1、1目 录摘要 .1前言 .21 国内外搂草机的发展概况 .21.1 国外搂草机的发展现状 .21.2 国内搂草机的发展现状 .32 旋转式搂草机的总体设计 .32.1 搂草机的技术要求 .32.2 搂草机方案的确定 .32.2.1 搂草机方案的选择 .32.2.2 搂草机工作原理的确定 .42.2.3 搂草机动力的选择 .52.2.4 搂草机动力总体结构的确定 .53 旋转式搂草机主要参数的确定 .53.1 搂齿线速度的确定 .63.2 机架与拖拉机连接部件的确定 .63.3 传动比的确定 .94 搂草机主要结构及零件的设计 .94.1 转盘 .94.2 搂齿 .94.3 地轮 .104.4
2、传动轴 .104.5 传动机构 .104.6 减速器锥齿轮选择 .114.7 减速器轴的设计 .144.7.1 小锥齿轮轴的结构设计 .144.7.2 大锥齿轮轴的结构设计 .155 搂草机主要部件校核 .165.1 机架型材强度的校核 .165.2 搂齿强度的校核 .175.3 机架悬挂机构的校核 .175.4 轴的强度校核 .185.4.1 轴受力及应力分析 .185.4.2 按弯扭合成应力校核轴的强度 .195.4.3 连接键校核 .196 小结 .192谢 辞 .21参考文献： .220旋转式搂草机的设计扣扣 1269408632摘要：本 文 主 要 对 旋 转 式 搂 草 机 进 行
3、 了 研 究 ， 在 分 析 对 比 其 它 搂 草 机 形式 的 基 础 上 ， 提 出 了 小 型 水 平 旋 转 式 搂 草 机 的 构 想 ， 并 对 搂 草 机 整 体 结构 进 行 了 合 理 布 局 和 设 计 研 究 ； 对 搂 草 机 主 要 部 件 进 行 了 校 核 ， 确 保 了搂 草 机 工 作 的 可 靠 性 和 经 济 实 效 性 。 最 后 提 出 了 对 搂 草 机 研 制 前 景 的 一些 构 思 和 展 望 。关 键 词 ：旋 转 式 搂 草 机 ； 总 体 结 构 ； 设 计 ； 校 核The Design of the Rotary RakeAbstr
4、act: This paper mainly studied in massive rotary rake. Based on the analysis and comparison with other forms of rake, we proposed the idea of rotary rake. By the way, we had a reasonable layout and design of the overall structure to the rotary rake; and the main components of the rake were also gene
5、rally checked to ensure the reliability of the work of rotary rake and economic effectiveness. Finally, it put forwards some ideas and outlook to the development of machinery prospects.Key words: Rotary rake；Architectural structure；Design ；Check1前言新疆是我国主要牧区之一，牧草种类丰富，四季牧场齐全。其中天然草场7 亿多亩，占全国草场总面积的 20%，
6、居全国第二位。新疆畜牧业产值占农业总产值的 30%以上，蕴含着发展草地畜牧的巨大潜力。随着我国西部大开发和畜牧业的迅速发展，人工种植草场面积也在逐年增加，这些均为新疆发展畜牧业和牧草收获机械化奠定了良好的基础。牧草收获是一项季节性强、劳动强度大的作业项目，且新疆牧草适时收获期短，在割草机割草后的搂草摊晒十分重要，要尽快使牧草充分干燥，并避免牧草中的营养成分丢失。因此，要做到保质保量对牧草进行适时收获，改善劳动环境，降低劳动强度，提高劳动生产率，提高牧草的产量和质量，降低生产成本，实现牧草收获机械化具有极其重要的现实意义。牧草机械化收获与人工收获相比，可以提高劳动生产率 2550 倍，降低作业成
