0003-固態(tài)肥料強(qiáng)制施肥機(jī)設(shè)計(jì)【全套7張CAD圖+說明書】,全套7張CAD圖+說明書,固態(tài),肥料,強(qiáng)制,強(qiáng)迫,施肥,設(shè)計(jì),全套,cad,說明書,仿單 固態(tài)肥料強(qiáng)制施肥機(jī)設(shè)計(jì) Design of solid fertilizer machine 目 錄 摘 要 4 ABSTRACT 5 第一章 前言 6 第二章 施肥機(jī)總體研究情況 8 2.1 課題的研究背景及意義 8 2.2國內(nèi)外施肥機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 9 2.2.1 國外施肥機(jī)的研究現(xiàn)狀 9 2.2.2 我國施肥機(jī)的研究現(xiàn)狀 11 2.3 本課題的研究內(nèi)容 12 2.3.1 技術(shù)要求 13 第三章 固態(tài)肥料強(qiáng)制施肥機(jī)整體方案的確定 14 3.1 施肥機(jī)的分類 14 3.5 施肥機(jī)總體方案的設(shè)計(jì) 18 第四章 固態(tài)肥料強(qiáng)制施肥機(jī)關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì) 20 4.1驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選擇 20 4.1.1 功率的計(jì)算 20 4.1.2 電動(dòng)機(jī)的選擇 20 4.2 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 21 4.3排肥裝置的設(shè)計(jì) 24 4.3.1材料選擇 24 4.3.2螺旋直徑的確定 24 4.3.4螺距確定 25 4.4 聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)校核 25 4.5 聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核 27 4.5.1 聯(lián)軸器強(qiáng)度計(jì)算 27 4.5.2 聯(lián)軸器的疲勞強(qiáng)度校核 28 4.5.3 聯(lián)軸器的接觸應(yīng)力校核 30 4.6 軸承的選擇和潤滑及其壽命計(jì)算 31 第五章 結(jié) 論 34 參考文獻(xiàn) 35 致 謝 37 摘 要 施肥是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中不可缺少的一個(gè)環(huán)節(jié)，機(jī)械化施肥較人工均勻準(zhǔn)確，深淺一致，而且效率較高、速度快，同時(shí)為田間管理作業(yè)創(chuàng)造良好的條件，是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要技術(shù)手段之一。而現(xiàn)有的肥料種類多，性狀復(fù)雜，目前固態(tài)肥料使用量大，覆蓋面寬，但現(xiàn)有的施肥裝置大部分采用外槽輪設(shè)計(jì)，排肥穩(wěn)定性差，易堵塞，可靠性差，本文設(shè)計(jì)了一種能完成固態(tài)肥料可靠施肥機(jī)械。 本文設(shè)計(jì)的固態(tài)肥施肥機(jī)，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，提升了施肥機(jī)械化水平，保證了農(nóng)時(shí)、作業(yè)質(zhì)量高、減小了種植成本，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向集約化、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供了有力的設(shè)備保障，減少有機(jī)肥肥料的施用量，防止土壤板結(jié)酸化，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)機(jī)資源的合理組合，優(yōu)化配置和充分利用，降低了農(nóng)機(jī)資源的浪費(fèi)。 本文完成了固態(tài)肥料強(qiáng)制施肥機(jī)的關(guān)鍵部件參數(shù)選型，包括對(duì)動(dòng)力的選型、排肥裝置、傳動(dòng)系統(tǒng)等進(jìn)行規(guī)范設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)機(jī)械；施肥機(jī)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ABSTRACT Fertilization is indispensable in the agricultural production of a link, application of mechanization is artificial uniformly accurate, depth and high efficiency, fast speed, and field management operation create good conditions is realize agricultural modernization of one of the important means. And existing many kinds of fertilizer, complex traits, at present, solid fertilizer using a large amount, wide coverage, but the existing fertilizing device most of the outer grooved wheel design, fertilizer poor stability, easy to plug, poor reliability. In this paper, the design of the a complete solid fertilizer fertilizing is reliable machinery. Solid fertilizer machine designed in this paper, reduce the labor intensity, enhance the level of mechanization of fertilization, guarantees the farming season, high operation quality and reduce the cost of planting, for agricultural production to intensive, industrial development provides a powerful guarantee to the equipment, reduce the amount of organic fertilizer application, prevent the acidification of the soil compaction, to achieve a reasonable combination of agricultural resources, optimized allocation and full utilization, reduce waste of agricultural resources. In this paper, the selection of key components of the solid fertilizer machine is completed, including the selection of the power, fertilizer plant, transmission system and so on. Key words: agricultural machinery; fertilizer applicator; structural design 第一章 前言 肥料是施于土壤或植物上，能夠改善植物生育和營養(yǎng)條件的一切有機(jī)和無機(jī)物質(zhì)。肥料一般可分為化學(xué)肥料和有機(jī)肥料兩大類，每一大類中都有固體和液體兩種形態(tài)。