多功能排種器試驗臺的設計

《多功能排種器試驗臺的設計》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《多功能排種器試驗臺的設計（5頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、多功能排種器試驗臺的設計 黃志鋒 （廣東工業(yè)大學機電工程學院廣州510006） 摘要：本文基于已有的排種器實驗技術參數(shù)，提出簡潔方便的試驗臺模型架構出發(fā)，確定試驗臺的傳動系統(tǒng)，利用材料力學，理論力學，機械設計等計算出各部件的具體技術參數(shù)，并驗證這些參數(shù)的可行性，事實證明這是可行的，也是最有效的。 關鍵詞：排種器試驗臺排種器DesignforMakingaNewTypeofMultipleFunctionsof PrecisionSeed-drilledApplianeeoftest-bed HUANGZhifeng (Collegeofmechanicalandelectrica

2、lengineeringofGuangdonguniversityofengineeringindustryGuangzhou510006) Abstract:ThisarticleisbasedonexistingrowsoftheexperimentparameterofSeed-drilledApplianee,technologyandconvenienttest-bedmodelframework,identifytest-bedtransmission,theuseofthematerialandmechanics.mechanicstheorymechanicaldesignt

3、hevariouscomponentsofthespecifictechnologyparametersandauthenticatethefeasibilityoftheseparameters,thefactsprovedthatthisisfeasible,arethemosteffective. thekeywords:Therowtest-bedofSeed-drilledApplianceSeed-drilledAppliance 0刖言 排種器實驗臺是播種機研發(fā)所使用的主要手段，是快速產(chǎn)生新一代高性能播種機必不可少的實驗設備，而高性能播種機對于農(nóng)業(yè)發(fā)展具有深遠的影響，因而排

4、種器試驗臺的設計具有現(xiàn)實性。 1工作原理及總體結構1.1工作原理 在田間測試播種機性能時，排種器隨拖拉機向前進方向移動。排種器試驗臺正好相反，它是用輸送帶做種床，并模擬播種機的田間作業(yè)速度進行運動，排種器在實驗時固定不動，輸送帶（種床）相對于排種器運動。這樣，就使播種機相對地面的運動轉(zhuǎn)變?yōu)榈孛嫦鄬τ诓シN機的運動。從相對運動的概念來說，是一個參考坐標系轉(zhuǎn)換問題，其效果是一樣的。排種器在固定位置把種子排在噴上油層的輸送帶上，種子被油層黏住，然后對種床帶上的排種情況進行實時攝錄和處理，從而測得種子粒距，達到檢測排種均勻性等各項指標的目的。 1.2總體結構 試驗臺總體結構如圖1所示，主要有臺架

5、，種床帶裝置，排種器安裝架，驅(qū)動裝置,以及5mm厚，長寬不一的鐵板。 排種器 臺架L種床帶裝置 驅(qū)動裝置 L屣 質(zhì)f 1 :-巾 .11 0” 1 圖1機械總體結構簡圖 2主要工作部件參數(shù)的設計2.1種床長度的確定 考慮到被排種器實驗臺采用視覺方法測得粒距，有時希望還能從種床帶上直觀地觀察一小段排種實況，而種床帶剎車后還會運行一段距離，因此，把種床帶有效長度定為2.8m較合適，同時該種床帶的類型為普通橡膠輸送帶，膠布層數(shù)為三層，上膠+下膠厚度為3.0+1.5mm周長為6.228m，寬0.4m,每米長的質(zhì)量為4.01kg/m。 2.2種床帶前進

6、速度的確定 當前，國內(nèi)外的當前，國內(nèi)外的中耕作物精播機作業(yè)速度一般都在5?8km/h左右，部分先進的氣力式播種機可達10?12km/h。 一般說來，速度超過10km/h,播種質(zhì)量就有明顯下降的趨勢且試驗標準要求，播種機試驗前進速度為1.0?2m/s(3.6?7.2km/h)。排種器試驗臺的設計，除了滿足現(xiàn)有播種機的實際速度要求之外，還應提高其測試范圍，從而種床帶前進速度確定為1.5?7.5km/h。 2.3排種盤轉(zhuǎn)速的調(diào)整范圍 從現(xiàn)有國內(nèi)外先進的中耕作物精播機的作業(yè)速度來看，其前進速度在12km/h時,則對應的排種盤轉(zhuǎn)速一般在20?200r/min之間。所以，本試驗臺排種盤轉(zhuǎn)速調(diào)試范圍