7、本 20%60%，减少牧草中的营养损失 60%80%牧草机械化收获。作为牧草饲料工艺流程中的第二个环节搂草机的搂草作用占整个牧草饲料工艺流程中很重要的部分。目前国内牧草机械生产制造企业的产品质量低，使用故障多、可靠性差。据统计，国外搂草机弹齿搂草面积达 400 hm2 时，其断齿率仅为 4%左右；而我国的产品在完成同样作业量的情况下，其断齿率为 25%左右，与国外存在一定的差距。为此，本文旨在通过对国内外搂草机的研究，设计一种旋转搂草机，在确保工作部件稳定、可靠的同时，实现连续性搂草作业，从而提高劳动生产率，减少牧草损失，达到高效搂草的目的。1 国内外搂草机的发展概况1.1 国外搂草机的发展现
8、状国外牧草机械已有 100 多年的发展历史，经历了从使用以畜力为动力到以拖拉机配套为动力，从单项作业机具到成套作业机具，从分段作业机具到联合作业机具等发展过程。20 世纪 60 年代是欧美各国牧草收获机械发展的高峰时期，在此期间完成了由畜力机械，如割、搂草等作业机具向与拖拉机动力机械配套的更新换代。新型的割、搂机具和各类联合作业机具及成形机具相继研制成功并迅速推广。20 世纪 70 年代以来, 部分服役机具趋于饱和，产量和保有量保持稳定或略有下降，各公司致力于新产品开发，改进原有产品的性能，以保持竞争能力。2图 1-1 法国库恩公司立轴回转式搂草机目前，欧美各国几乎所有的农机公司都生产牧草收获
9、机械。产品品种齐全，系列完整，能满足各种收获条件下全面机械化的需要，且在计算机精确控制、应用及操作人员的舒适性等方面有很大的改进。在该领域处于领先地位的主要是美国、德国、法国、意大利、日本等发达国家。如德国 STOLL 公司的割晒设备，德国克拉斯公司自走式压捆机，法国库恩公司的旋转搂草机（图 1-1）等。20 世纪 90 年代这些国家的搂、捆、装、运等牧草收获机械陆续地进入中国牧草种植基地，国外先进的牧草收获机械技术比较完备，机具品种多,性能可靠，但价格昂贵。1.2 国内搂草机的发展现状畜牧机械工业在农机工业中是起步较晚、发展较慢的行业，但牧草收获机械是中国生产及使用最早的畜牧机械之一。中国从
10、 20 世纪 60 年代初开始生产牧草收获机械，到 20 世纪 80 年代，已形成一定生产规模。通过引进、消化、吸收国外先进技术，填补了一些国内产品的空白，产品品种显著增加。但是，中国的牧草收获机械化总体水平还相当低，中国的草原面积与美国大体相同，但牧草机械保有量却少得可怜。20 世纪 70 年代中期，美国圆草捆机保有量为10 万台，而中国目前的保有量仅为美国的 0.1%；20 世纪 80 年代，日本方草捆压捆机的保有量为 2.3 万台；而中国 20 世纪 90 年代初的保有量仅为美国的0.07%、日本的 0.2%，搂草机的保有量仅为美国的 1%。2 旋转式搂草机的总体设计2.1 搂草机的技术
11、要求搂草机是将散铺于地面上的牧草搂集成条的牧草收获机械。牧草收割完后，为了能尽快达到打捆条件，需要用摊晒机对牧草进行翻晒，摊晒机可使牧草均匀摊铺在田间，有利于水分快速蒸发，便于割后的牧草在打捆或青贮前进行干燥。当牧草湿度达到可以干燥的状态后，用搂草机将作物集拢成条铺，搂成条状，以备打捆作业。搂草机工作时，使用弹齿将作物轻轻地移动集拢或摊晒，避免作物中混有杂物或石子等，以改善牧草或青饲料的质量。根据旋转式搂草机行业标准 JBT 109052008 规定，搂草机应符合如下标准要求：（1）搂集要干净，牧草损失少，漏搂率小于 5%；（2）搂集幅宽为 3.24.0 m；（3）搂草生产率满足 2.04.8
12、 hm2/h；（4）搂草机配套动力范围为 17.525 kW。2.2 搂草机方案的确定2.2.1 搂草机方案的选择根据工作部件的不同形式，侧向搂草机可分为滚筒式搂草机、指轮式搂草机和旋转式搂草机。滚筒式搂草机（图 2-1）主要工作部件是一个绕水平轴旋转的搂草滚筒。按挂接方式可分为牵引式和悬挂式两种。后者由拖拉机动力输出轴驱动滚筒旋转，前者由行走轮驱动，滚筒的旋转速度和机具前进速度的比例保持一定，同3时在滚筒前面有较大的空隙，有利于搂草。图 2-1 滚筒式搂草机指盘式搂草机（图 2-2）结构简单，操作方便，适合挂接在轮式拖拉机的三点悬挂装置上，工作部件为带搂齿的指盘，机器靠指盘按顺序传至后一个指