化學(xué)肥料一般加工成顆粒狀、晶狀或粉狀，一般只含有一種或兩、三種營養(yǎng)元素，但含量高，肥效快，用量也少。有機(jī)肥料主要是由人畜糞尿、植物莖葉及各種有機(jī)廢棄物堆積漚制而成，亦稱農(nóng)家肥。有機(jī)肥能增加土壤中有機(jī)質(zhì)含量，改善土壤結(jié)構(gòu)，還能提供作物所需的多種養(yǎng)分。但肥效緩慢。 施肥可提高土壤的肥力，所施的肥料應(yīng)與土壤的物理狀態(tài)和化學(xué)成分相符合，并且能補(bǔ)充土壤中的養(yǎng)分。因此，對(duì)某種土壤和植物來說，并非所有的肥料都是有益的施肥和其他措施配合進(jìn)行，可以改善土壤的結(jié)構(gòu)和加強(qiáng)各種微生物的生命力。植物可以吸收的養(yǎng)分基本上依靠微生物的活動(dòng)而形成。在施肥時(shí)應(yīng)估計(jì)到土壤微生物本身也需要營養(yǎng)，對(duì)于土壤微生物的有益生命活動(dòng)力來講，無論是有機(jī)養(yǎng)分還是礦物質(zhì)養(yǎng)分都是需要的。微生物的繁殖及死亡使土壤中的有機(jī)質(zhì)不斷增加，這種有機(jī)質(zhì)分解后變成植物可吸收的養(yǎng)分。 聯(lián)合國糧農(nóng)組織（FAO）的統(tǒng)計(jì)表明，化肥對(duì)提高農(nóng)作物產(chǎn)量的作用占40～60%，我國化肥對(duì)作物增產(chǎn)的作用占30 ～40 %。我國化肥總產(chǎn)量占世界的16.6%，總產(chǎn)量僅次于美國，居世界第二位，總施用量占世界的27.5%，居世界第一位。我國糧食生產(chǎn)能取得如此大的成就，很大程度上得益于化肥施用量的增加及施肥技術(shù)的不斷發(fā)展有關(guān)。數(shù)據(jù)顯示，2010 年我國化肥用量為4713萬t，2011年為 4833萬t，2012年全國消耗化肥4875萬t。施肥是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中不可缺少的一個(gè)環(huán)節(jié)。 現(xiàn)在我國的旱地作物一般采用的追肥措施一般都是手撒肥或者直接選擇不追肥，雖然有一部分作物采用了深土施肥，但是他們采用的依然是傳統(tǒng)的播種機(jī)械追肥，這樣的追肥方式一來是容易對(duì)農(nóng)作物根部產(chǎn)生破壞，二來這種施肥方式不能很好的保持土壤的水分，另一種就是施肥的肥料種類有限制，不能滿足多種肥料的混合使用，鑒于此類情況我們設(shè)計(jì)了這種既能保證對(duì)農(nóng)作物根部施肥，又能不讓水土流失還能使幾種肥料共同精量的施用，目前的一些能保證精量施肥的機(jī)器大多都是采用高端的定量系統(tǒng)，此系統(tǒng)雖然提高了施肥的精準(zhǔn)性但是這種機(jī)器的成本造價(jià)高，而且在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)因?yàn)闀r(shí)間滯后性而帶來不當(dāng)?shù)淖鳂I(yè)問題，這種高端產(chǎn)品雖然能提高精準(zhǔn)度但是其中的數(shù)據(jù)管理、地理信息、還有計(jì)算機(jī)技術(shù)無一不增加額外成本和人力投入并且這些設(shè)備通常比較復(fù)雜，控制難度較大、價(jià)格比較高，但是就簡單施肥來說并不是需要多么高的精準(zhǔn)量，我們應(yīng)在施肥機(jī)上做的就是減小成本增加性能，這樣才能保證農(nóng)民的根本利益。 由于田間施肥作業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低，作業(yè)成本高，而現(xiàn)有的肥料種類多，性狀復(fù)雜，目前固態(tài)肥料使用量大，覆蓋面寬，但現(xiàn)有的施肥裝置大部分采用外槽輪設(shè)計(jì)，排肥穩(wěn)定性差，易堵塞，可靠性差，因此需要設(shè)計(jì)一種能完成固態(tài)肥料可靠施肥機(jī)械。本文設(shè)計(jì)的固態(tài)肥施肥機(jī)，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，提升了施肥機(jī)械化水平，保證了農(nóng)時(shí)、作業(yè)質(zhì)量高、減小了種植成本，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)向集約化、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供了有力的設(shè)備保障，減少有機(jī)肥肥料的施用量，防止土壤板結(jié)酸化，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)機(jī)資源的合理組合，優(yōu)化配置和充分利用，降低了農(nóng)機(jī)資源的浪費(fèi)。 第二章 施肥機(jī)總體研究情況 2.1 課題的研究背景及意義 作為世界人口最多的國家，且農(nóng)業(yè)為第一產(chǎn)業(yè)的中國有著獨(dú)特的資源，土地面積大，數(shù)量多，資源多樣化，同時(shí)人均占有量極少。隨著人口的不斷增多，可開發(fā)的耕地資源越來越少，這就決定了要保證我國糧食增產(chǎn)必須依靠提高耕地單位面積產(chǎn)量的方法，提高土地生產(chǎn)效率。其中，對(duì)于北方寒地區(qū)域來講，糧食產(chǎn)量占全國的比例不容忽略，中耕作業(yè)和追肥等農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備的需求也逐步增加，對(duì)于有效的提高追肥效率是影響中耕作物產(chǎn)量和質(zhì)量的重要方式和途徑。對(duì)于化肥的使用量考慮，其對(duì)糧食的總體增產(chǎn)作用約為40％。截止到2006年，中國正式稱為了世界首位化肥消費(fèi)和生產(chǎn)國，其投入規(guī)模占我國農(nóng)業(yè)消耗總成本的50％左右。然后，對(duì)于施肥方式和設(shè)施而言，其化肥利用率并不可觀，對(duì)于大部分中耕作物的追肥效率總體分析和統(tǒng)計(jì)，總施肥利用率不高于32％，這也導(dǎo)致化肥成本持續(xù)升高，甚至造成投入和產(chǎn)出效益差不相符，形成經(jīng)濟(jì)負(fù)增長現(xiàn)象。持續(xù)到現(xiàn)在問題仍未解決，肥料利用率低，造成的過度施肥和不必要浪費(fèi)的物料必然導(dǎo)致對(duì)土壤的污染加重，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成更深一層的威脅，地力逐漸下降，土壤壓力逐年增加，作物生長條件持續(xù)惡化。據(jù)國家統(tǒng)計(jì)局統(tǒng)計(jì)，化肥的損失率高達(dá)70％，同時(shí)，通過農(nóng)藝學(xué)專家試驗(yàn)分析，肥料的利用率每增長十個(gè)百分點(diǎn)，土壤的富營養(yǎng)化的污染狀況約減少六個(gè)百分點(diǎn)，此外，有效的降低化肥的不必要輸出可避免氨氣、硝化作用和氮氧化物對(duì)大氣的污染，并從很大程度上減少土壤板結(jié)和肥力下降的威脅。 綜上所述，為保證農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和中耕作物的追肥效率，肥料利用率的提高已經(jīng)是當(dāng)今的重要問題，需進(jìn)一步解決。對(duì)于提高作物產(chǎn)量，化肥從中占據(jù)著主要位置，然后，對(duì)于其用量的持續(xù)增大和一些負(fù)面作用的影響，對(duì)現(xiàn)在土壤的污染問題也逐漸擴(kuò)大，作為作物生長生育環(huán)境的重要因素，土壤和環(huán)境的質(zhì)量問題越來越受關(guān)注，對(duì)于可持續(xù)發(fā)展的必然要求，化肥的投入量決定土壤的健康質(zhì)量、富營養(yǎng)化、有機(jī)物質(zhì)的占有量和酸堿性含量。因此，結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)展和生態(tài)農(nóng)業(yè)的進(jìn)一步要求，化肥的投入和土壤的保護(hù)已經(jīng)進(jìn)一步加以重視。 我國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展較快，化肥產(chǎn)量及施肥量逐年增加，施肥機(jī)械的要求與日俱增。