7、為15?200r/min。 2.4種床帶傳送裝置驅(qū)動電機功率的確定從結構上看，本排種器試驗臺的種床帶傳送裝置是屬于皮帶輸送機，其背面設計了突起肋條限制跑偏，并配有張緊和托輥裝置。工作時，種床帶處于勻速滑動狀態(tài)，因此可粗略計算驅(qū)動種床帶傳送裝置平移運動所做的功，來確定驅(qū)動電機功率。運動中滾筒所需的驅(qū)動扭力F1為： F1=9.80665*G*f=9.80665*24.97428*0.65=159.2N 式中，G種床帶總質(zhì)量，G=6.228*4.01=24.97428kg f橡膠帶與鋼的動摩擦系數(shù)，f=0.65滾筒的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩M1為： M仁F1*R=159.2*0.1=15.92N.M式中R

8、——滾筒半徑，R=0.1m滾筒在種床最大前進速度下的轉(zhuǎn)數(shù)Nm為： Nm=Vm/2PR=60Vm/3.14d=120/(3.14*0.2)=192r/min式中。V種床帶最大前進速度Vm=7.2km/h計算工作機功率： P=(M1*Nm)/9550=15.92*192、9550=0.320087kw電機的額定轉(zhuǎn)矩M0為： M0=M1/i=15.92/2=7.96n.M式中i――電機與滾筒傳動比，i=2在種床帶最大前進速度下驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)數(shù)n：n=Nm*i=2*192=384r/min由于采用專用變頻電機，電機頻率范圍內(nèi)大部分處于恒功率工作狀態(tài)，則電機額定功率P0為： Po=M0*n/955

9、0=（7.96*384）/9550=0.320067kw播種機上排種器大都為地輪驅(qū)動，單個排種器的排種盤轉(zhuǎn)動所需轉(zhuǎn)矩最大約為12.75N.M排種器驅(qū)動電機的額定轉(zhuǎn)矩M1為： M仁M3/i2=12.75N.M式中。M――排種盤所需最大轉(zhuǎn)矩，M3=12.75N.M——電機與排種器軸傳動比，i2=1電機額定功率： P1=2*P*N，m*M'/60=0.272kw式中，Nm——拍中盤最高轉(zhuǎn)速，且為200r/minP=Po+Pi=O.32OO67+O.272=O.592O67KW因此，選取JZy22-4型電磁調(diào)速電動機，電動機的功率為1.5kw，質(zhì)量為100kg，調(diào)速范圍為：120~1200r/mi

10、n，此系列電動機式一種交流無級變速電動機，它由籠式異步電動機，電磁轉(zhuǎn)差離合器所組成，與控制器配合后，可在規(guī)定的負載下和轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)能均勻地，連續(xù)地無級調(diào)速，并能輸出額定的轉(zhuǎn)速。因此，適用于該排種器試驗臺使用。 3設計傳動系統(tǒng)3.1一級皮帶傳動的設計： 由前已知該電機于滾筒的傳動比為2,即i=n1式n1電機的轉(zhuǎn)速，且為384r/min。n2—滾筒的轉(zhuǎn)速，且為192r/min。 ⑩該傳動系統(tǒng)的V帶輪可選擇為腹板式帶輪，帶輪材料為HT150,其中大輪的各項數(shù)據(jù)：Z=4，P=1.44kw,d=45mm 由公式可得出其各數(shù)據(jù)，B=（Z-1）e+2f=65mmD=90mmd1=66.5mmDw=D+