13、盘，直到形成松散、通风的草条为止。通过改变指盘的角度可以调节草条的宽度。其搂齿为长弹簧钢齿，梳草作用好，仿形性能强，且搂齿在轮毂上成辐射状配置。可消除风力影响，便于尘土通过。用拉力弹簧控制指盘对地面的压力，可根据作物和地面条件，通过拉伸调节板调节着地压力，运输时可将指盘转到拖拉机后方。并且既能搂草，又可进行翻晒作业（可将搂集成条的草条重新摊开） 。作业时，指盘接触地面，靠地面的摩擦力而转动，将牧草搂向一侧，形成连续整齐的草条。指轮平面和机具前进方向间的夹角一般为 135。作业速度可达 15 km/h 以上，适宜于搂集产量较高的牧草。改变指轮平面与机具前进方向的夹角，可进行翻草作业。图 1-2
14、指盘式搂草机旋转式搂草机按旋转部件的类型有搂耙式和弹齿式两种。作业时，搂草机由拖拉机牵引前进，搂耙由动力输出轴驱动，由安装在中间的固定凸轮控制，在绕中心轴旋转的同时自身也转，从而完成搂草、放草等动作。旋转弹齿式搂草机是在一个旋转部件的周围装上若干弹齿，弹齿靠旋转离心力张开，进行搂草作业。若改变弹齿的安装角度，即可进行摊草作业。旋转式搂草机搂集的草条松散透风，牧草损失小，污染轻，作业速度可达 1218km/h，便于同捡拾机具配套。42.2.2 搂草机工作原理的确定按照牧草成条方向与机具前进方向的关系，搂草机可分为横向和侧向两大类。其中，横向搂草机有牵引式、悬挂式等类型。其工作部件是一排横向并列的
15、圆弧形或螺旋形弹齿。作业时搂草机弹齿尖端触地，将割草机割下的草铺搂成横向草条（即草条同机器的行进方向垂直） 。因搂集后的草条较紧密，且夹杂较多、不整齐，不利于干燥和牧草收获的后续作业。其作业速度也较低，一般为 4.5 km/h。由于这种机型搂集草条的大小可由人工控制，常用于产量不高的天然草场。侧向搂草机集成的草条与机器前进方向平行，由于牧草移动距离小，夹杂少，搂集后的草条外形相对整齐、松散和均匀，适于高产天然草原和人工草场。为了保证牧草收获的质量和效率，采用侧向搂草机的原理和结构形式。2.2.3 搂草机动力的选择在本设计中，旋转式搂草机大都为牵引式结构，故采用拖拉机后部的动力输出轴作为搂草机的
16、动力提供装置。在现今拖拉机动力传送方式中，存在非独立式、半独立式、独立式及同步式四种方式。为适应更大的市场及简化设计，本设计采用半独立式，即拖拉机行驶中，后挂的搂草机机的工作可随意起停，以使搂草机在不工作或转弯时可随意起停，以提高其适用性。2.2.4 搂草机动力总体结构的确定综上所述，由于旋转式搂草机具有搂草、摊平、翻晒、移行等多种功能于一身，使用该搂草机可将牧草干净、规则的搂集成行，牧草运行距离较短，对牧草打击次数少，且牧草损失少，并可获得较高的营养成份，符合现代畜牧业发展的饲喂理念。为此，本文采用水平旋转搂草机方案。其总体结构如图 2-3所示。1 三点悬挂装置 2 行走轮 3 搂齿 4 集
17、条挡板 5 减速器图 2-3 旋转式搂草机三维结构图该水平旋转搂草机主要由悬挂装置、行走轮、搂齿、集条挡板和减速器组成。工作时，动力由拖拉机的动力输出轴提供，其工作原理是：通过万向节传5动轴将动力传至变速齿轮箱，经过一级锥齿轮减速，带动旋转圆盘轴转动，旋转圆盘及行走轮装置的立轴通过螺栓及小圆螺母固定在齿轮箱体内，搂齿臂装配通过转盘上的搂齿臂座固定在转盘上，当转盘旋转时搂齿臂随转盘的旋转而旋转，从而实现牧草搂集成行的作业工序。63 旋转式搂草机主要参数的确定3.1 搂齿线速度的确定由于搂齿工作时不接触地面，离地高度 3060 mm，它主要依靠牧草之间的相互牵连进行搂草。研究资料表明，当搂齿线速度
18、低于 6 m/s 时，牧草的相互制约能力下降；当搂齿的线速度过高时，对牧草的冲击力较大，会造成一定的损失，所以搂齿齿端的线速度一般为 1318 m/s。齿端线速度：V=n D式中：D成行时搂齿臂回转半径n转盘转数 r/min根据搂草机设计技术要求，取搂齿臂回转半径 D 平均值为 1.2 m，转盘转速 n 为 4.5 r/s 时，由上式可以计算出搂齿齿端线速度 V 值为 17 m/s，满足搂齿搂草的条件。3.2 机架与拖拉机连接部件的确定为了让机架悬挂点与拖拉机后置三点悬挂装置实现正确的悬挂，首先要考虑图 31 动力输出轴位置拖拉机动力输出轴和三点悬挂机构的尺寸位置关系（见图 3-1） ，这样才能够得出机架悬挂装置的尺寸。根据国家标准查得，拖拉机动力输出轴的型式如下表所示（见表 3-1）：表 3-1 动力输出轴型式特性动力输出轴型式 公称直径/mm 齿数与花键型式 动力输出轴标准转速/r/min1233535456 齿矩形花键21 齿渐开线花键20 齿渐开线花键54010001000与之对应的动力输出轴位置关系如下表(见表 3-2):