機(jī)械化施肥較人工均勻準(zhǔn)確，深淺一致，而且效率較高、速度快，同時(shí)為田間管理作業(yè)創(chuàng)造良好的條件，是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要技術(shù)手段之一。農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)是中國小農(nóng)經(jīng)濟(jì)機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重要組成部分。新穎的造型設(shè)計(jì)有利于體現(xiàn)產(chǎn)品功能的合理性、技術(shù)的先進(jìn)性和宜人性，從而大幅度提高產(chǎn)品的附加值，增強(qiáng)產(chǎn)品的競爭力。據(jù)調(diào)查，目前市場上存在的播種施肥中耕機(jī)主要有以下問題： （1）功能：市場上存在的一些施肥器，有的只具有施肥這一項(xiàng)功能，并且比較費(fèi)力，需要兩到三個(gè)人才能進(jìn)行施肥， （2）外形體積：市場上存在的手扶施肥播種機(jī)具多是采用柴油機(jī)，所以體積笨重，我們在使用前從家里運(yùn)到田地里也是個(gè)問題。 （3）環(huán)保：市場上存在的手扶施肥播種機(jī)具多是采用柴油機(jī)，在使用中消耗柴油資源而且放出濃煙，中國八億農(nóng)民都使用的話，對(duì)大氣環(huán)境的污染是很嚴(yán)重的。因此使用電力作為動(dòng)力會(huì)更加環(huán)保。 （4）安全：汽油機(jī)柴油機(jī)在使用前和使用中都多多少少會(huì)具有一定的危險(xiǎn)性，特別是在使用中如果因?yàn)槟承┝慵p壞而導(dǎo)致失控，則會(huì)帶來更大的不安全因素，所以使用電作為動(dòng)力是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。 （5）人機(jī)交互：遺漏了設(shè)計(jì)中的與人相關(guān)的因素的探討，忽視解決人-產(chǎn)品-環(huán)境-社會(huì)系統(tǒng)。 （6）人機(jī)工程：農(nóng)業(yè)機(jī)械造型忽視了與人體工程學(xué)的結(jié)合。 2.2國內(nèi)外施肥機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 2.2.1 國外施肥機(jī)的研究現(xiàn)狀 日本、美國、英國、加拿大等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家,經(jīng)歷了20世紀(jì)40～50年代種植業(yè)基本機(jī)械化及60～70年代畜禽與水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)基本機(jī)械化后,90年代的種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)已進(jìn)入高度機(jī)械化、現(xiàn)代化階段。農(nóng)業(yè)機(jī)械正向大型、高速、低耗、自動(dòng)化和智能化發(fā)展。美國是當(dāng)今世界上農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化程度最高的國家之一,已基本實(shí)現(xiàn)了區(qū)域化、專業(yè)化、機(jī)械化、社會(huì)化、商品化和網(wǎng)絡(luò)信息化。一些農(nóng)場主往往經(jīng)營上千公頃連片土地,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)前、產(chǎn)中、產(chǎn)后的每一個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)都使用機(jī)械操作,全面實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化。美國已成為世界上農(nóng)業(yè)勞動(dòng)生產(chǎn)率最高的國家之一。 加拿大Flexi．coil公司生產(chǎn)的5000型免耕播種施肥機(jī)，整機(jī)總長約為17．4米，種行寬度范圍為18．3em～36．6cm。由鏟型開溝器和氣息式排肥機(jī)構(gòu)組成，以多行作業(yè)完成鎮(zhèn)壓，梁架結(jié)構(gòu)構(gòu)成開溝裝置，可較好的避免堵肥故障，并使空氣壓縮于肥箱，固定在整機(jī)后側(cè)，可代替行走輪的支撐架，即可擺脫肥料量對(duì)開溝器土壤壓力的限制，使開溝效果和開溝深度有較好的穩(wěn)定性和一致性。 日本在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)施肥領(lǐng)域進(jìn)行的研究處于示范階段，但是日本的研究方向偏向于水稻種植。這也是因?yàn)槿毡臼且粋€(gè)島國的原因吧，為了提高產(chǎn)量和作物的耕作方便性日本政府專門啟動(dòng)了“21世紀(jì)農(nóng)業(yè)機(jī)械緊急開發(fā)課題”的研究，也將精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)相關(guān)技術(shù)列入計(jì)劃?？磥砣毡镜臋C(jī)械化水平也是不低，并且日本的投資量也是相當(dāng)大的。19世紀(jì)40年代英國的一位科學(xué)家安排了長期肥效實(shí)驗(yàn)，此實(shí)驗(yàn)開啟了世界科學(xué)施肥技術(shù)的探索歷程，從此各位科學(xué)工作者們在施肥量以及施肥種類和施肥方式還有施肥時(shí)間等各個(gè)方面展開了大量的調(diào)查研究工作，早在20世紀(jì)50年代美國就在他們農(nóng)場的聯(lián)合收割機(jī)上裝載了GPS系統(tǒng)，雖然只是一個(gè)小小的小系統(tǒng)但是此系統(tǒng)卻代表著從此人類在農(nóng)業(yè)技術(shù)上進(jìn)入了精準(zhǔn)化的時(shí)代。到了20世紀(jì)90年代的時(shí)候，精準(zhǔn)的農(nóng)業(yè)技術(shù)已經(jīng)在歐美國家發(fā)展的勢不可擋，并且已經(jīng)具有了相當(dāng)?shù)囊?guī)模。 近幾年來看，農(nóng)業(yè)機(jī)械中的精密施肥發(fā)展速度逐步增加，其中遙感技術(shù)也開始在農(nóng)業(yè)機(jī)械方面加以應(yīng)用。而精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)設(shè)施在國外的應(yīng)用分類較繁多，其中北美的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)較成熟和先進(jìn)。 法國的農(nóng)業(yè)在精準(zhǔn)設(shè)施方向的起步同樣較晚，但其研究范圍和研究內(nèi)容較多樣化，研究精度和深度比較高，在產(chǎn)量圖和目標(biāo)投入話的測定和保護(hù)定耕作的方面，法國的農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)較為先進(jìn)，尤其在電子方面的利用和GPS＼GIS的系統(tǒng)變量作業(yè)，如法國“女騎士”肥料撒播變量控制系統(tǒng)已大量應(yīng)用于各種類型的離心式肥料施肥機(jī)上。 德國的農(nóng)業(yè)科學(xué)家做出了許多關(guān)鍵研究，例如農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的提高、經(jīng)營方式的改善，肥料和農(nóng)藥方面的合理利用和效率提高。如POTSDAM．BENNIM農(nóng)業(yè)技術(shù)研究所在1993年首次提出GPS定位來解決土壤耕作的多樣性和復(fù)雜性等問題，因地制宜的合力規(guī)劃，以處理不同質(zhì)地和不容區(qū)域的作物投入方式。日本京都大學(xué)和日本農(nóng)業(yè)機(jī)械研究所對(duì)對(duì)于變量施肥技術(shù)在小型地塊的應(yīng)用處于獨(dú)特地位，其中的作物目標(biāo)投入衛(wèi)星導(dǎo)航圖和測產(chǎn)量云圖都具有獨(dú)立創(chuàng)新性。