11、2ha=185.5mm3.2二級皮帶傳動的設計： 方法與上面相同，可以計算出以下數(shù)據(jù)：有前已知，該傳動系統(tǒng)的V帶輪可選擇為實心式帶輪，帶輪材料為HT150，其中小輪的各項數(shù)據(jù)：Z=1，P=0.2992kw,d=30mm 由式可得出其各數(shù)據(jù)，B=（Z-1）e+2f=20mmD=75mmDw=D+2ha=75+2*2.75=80.5mm4各軸的設計4.1軸的材料： 主要是碳鋼和合金鋼。結合各方面的情況，我們可選擇45鋼作為軸的材料。 4.2軸的結構設計： 軸的結構主要取決于以下因素：軸在機器中的安裝位置及形式；軸上安裝的零件的類型.尺寸.數(shù)量以及和軸連接的方法；載荷的性質(zhì).大小方向及分布

12、情況；軸的加工工藝等。 4.3第一傳動軸（電動機與輸送裝置相連的軸）的設計： ①選擇軸的材料： 選擇軸的材料為45鋼，其機械性能由表可查得[c1]b=60MPa,（5=640MPa,c-1=275MPa,t=155MPa. 求得輸入軸上的功率P2=1.44kw，轉(zhuǎn)矩T2=71625N.Mm初步確定軸的最小直徑，根據(jù)表13,選取C=122,C為取決于軸材料的許用扭轉(zhuǎn)應力[Tt]的系數(shù)。 ③ dmin=C*3P2/n2=21.9072mm軸的結構設計： （1）擬定軸上零件的裝配方案軸上零件的裝配方案對軸的結構形式起著決定性的作用。現(xiàn)擬出裝配方案如下： ⑵根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段

13、直徑和長度 已確定軸的最小直徑為21.9072mm，則可設，VIII——IV段軸的直徑為30mm，右端用軸端擋圈定位，接軸端直徑，取擋圈直徑為33mm,由手冊可確定當輸送帶寬為400mm時，滾筒的長度可確定為450mm，即LIII-V=450mm。由于考慮到用套筒對兩帶輪進行軸向定位，初步設計該套筒長度為l=32mm,內(nèi)徑為30mm，外徑為45mm,由于VHI——IV段軸的直徑為30mm,可由皮帶輪的相關知識得出帶輪的寬度B=20mm，則，VIII——IV段軸的初步設計長度為52mm,因為此軸是階梯軸設計，因此在兩帶輪中間設計一個軸肩，根據(jù)要求，此軸肩高度2.5mm，軸肩處的過渡圓的半徑為1

14、mm，因此初步設計VII——VIII段軸的直徑為35mm由皮帶輪的相關知識可設計出該帶輪的寬度B=65mm，因此初步設計VII——VIII段軸的長度為65mm，此軸段與下一個軸段的連接處設計一個軸肩，查表可知該軸肩高度為2.5mm，相關過渡圓半徑為1.2mm，初步設計VIVII段軸的直徑為40mm，長度為40mm，該段與軸承座連接處的軸肩的高度由查相關表可知為3mm，相關的過渡圓半徑為1.6mm，由此V――VI段軸的直徑可初步設計為45mm在該軸段使用套筒進行滾筒的軸向定位，該套筒的長度可初步設計為14.54mm，內(nèi)徑為45mm，外徑為28.69mm，該套筒與滾筒連接處設計一個軸肩，由查表可得

15、該軸肩高度為4mm，過渡圓的半徑為1.6mm，則V――VI段軸的長度可初步設計為50mm，III――V段軸的直徑可初步設計為54mm，前面已知IIIV段軸的長度為，該軸段與下一個軸段的連接處設計一個450mm軸肩，以利于滾筒的軸向定位，由查相關表，該軸肩的高度可設計為4mm，過渡圓半徑為1.6mm，則，II——III段軸的直徑可初步設計為62mm，長度可設計為10mm，該軸段與下一個軸段的連接處設計一個軸肩，查相關表可把該軸肩高度設計為6mm,過渡圓半徑為2mm，則I――II段軸的直徑可初步設計為48mm，長度為20mm，該段軸與下一個段軸的連接處設計一個軸肩，該軸肩的高度為1.6mm，相關過

