的受力稳定均衡。基本按照上述规则安置刀片见下图。

0°

右弯左弯

刀片入土顺序120°14 左弯右弯左弯

240°

6.7 开沟铲

为了将已切削的土壤抛出沟底，必须将土壤的水平后抛改为上抛，为此加装一个圆弧形开沟铲，圆弧和刀盘为同心圆，如下图示。

图7开沟铲结构图

Fig.7 Fig.7 The structure of ditching spade

开沟铲与刀盘刀片回转面间的间隙尽量取较小值，一般为1～1.5cm。开沟铲安装位置要求：最低点略低于刀盘最低点，保证将沟内的土壤抛干净；水平最高点基本和旋耕刀盘圆心位置平齐，有利于提高土壤抛掷高度，延长抛土行程，保证足够的抛土宽度。

6.8 挡土板

从沟面开始抛出的土壤，由于各方面的因素，会导致部分抛出土壤走向的不确定性，以及对操作的安全性，必须加装一个弧形挡板，如下图示，在略高于刀盘旋转的最高点处安装，挡板的圆弧半径取较大值：1～1.5m，挡板间的夹角为80～90，安装挡板的作用有利于土壤横向抛土距离的作用。

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