其優(yōu)點(diǎn)是排肥機(jī)構(gòu)具有較強(qiáng)的獨(dú)立系統(tǒng)，動(dòng)力源自電機(jī)驅(qū)動(dòng)，并可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速控制肥量，牽引動(dòng)力拖拉機(jī)有GPS衛(wèi)星定位，排肥裝置由風(fēng)機(jī)輸送，運(yùn)用氣流式運(yùn)動(dòng)到各個(gè)輸肥，使肥料顆粒均勻散落至土壤表層，電機(jī)單體固定在牽引拖拉機(jī)附近，且轉(zhuǎn)速由附載計(jì)算機(jī)控制，其計(jì)算機(jī)為主要導(dǎo)航識(shí)別機(jī)構(gòu)和變量控制機(jī)構(gòu)，有效提高了施肥準(zhǔn)確度和施肥精確度。 2.2.2 我國施肥機(jī)的研究現(xiàn)狀 19世紀(jì)氮肥從日本輸入到我國的臺(tái)灣，從此我國就進(jìn)入了施肥的農(nóng)業(yè)新時(shí)代。在1970年和1981年開展的兩次大規(guī)模的化肥肥效實(shí)驗(yàn)，總結(jié)出了測土配方技術(shù)服務(wù)模式，初步建立了全國測土配方施肥技術(shù)體系。雖然化肥給我國的糧食生產(chǎn)帶來了特別大的效益但是隨著我國的化肥用量的增加，施肥方法又成為了我國的焦點(diǎn)問題，傳統(tǒng)的施肥方法大量使用人力，人的工作不但不能完美的做好施肥和追肥工作，而且造成了肥料的大量浪費(fèi)，人的土壤表面施肥造成了大量的肥料不能被農(nóng)作物所吸收這樣就降低了施肥效益，要是想提高化肥的吸收效率就必須提高施用濃度，這樣也造成化肥的大量浪費(fèi)，所以怎么樣才能提高化肥的施用效率，什么樣的機(jī)器才能解放人類的雙手，這又成為一個(gè)全國性的農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備焦點(diǎn)問題。 2bj-2式精密播種施肥機(jī)的辛莉等人提出，通過施肥駕駛盤旋轉(zhuǎn)，手指尾桿接觸，換檔桿帶動(dòng)肥料排放閥的導(dǎo)管被打開和關(guān)閉的排肥口和孔施肥。精密播種機(jī)調(diào)整方便孔施肥，肥料的驅(qū)動(dòng)不同的撥號(hào)指標(biāo)置換，可以適應(yīng)多種作物栽培要求，通過改變肥料覆蓋點(diǎn)的范圍，來調(diào)整與手指接觸的杠桿位置。 周舟等人開發(fā)了一套施肥量可調(diào)、精準(zhǔn)施肥機(jī)可以在不同的溫室中自由移動(dòng)，主要由機(jī)架，施肥控制系統(tǒng)，混合泵和管道系統(tǒng)等，可實(shí)現(xiàn)滴灌施肥和葉面噴施兩種施肥方法，使用少量的肥料為了保證施肥效率。通過試驗(yàn)和田間實(shí)踐表明，機(jī)構(gòu)簡單可行，靈敏度高，可以從很大程度上提高肥料利用率。 李寧等人開發(fā)的煙草挖外槽輪式施肥機(jī)施肥機(jī)加裝凸輪下方，由外槽輪式排肥箱肥料的施肥均勻地排入凸輪入土口，挖掘輪順時(shí)針驅(qū)動(dòng)鏈輪，并帶動(dòng)凸輪，凸輪驅(qū)動(dòng)搖臂，搖臂克服復(fù)位彈簧的張力致順時(shí)針擺動(dòng)，施肥閥向下移動(dòng)，肥粒落入孔管，從而施肥作業(yè)。 隨著我國農(nóng)業(yè)的不斷發(fā)展，農(nóng)業(yè)機(jī)械的發(fā)展取得的可喜的成績，1993年元月，為滿足地區(qū)及全國對(duì)適用中耕施肥機(jī)的急迫需求，農(nóng)墾科學(xué)院農(nóng)機(jī)研究所綜合國內(nèi)外各類中耕施肥機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合地區(qū)的具體情況，用9個(gè)月的時(shí)間成功研制3ZF-6（8）中耕施肥機(jī)。近幾年我國成功研制出3ZF-150型多功能中耕施肥機(jī)，在三年多近兩萬畝的較大規(guī)模實(shí)地試驗(yàn)生產(chǎn)考核后，取得了良好地效果，受到了農(nóng)民地歡迎和認(rèn)可。這兩種中耕施肥機(jī)械運(yùn)用于種植業(yè)效果比較突出，對(duì)于果樹種植模式還不適應(yīng)，果樹地中耕施肥機(jī)械還有待研究。 上海首先邁出了這一步，20世紀(jì)80年代上海在計(jì)算機(jī)指導(dǎo)下的測土施肥機(jī)俱進(jìn)研究，并且在生產(chǎn)上取得了良好的效果。90年代后開始對(duì)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)大量投資，國內(nèi)在引進(jìn)消化吸收國外的研究成果的基礎(chǔ)上研究探討適合我們中國國情的施肥機(jī)器，并且很快取得成效在實(shí)踐上展開了應(yīng)用，就目前來說我國的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)機(jī)械主要使用的是GPS定位土壤取樣化驗(yàn)、利用地理信息系統(tǒng)產(chǎn)生各種信息，從而反饋到控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)施肥量和種類，最有代表性的要說利用GPS進(jìn)行直線作業(yè)導(dǎo)航自動(dòng)控制的黑龍江墾區(qū)大西江農(nóng)場的約翰迪爾變量施肥播種機(jī)，此施肥播種機(jī)也能代表我國的先進(jìn)水平上海的某所大學(xué)也研制出了我國第一臺(tái)適合南方地區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)和耕作環(huán)境特點(diǎn)的基于GPS/GIS/GPRS的智能變量施肥、播種、旋耕復(fù)合機(jī)。突破了國際上變量施肥機(jī)依賴處方的瓶頸，實(shí)現(xiàn)了智能變量、人工自動(dòng)適應(yīng)變量的多模式下的變量施肥作業(yè)。 吉林某大學(xué)也研制出來了2SF-2型變量深施肥機(jī)，并且完成了手動(dòng)和自動(dòng)控制兩種操作方式的實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，此施肥機(jī)能夠完成他的設(shè)計(jì)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)作業(yè)，應(yīng)用最廣泛的還是數(shù)北京農(nóng)林科學(xué)院農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心研制的2F-VRT1變量施肥機(jī)、1GG-VRT1旋耕變量施肥機(jī)，該設(shè)備主要根據(jù)用戶設(shè)置施肥量或上位控制計(jì)算機(jī)處方施肥量，實(shí)時(shí)GPS位置信號(hào)及作業(yè)行走速度信號(hào)，該機(jī)也支持手動(dòng)和自動(dòng)兩種操作方式，目前該機(jī)的應(yīng)用也已經(jīng)開始推廣了，主要推廣地還是在北京、建設(shè)兵團(tuán)。上海等等。我國的農(nóng)機(jī)具的研究相對(duì)于國外發(fā)達(dá)國家來說起步比較晚，目前還和發(fā)達(dá)國家有很大的差距，這些差距體現(xiàn)在我國的田間作業(yè)圖層與農(nóng)具的借口軟件信息技術(shù)不過硬，缺乏統(tǒng)一的農(nóng)業(yè)信息標(biāo)準(zhǔn)和資源共享機(jī)制，農(nóng)機(jī)作業(yè)現(xiàn)在還沒有實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，機(jī)械制造成本高農(nóng)民難以接受、所以推廣起來有非常大的難度。所以我國應(yīng)該開展適合我國國情的精確施肥研究和實(shí)踐。從我國各個(gè)地區(qū)的農(nóng)業(yè)現(xiàn)實(shí)出發(fā)，考慮各個(gè)地方的發(fā)展不均衡性實(shí)現(xiàn)提高我國機(jī)械化農(nóng)業(yè)作業(yè)的大范圍化，而且我們應(yīng)該開發(fā)一些省時(shí)、省力、省工、結(jié)構(gòu)簡單、實(shí)用性好、使用壽命長的肥料施用器，為我國農(nóng)民的田間耕作創(chuàng)造好的設(shè)備基礎(chǔ)。 