16、渡圓半徑為1.6mm,因為I段軸是與軸承相配合的。(3)初步選擇滾動軸承。因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用，故選用角接觸球軸承，參照工作要求并根據(jù)di=45mm，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基本游隙組，標準精度級的角接觸球軸承46209，右端滾動軸承采用軸肩進行軸向定位。由手冊上查得46209型軸承的定位軸肩高度h=1.1，所以I段軸的長度可初步設計為19mm。 至此，已初步確定了軸的各段直徑和長度。 (4)軸上零件的周向定位 皮帶輪，滾筒與軸的周向定位均采用平鍵聯(lián)接。按dIII-V由手冊查得平鍵截面b*h=16*10(GB1095——79)，鍵槽用鍵槽銃刀加工，長為85mm(標準鍵長見

17、GB1096――79)，同時為了保證滾筒與軸配合有良好的對中性，故選擇滾筒與軸的配合為H7/n6;同樣，右端第一個帶輪與軸的聯(lián)接，選用平鍵b*h*l=10*8*15,帶輪與軸的配合為H7/k6。第二個帶輪與軸的聯(lián)接，選用平鍵b*h*l=10*8*45，帶輪與軸的配合為H7/k6。滾動軸承與軸的周向定位是借過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。 (5)確定軸上圓角和倒角尺寸 參考14，取軸端倒角為2*450，各軸肩處的圓角半徑見圖16。 (6)求軸上的載荷 首先根據(jù)軸的結構(圖16)做出軸的計算簡圖(17)。在確定軸承的支點位置時，應從手冊中查取a值。因此，作為簡支梁的軸的支撐

18、跨距，根據(jù)軸的計算簡圖作出軸的彎矩圖，扭矩圖和計算彎矩圖， 從軸的結構圖和計算彎矩圖中可以看出截面3――3處的計算彎矩最大，是軸的危險截面。截面3――3處的各相關數(shù)據(jù)計算如下。 (7)按彎扭合成應力校核軸的強度(略) (8)校核軸的強度：已知軸的當量彎矩后，即可針對某些危險截面作強度校核計算，通常只校核軸上承受最大計算彎矩的截面(即危險截面3―― Themechanicalprinciplesoftheseventhedition(the7th),ZHENWEIJING,WUKEJIANtheeditorandpublisherofhighereducation 3）的強度，則由以上

19、數(shù)據(jù)可得：所以0Ca=Mca/W3=217013/4207.11=51.5825<[-1（｝b=60MPa 即（Tca小于45鋼的許用彎曲應力，故此軸安全。 5結論 ⑴采用了最新的排種器試驗臺的實驗技術參數(shù)，對試驗臺的設計起到了指導性作用。 ⑵由采用的實驗技術參數(shù)確定試驗臺的傳動系統(tǒng)。 ⑶通過各學科知識計算出各部件的具體數(shù)據(jù)并驗證其可靠性。其中實驗技術參數(shù)的選用是最關鍵的。 參考文獻 [1] 《機械設計》楊明忠朱家誠【M】.武漢理工 大學出版社2001.107-5629-1725-6. ThemechanicaldesignofYANGMINGZHONGZHUJIACHENG

20、"m".thewuhanuniversitypress2001.10jul.-5629-1725-6. [2] 《機械設計師手冊》《機械設計師手冊》編寫 組【Ml.機械工業(yè)出版社1989.1 [3] 7-111-00593-7Themechanicaldesignermanualonthemechanicaldesignermanualthecompileteam"m".themachineryindustrypress1989.1jul.-111-00593to7《鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)機電實用技術手冊》曹志超俞一鳴 【Ml.化學工業(yè)出版社1997.12 [4] 7-5025-1519-4ThetownshipenterprisesshouldtheelectricalandmechanicalskillsmanualCAOZHICHAOYUYIMING"m".thechemicalindustrypress1997.127---415195025《材料力學》劉鴻文【Ml.高等教育出版社 [5] 2004.17-04-012759-8ThemechanicsofmaterialLIUHONGWEN"m".thehighereducationpress2004.17——804012759《機械原理》（第七版），鄭文緯、吳克堅主編， 高等教育岀版社