2.3 本課題的研究內(nèi)容 本設(shè)計(jì)的任務(wù)是對(duì)固態(tài)肥料強(qiáng)制施肥機(jī)設(shè)計(jì)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，完成關(guān)鍵部件參數(shù)選型及關(guān)鍵零部件校核，包括對(duì)動(dòng)力選型、工作部件結(jié)構(gòu)、傳動(dòng)系統(tǒng)等進(jìn)行規(guī)范設(shè)計(jì)。通過該設(shè)計(jì)過程是學(xué)生總個(gè)運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)和技能，在實(shí)踐中提高分析、解決工程實(shí)際問題的能力，拓展學(xué)生的知識(shí)領(lǐng)域，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的能力。該課題不僅需要涉及機(jī)械結(jié)構(gòu)和機(jī)構(gòu)，還需要涉及到自動(dòng)化裝配等問題。該課題設(shè)計(jì)到設(shè)計(jì)、繪圖、控制等各方面的知識(shí)，可以培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決具體工程項(xiàng)目的能力。 2.3.1 技術(shù)要求 本設(shè)計(jì)的任務(wù)是固態(tài)肥料強(qiáng)制施肥機(jī)的設(shè)計(jì)，完成關(guān)鍵部件參數(shù)選型，包括對(duì)動(dòng)力的選型、排肥裝置、傳動(dòng)系統(tǒng)等進(jìn)行規(guī)范設(shè)計(jì)。 1.主要技術(shù)參數(shù)： ①配套動(dòng)力：55kw（拖拉機(jī)動(dòng)力輸出）; ②工作效率：4-5畝/h； ③整機(jī)重量：≤50kg。 2.基本要求： 1）所設(shè)計(jì)的固態(tài)肥料強(qiáng)制施肥機(jī)應(yīng)具有以下特點(diǎn)： ①結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，可以適應(yīng)不同類型固態(tài)肥料的施肥作業(yè)； ②施肥作業(yè)時(shí)工作性能穩(wěn)定，排肥均勻，排量穩(wěn)定可調(diào)，不堵塞，整機(jī)達(dá)到主要技術(shù)參數(shù)的要求。 2）需要提交的（電子）文稿： （1）完成3張A0圖（折合），并要求利用計(jì)算機(jī)繪圖軟件繪出裝配原理圖及各零部件圖，正稿電子文檔各一份； （2）撰寫不少于10000字設(shè)計(jì)說明書，提交草稿、正稿、正稿電子文檔各一份。要求計(jì)算合理、數(shù)據(jù)可靠，格式按湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）的規(guī)定； （3）設(shè)計(jì)說明書的內(nèi)容包括：①課題的目的和意義；②研究的主要內(nèi)容；③整體方案的確定；④主要零、部件的選擇和設(shè)計(jì)；⑤工作過程分析與計(jì)算：⑥重要零、部件的計(jì)算與校核；⑦參考文獻(xiàn)；⑧致謝。 第三章 固態(tài)肥料強(qiáng)制施肥機(jī)整體方案的確定 3.1 施肥機(jī)的分類 目前用于中耕作物精密播種上的排肥器形式較多，主要有水平星輪式、槽輪式、轉(zhuǎn)盤刮刀式、攪龍式、擺斗式和振動(dòng)式等。其中槽輪式排肥器只能排施晶體狀化肥和復(fù)合肥料，轉(zhuǎn)盤刮刀式、攪龍式水平星輪式排肥器能排施晶狀化肥、復(fù)合顆粒肥和干燥粉狀化肥；而振動(dòng)式和擺斗式排肥器除了能排施上述肥料外，還能排施易潮解的粉狀化肥（如碳酸氫銨等），但含水率超過一定范圍后排肥質(zhì)量變差。 （1）水平星輪式排肥器 主要工作部件為繞垂直軸轉(zhuǎn)動(dòng)的水平星輪，工作時(shí)，通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)排肥星輪轉(zhuǎn)動(dòng)，肥箱內(nèi)的肥料被星輪齒槽及星輪表面帶動(dòng)，經(jīng)肥量調(diào)節(jié)活門后，輸送到橢圓形的排肥口，肥料靠自重或打肥錘的作用落入輸肥管內(nèi)。常采用相鄰兩個(gè)星輪對(duì)轉(zhuǎn)以消除肥料架空和錐齒輪的軸向力。 該排肥器的肥箱底部裝有活頁式鉸鏈，箱底可以打開，便于消除殘存的化肥；星輪的拆卸也很方便：排肥量的調(diào)節(jié)可以通過調(diào)節(jié)手柄改變排肥活門的開度來實(shí)觀。該排肥器適合排晶狀化肥和復(fù)合顆粒肥，還可以排施干燥粉狀化肥。排施含水量高的粉狀化肥時(shí)，排肥星輪被化肥粘結(jié)，易發(fā)生架空和堵塞。主要用于谷物條播機(jī)上。 圖3-1 星輪式排肥器 1活門軸 2 擋肥板 3 排肥活門 4 導(dǎo)肥板 5 星輪 6 大錐齒輪 7 活動(dòng)箱底 8箱底排鉤 9 小錐齒輪 10 排肥軸 11 軸銷 12 輸鏈軸 13 鉸鏈軸 14彈簧 15 排肥器支座 （2）外槽輪式排肥器 其主要工作部件槽輪工作過程類似于外槽輪式排種器，還可以把它換成釘齒輪，其工作原理相同。釘輪式排肥器用于排施流動(dòng)性較好的顆?；蕰r(shí)，排肥穩(wěn)定性與均勻性都較好；其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較簡單，適用于排流動(dòng)性好的松散化肥和復(fù)合粒肥。排粉狀及潮濕的化肥時(shí)，易出現(xiàn)架空和斷條等現(xiàn)象，且槽輪易被肥料粘附而堵塞，失去排肥能力。 圖3-2 外槽輪式排肥器 1 肥料箱 2 活門插板 3 槽輪 4 導(dǎo)肥管 5 凹形底板 （3）螺旋式排肥器 工作時(shí)螺旋回轉(zhuǎn)，將肥料推入排肥管。排肥螺旋葉片有普通形、中空形和鋼絲彈簧形三種。葉片式施肥量大，但對(duì)肥料壓實(shí)作用亦大，只適于排施粒狀及干燥的粉狀化肥，對(duì)吸水性強(qiáng)、松散性差的化肥，肥料易架空、葉片易粘結(jié)化肥而無法工作。中空葉片對(duì)肥料壓實(shí)作用較小、施肥量較葉片式均勻，其它特點(diǎn)與葉片式相同。鋼絲彈簧式不易被肥料粘附，排施潮濕肥料的能力較前兩種強(qiáng)，但對(duì)吸水性很強(qiáng)而松散性較差的化肥如碳銨、粉狀過磷酸鈣、磷礦粉等的適應(yīng)性仍然較差。在排肥量小時(shí)，螺旋式排肥器的排肥均勻性都比較差。對(duì)于大批量的排肥量時(shí)，效率高并且鋼絲彈簧式不易被肥料粘附，排施潮濕肥料的能力強(qiáng)。 圖3-3 螺旋式排肥器 1 插板 2 箱底 3 排肥管 4 排肥螺旋 5 排肥軸 6 鏈輪7 隔板 8 肥箱 （4）水平刮板式排肥器 此排肥器是為我國解決碳酸氫銨排施問題而研制的一種排肥器。它的基本特征是由在水平面旋轉(zhuǎn)的曲面刮板或彈擊別板將化肥排出。其優(yōu)點(diǎn)是能可靠地排碳酸氫銨等流動(dòng)性差的化肥，排肥穩(wěn)定性較好；缺點(diǎn)是排肥阻力較大和不適于流動(dòng)件好的顆粒狀化肥。 圖3-4 水平刮板是排肥器 1 肥料箱 2 導(dǎo)肥錐體 3 攪拌器 4 排肥刮板 5 彈擊器 6 排肥量調(diào)節(jié)盤 7 清潔桿 8 清肥桿傳動(dòng)齒輪 9 排肥口 10 排肥口調(diào)節(jié)插板 11 導(dǎo)肥管 （5）攪—撥輪式排肥器 攪刀—波輪式排肥器是一種通用性排肥器。它的肥箱內(nèi)裝有攪肥刀，在排肥口下方裝有撥肥輪。其突出特點(diǎn)是能有效地消除肥料的“架空”，可靠地排施含水量很大的碳酸氫銨。當(dāng)肥料吸濕后別的排肥器無法排出時(shí)，這種排肥器能有效地工作。這種排肥器結(jié)構(gòu)簡單，排肥工藝過程簡單，供排關(guān)系協(xié)調(diào)、通暢。排肥穩(wěn)定性勺均勻性良好，并可通用于排施顆粒狀化肥，還可用于播種玉米、大豆與機(jī)械脫絨棉籽。缺點(diǎn)是清肥不便，工作阻力大，作為雙行或單行追肥機(jī)比較合適，不適合在多行谷物條播機(jī)上做做排肥部件。 圖3-5 攪刀-撥輪式排肥器 1 肥箱 2 密封膠墊 3 撥肥輪 4 活門 5 排肥門 6 攪刀 7 攪刀筒 8 喂肥葉片 （6）振動(dòng)式排肥器 由肥箱、振動(dòng)板、振動(dòng)凸輪等組成。工作時(shí)，凸輪使振動(dòng)板不斷振動(dòng)，使化肥在肥箱內(nèi)循環(huán)運(yùn)動(dòng)，可消除肥箱內(nèi)化肥的“架空”。并使之沿振動(dòng)板斜面下滑，經(jīng)排肥口排出。排肥量大小用調(diào)節(jié)板調(diào)節(jié)，對(duì)流動(dòng)性較好的化肥，可更換調(diào)節(jié)板。由于振動(dòng)關(guān)系，肥料排量受肥箱內(nèi)肥料多少、肥料密度、粘結(jié)力等的影響較大，排肥量的穩(wěn)定性和均勻性較差。現(xiàn)用的振動(dòng)式排肥器上，振動(dòng)板傾角為600、振幅18mm、頻率250次／分。 圖3-6 振動(dòng)式排肥器 1 肥箱 2 鉸鏈 3 振動(dòng)板 4 肥量調(diào)節(jié)板 5 振動(dòng)輪 6 排肥螺旋 7 導(dǎo)肥管8 排肥孔 3.5 施肥機(jī)總體方案的設(shè)計(jì) 為確保整個(gè)設(shè)計(jì)過程井然有序的進(jìn)行，本課題將按照以下設(shè)計(jì)方法一步一步的進(jìn)行展開：通過市場調(diào)查和網(wǎng)絡(luò)調(diào)查，進(jìn)行資料收集，了解目前播肥中國內(nèi)外的現(xiàn)狀，并運(yùn)用缺點(diǎn)分析法分析現(xiàn)有產(chǎn)品的缺點(diǎn)和不足，以便在以后的設(shè)計(jì)中盡量避免。 篩選出其中的較優(yōu)方案，并對(duì)較優(yōu)方案做進(jìn)一步的細(xì)節(jié)完善和修改，繪制出最終效果圖。運(yùn)用形態(tài)分析法和綜合分析法對(duì)草圖進(jìn)行篩選，得出最終可行方案對(duì)其最終結(jié)果進(jìn)行修改和完善。 本次設(shè)計(jì)采用的是螺旋式播肥器，工作時(shí)螺旋回轉(zhuǎn)，將肥料推入排肥管。排肥螺旋葉片有普通形、中空形和鋼絲彈簧形三種。葉片式施肥量大，但對(duì)肥料壓實(shí)作用亦大，只適于排施粒狀及干燥的粉狀化肥，對(duì)吸水性強(qiáng)、松散性差的化肥，肥料易架空、葉片易粘結(jié)化肥而無法工作。中空葉片對(duì)肥料壓實(shí)作用較小、施肥量較葉片式均勻，其它特點(diǎn)與葉片式相同。鋼絲彈簧式不易被肥料粘附，排施潮濕肥料的能力較前兩種強(qiáng)，但對(duì)吸水性很強(qiáng)而松散性較差的化肥如碳銨、粉狀過磷酸鈣、磷礦粉等的適應(yīng)性仍然較差。在排肥量小時(shí)，螺旋式排肥器的排肥均勻性都比較差。對(duì)于大批量的排肥量時(shí)，效率高并且鋼絲彈簧式不易被肥料粘附，排施潮濕肥料的能力強(qiáng)。如圖3所示： 圖3：固態(tài)肥料強(qiáng)制施肥機(jī)方案 第四章 固態(tài)肥料強(qiáng)制施肥機(jī)關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì) 4.1驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選擇 4.1.1 功率的計(jì)算 固態(tài)肥料強(qiáng)制施肥機(jī)在滿足工作要求和性能的情況下，優(yōu)先選擇鏈傳動(dòng)，可以降低成本，節(jié)約能源。根據(jù)技術(shù)要求，施肥機(jī)選用四級(jí)單相電動(dòng)機(jī)，同步轉(zhuǎn)速為1500r/min,可滿足使用方便，操作簡單的要求。 首先計(jì)算工作機(jī)所需輸入功率Pw： 式中，F(xiàn)——播肥阻力，，取最大值F=75N； 揉搓阻力系數(shù)，f=0.5; n——速度（r/min），n=200-220，此處取220r/min; ——半徑，取0.55m。 傳動(dòng)裝置總效率： 式中，——傳動(dòng)效率，由參考文獻(xiàn)[1]P94頁表10-2，； ——軸承傳動(dòng)效率，由參考文獻(xiàn)[1]P94頁表10-2，。 則所需電動(dòng)機(jī)輸出功率： 4.1.2 電動(dòng)機(jī)的選擇 （1）電動(dòng)機(jī)功率的選擇。選擇電動(dòng)機(jī)包括選擇電動(dòng)機(jī)的類型、結(jié)構(gòu)、功率、轉(zhuǎn)速和型號(hào)。在工業(yè)上一般采用三相交流電動(dòng)機(jī)，Y系列三相交流異步電動(dòng)機(jī)由于具有結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉、維護(hù)方便等特點(diǎn)，故一般應(yīng)優(yōu)先考慮。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和啟動(dòng)力矩較小時(shí)，可選用Y系列三相交流異步電動(dòng)機(jī)，在經(jīng)常啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)、間歇或短時(shí)工作的場合，要求電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小和過載能力大，應(yīng)選用YZ和YZR系列三相交流異步電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)有開啟式、防護(hù)式、封閉式、防爆式[22]。在此可選用封閉式的電動(dòng)機(jī)。所以選用Y系列全封閉式籠型三相異步電動(dòng)機(jī)。選擇原則：功率選的過小，不能保證工作機(jī)的正常工作或使電動(dòng)機(jī)長期過載而過早損壞；功率選的過大，則電動(dòng)機(jī)價(jià)格高，且常不在滿載下運(yùn)行，功率因素很低，造成浪費(fèi)。對(duì)于長期連續(xù)工作負(fù)荷較穩(wěn)定的負(fù)載機(jī)械，可根據(jù)電動(dòng)機(jī)所需要的功率來選擇，選擇時(shí)應(yīng)使電動(dòng)機(jī)的額定功率PN稍大于電動(dòng)機(jī)的所需功率。選電動(dòng)機(jī)的額定功率為2.2kw。結(jié)合電動(dòng)機(jī)選同步轉(zhuǎn)速1500r/min，易知應(yīng)選電機(jī)型號(hào)為Y100L1-4。其參數(shù)為額定功率2.2KW，同步轉(zhuǎn)速1500r/min，滿載轉(zhuǎn)速1340r/min。 （2）確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。同一功率的異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速有3000r/min、1500 r/min、1000 r/min和750 r/min四種。一般來說，電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速高，磁極對(duì)數(shù)少，輪廓尺寸小、價(jià)格低；反之，轉(zhuǎn)速愈低，外輪廓尺寸愈大，價(jià)格愈高。由于工作機(jī)毛刷滾筒的轉(zhuǎn)速很低，所以不易選用高速電動(dòng)機(jī)，一般應(yīng)選擇同步轉(zhuǎn)速為1500或1000 r/min 的電動(dòng)機(jī)。 （3）電動(dòng)機(jī)的型號(hào)的確定。根據(jù)所要求的的轉(zhuǎn)速和功率選擇Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)，由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊查得可選用電動(dòng)機(jī)Y100L1-4，功率2.2kw，轉(zhuǎn)速1500r/min。因?yàn)楣ぷ鳝h(huán)境，如果不加防護(hù)，水有可能進(jìn)入電動(dòng)機(jī)中導(dǎo)致電機(jī)短路而燒壞，于是在設(shè)計(jì)中選擇電機(jī)的防護(hù)等級(jí)為IP44，選取的電機(jī)型號(hào)為Y100L1-4。 4.2 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 牽引力的計(jì)算張力計(jì)算 牽引力的計(jì)算張力 式中：——牽引鏈的計(jì)算張力。 而， 所以代入式(3-16)得： 則每一根鏈條上的計(jì)算張力為： 故試取的鏈條合適。 最大驅(qū)動(dòng)力計(jì)算 最大驅(qū)動(dòng)力 式中：——最大張緊力； ——選用的電動(dòng)機(jī)額定功率； ——電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)力矩和額定力矩的比例系數(shù)，可從所選電動(dòng)機(jī)樣本中查到。 各參數(shù)值為：N=3KW，，，V=0.2m/s，。 故代入式(3-17)得： 鏈條的最大承載能力為： 此時(shí)的安全系數(shù)為 符合要求 制動(dòng)力矩的計(jì)算 式中：——制動(dòng)力矩； ——輸送線路中，運(yùn)行阻力可能減少的系數(shù)，一般??； ——物料提升的高度總和； ——驅(qū)動(dòng)鏈輪的圓周力； ——驅(qū)動(dòng)鏈輪的分度圓直徑； ——驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的效率，取。 各參數(shù)值為：；；（因?yàn)閆=6，）；； 則代入式得： (負(fù)號(hào)表示力矩方向) 張緊力的計(jì)算 式中：——張緊力； ——張緊鏈輪上牽引鏈饒入點(diǎn)的張力； ——張緊鏈輪上牽引力饒出點(diǎn)的張力； ——張緊裝置的滑快移動(dòng)阻力,而。 式中：——阻力系數(shù)，由于裝置在滑軌上，由此??； ——包括軸和鏈輪在內(nèi)的張緊裝置的重量。 故 代入式得： 齒槽中心分離量：（用于機(jī)加工齒） 齒溝圓角半徑： 壓力角（作用角）： 取 齒溝角： 取 齒廓工作段： 4.3排肥裝置的設(shè)計(jì) 根據(jù)固態(tài)肥料的特點(diǎn)，為了保證定量穩(wěn)定不堵塞的輸送肥料，排肥裝置采用螺旋輸送，設(shè)計(jì)一個(gè)等螺距、等直徑、螺旋面升角為口的單頭絞龍。絞龍旋轉(zhuǎn)時(shí)對(duì)有機(jī)肥進(jìn)行剪切攪拌，同時(shí)上絞龍向下輸肥，防止肥料擁堵和架空。出肥口設(shè)計(jì)在箱體后部，實(shí)現(xiàn)施肥。 螺旋輸送結(jié)構(gòu)的原理是：當(dāng)螺旋軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于物料的重力及其與槽體壁所產(chǎn)生的摩擦力，使物料只能在葉片的推送下沿著輸送機(jī)的槽底向前移動(dòng)，其情況好像不能旋轉(zhuǎn)的螺母沿著旋轉(zhuǎn)的螺桿作平移運(yùn)動(dòng)一樣。物料在中間軸承的運(yùn)移，則是依靠后面前進(jìn)著的物料的推力。所以，物料在輸送機(jī)中的運(yùn)送，完全是一種滑移運(yùn)動(dòng)。為了使螺旋軸處于較為有利的受拉狀態(tài)，一般都將驅(qū)動(dòng)裝置和卸料口安放在輸送機(jī)的同一端，而把進(jìn)料口盡量放在另一端的尾部附近。 旋轉(zhuǎn)的螺旋葉片將物料推移而進(jìn)行輸送，使物料不與螺旋輸送機(jī)葉片一起旋轉(zhuǎn)的力是物料自身重量和螺旋輸送機(jī)機(jī)殼對(duì)物料的摩擦阻力。 4.3.1材料選擇 螺旋軸的材料根據(jù)使用場合不同，可采用碳素鋼、合金鋼、不銹鋼、灰鑄鐵、青銅、高分子聚合物等材質(zhì)制造。對(duì)各種材料的性能、價(jià)格等因素對(duì)比，采用碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235的空心軸制成，既能滿足強(qiáng)度、剛度等性能要求，還可以降低制造成本，減少螺旋軸的自重，所以螺旋軸采用Q235，螺旋葉片采用碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235制造，既能滿足絞龍的性能要求，制造成本經(jīng)濟(jì)合理。 4.3.2螺旋直徑的確定 計(jì)算得出D=17mm，查標(biāo)準(zhǔn)D取20mm。 4.3.4螺距確定 螺距不僅決定著螺旋升角，還決定在一定填充系數(shù)下物料運(yùn)行的滑移面，所以螺距的大小直接影響著物料輸送過程。輸肥量Q和直徑D一定時(shí)，螺距改變，物料運(yùn)動(dòng)的滑移面隨著改變，這將導(dǎo)致物料運(yùn)動(dòng)速度分布的變化。確定最合理的螺距，應(yīng)滿足螺旋面與物料的摩擦關(guān)系以及速度各分量間的適當(dāng)分布關(guān)系兩個(gè)條件。通常依據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式S=k。D，k，為螺距與絞龍直徑之比，一般取k=4。當(dāng)D=20mm時(shí)，S=8mm。 4.4 聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)校核 本次設(shè)計(jì)的聯(lián)軸器如圖4.3所示： 圖4-2：聯(lián)軸器零件圖 聯(lián)軸器長度為150mm ； 許用應(yīng)力 用插入法查得： 許用應(yīng)力值 應(yīng)力校正系數(shù) 當(dāng)量彎矩 設(shè)計(jì)的最小直徑 聯(lián)軸器直徑 ； 驗(yàn)算合格。 4.5 聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核 4.5.1 聯(lián)軸器強(qiáng)度計(jì)算 式中：——聯(lián)軸器的均布載荷； ——力； ——寬度。 式中： ——均布載荷； ——反力； ——長度 式中： ——前后均布載荷 式中： ——平面上附加的均布力矩 按扭轉(zhuǎn)條件計(jì)算Ⅰ－Ⅰ截面的強(qiáng)度 因此Ⅰ－Ⅰ截面安全。 按彎扭合成條件計(jì)算Ⅳ－Ⅳ截面 因此截面安全。 4.5.2 聯(lián)軸器的疲勞強(qiáng)度校核 Ⅰ截面直徑最小，且有應(yīng)力集中；Ⅱ截面為連接處，由于直徑發(fā)生實(shí)然變化，產(chǎn)生明顯的應(yīng)力集中；由于直徑最大且無應(yīng)力集中，故不必對(duì)其他地方處進(jìn)行校核，而只需對(duì)Ⅰ、Ⅱ截面進(jìn)行校核。 截面Ⅰ右側(cè) 因?yàn)棰窠孛媸芘ぞ刈饔?，所? 由于變化形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)由表查取。因，，經(jīng)插值后可查得 軸的材料的敏性系數(shù)為 有效應(yīng)力集中系數(shù)為 尺寸系數(shù) 表面質(zhì)量系數(shù)為 處未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即，則得綜合系數(shù)值為 取 計(jì)算安全系數(shù) 可知其安全。 截面Ⅱ左側(cè) 彎曲應(yīng)力 所以 ， 扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 所以 由于軸徑變化形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)因，，經(jīng)插值后可查得 ， 軸的材料的敏性系數(shù)為 ， 有效應(yīng)力集中系數(shù)為 尺寸系數(shù) 尺寸系數(shù) 表面質(zhì)量系數(shù)為 此處未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即，則得綜合系數(shù)值為 取 ， 計(jì)算系數(shù)值 故安全。 4.5.3 聯(lián)軸器的接觸應(yīng)力校核 最大壓應(yīng)力 式中：——均布載荷； ——接觸區(qū)寬度的一半。 式中：——模數(shù)； ——半徑； ——半徑。 所以 4.6 軸承的選擇和潤滑及其壽命計(jì)算 軸承的選擇要考慮一下幾個(gè)因素： （1）載荷的方向、大小和性質(zhì) 向心軸承主要承受徑向載荷，推力軸承主要承受軸向載荷。當(dāng)滾動(dòng)軸承同時(shí)承受徑向和軸向載荷時(shí)，可選用角接觸球軸承、圓錐滾子軸承；當(dāng)軸向載荷較小時(shí)可選用深溝球軸承。角接觸球軸承和圓錐滾子軸承需成對(duì)安裝使用，一般滾子軸承比球軸承的承載能力大，且承受沖擊載荷的能力強(qiáng)。載荷的方向同時(shí)來自軸向和徑向兩個(gè)方向，而且軸向載荷與徑向載荷相比徑向載荷要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于軸向載荷。 （2）轉(zhuǎn)速 一般軸承的工作轉(zhuǎn)速應(yīng)低于極限轉(zhuǎn)速。深溝球軸承、角接觸軸承和圓柱滾子軸承的極限轉(zhuǎn)速較高，適用于高速運(yùn)轉(zhuǎn)場合。推力軸承的極限轉(zhuǎn)速較低。 （3）支撐限位要求 固定支承限制兩個(gè)方向的軸向位移，可選用能承受雙向軸向載荷的軸承；單向限位支承可選用能承受單方向軸向載荷的軸承；游動(dòng)支承軸向不限位，可選用內(nèi)、外圈不可分離的向心支承。 （4）調(diào)心性能 當(dāng)兩個(gè)軸承座孔同軸度不能保證或軸的撓度較大時(shí)，應(yīng)選用調(diào)心性能好的調(diào)心球軸承和調(diào)心滾子軸承。 （5）剛度要求 一般滾子軸承的剛度大，球軸承的的剛度小。角接觸球軸承、圓錐滾子軸承采用預(yù)緊方法可以提高支承的剛度。軸的徑向負(fù)荷較大，有來自滾筒、原料和水的壓力共同作用，對(duì)軸承的剛度要求較高，并要能承受一定沖擊力，圓錐滾子軸承采用預(yù)緊方法可以提高支承的剛度。根據(jù)計(jì)算出的軸的尺寸，可從《機(jī)械傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)手冊》的圓錐滾子軸承尺寸與性能參數(shù)表中選擇。所以，選擇6206型號(hào)軸承。 對(duì)于選用的軸承需要進(jìn)行可靠度和疲勞壽命的校核。 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》可知，先計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷，載荷分為軸向和徑向，但此軸為水平放置，軸向力可以忽略不計(jì)，所以只受徑向力。 當(dāng)量動(dòng)載荷的公式： 式中： —當(dāng)量動(dòng)載荷，N —徑向載荷，N； —軸向載荷，N； X、Y—徑向動(dòng)載荷系數(shù)和軸向動(dòng)載荷系數(shù)。 所以根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》中表18.7可得本設(shè)計(jì)的當(dāng)量動(dòng)載荷的X和Y分別為1和0。將數(shù)據(jù)代入得， 所以圓錐滾子軸承的基本額定壽命計(jì)算根據(jù)公式[21]： 式中： —當(dāng)量動(dòng)載荷，N； —基本額定壽命，常以106r為單位； ε—壽命指數(shù)，球軸承，滾子軸承。 若軸承的工作轉(zhuǎn)速為 r/min，可求出以小時(shí)為單位的基本額定壽命公式： 代入數(shù)據(jù)得， = 應(yīng)取。為軸承的預(yù)期使用壽命。 由于本設(shè)備使用于毛刷與水混合時(shí)的清洗過程，而且毛刷滾筒要連續(xù)工作不可能手工潤滑雖然轉(zhuǎn)速很低但長時(shí)間工作也會(huì)使內(nèi)部溫度升高，所以要選擇耐水和耐熱的油脂潤滑。查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊》表7—2知，可選用的性能比較好的通用鋰基潤滑脂（GB/T 7324—1994）。由于工作機(jī)的轉(zhuǎn)速低，所以溫度在100°C以下，所以根據(jù)《機(jī)械傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)手冊》表30—2得，軸承座的密封可采用墊密封的材料為天然橡膠的橡膠墊片。 第五章 結(jié) 論 通過這次固態(tài)肥料強(qiáng)制施肥機(jī)的設(shè)計(jì)，我認(rèn)識(shí)到了單純的理論知識(shí)學(xué)習(xí)和實(shí)際設(shè)計(jì)之間的差距。 通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)既鍛煉了我的綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，解決實(shí)際應(yīng)用問題的能力，同時(shí)也提高我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計(jì)手冊、設(shè)計(jì) 規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力的水平，而且通過對(duì)整體的掌控，對(duì)局部的取舍，以及對(duì)細(xì)節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗(yàn)得到了豐富，并且使我的毅力，意志力以及耐力都得到了不同程度的提高。這些都是我希望得到的 也是畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的所在。雖然畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容繁多，過程繁瑣，但我的收獲也是非常的多。各種設(shè)計(jì)方案的適用條件，各種零部件的選用標(biāo)準(zhǔn)，我都是隨著設(shè)計(jì)的不斷深入而不斷熟悉并學(xué)會(huì)應(yīng)用的。從畢業(yè)設(shè)計(jì)中學(xué)來的這些寶貴的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，必然會(huì)讓我在未來的工作學(xué)習(xí)中表現(xiàn)出更高的應(yīng)變能力，更強(qiáng)的溝通力和理解力。 本次設(shè)計(jì)參考了許多資料，吸取了其優(yōu)點(diǎn)，并在考慮我國實(shí)際的基礎(chǔ)上完成了固態(tài)肥料強(qiáng)制施肥機(jī)的設(shè)計(jì)，表達(dá)了自己的設(shè)計(jì)思想，完成了設(shè)計(jì)任務(wù)。但是由于缺乏生產(chǎn)和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，問題一定很多，這些都需要老師改正，使之更合乎生產(chǎn)實(shí)際。 參考文獻(xiàn) [1] 許劍平，謝宇峰，徐濤.國內(nèi)外播種機(jī)械的技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J];農(nóng)機(jī)化研 究;2011年02期 [2]中國農(nóng)機(jī)院編，農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(上冊) [M]，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1988 [3]中國農(nóng)業(yè)百科全書(農(nóng)業(yè)機(jī)械化卷) [M]，北京：農(nóng)業(yè)出版社，1992 [4]張波屏，播種機(jī)械設(shè)計(jì)原理[M]，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1982 [5] 李建華. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)[M]. 北京：中國農(nóng)業(yè)出版社 ，2002: 34-40. [6] 卜炎. 實(shí)用軸承技術(shù)手冊[M]，機(jī)械工業(yè)出版社，2004: 21-33. [7] 黃成楠.我國施肥機(jī)械的現(xiàn)狀與發(fā)展戰(zhàn)略[J].中國包裝工業(yè),1998(10):6-8. [8] ASME Y14.5M-1994 Geometric Dimensioning and tolerancing.，2007: 24-19. [9] 紀(jì)名剛. 機(jī)械設(shè)計(jì)[M].第七版. 北京：高等教育出版社，2001: 76-98. [10] 征渙文. 機(jī)械制造工藝[M].北京：高等教育出版社，2001: 77-79. [11] 趙影. 電機(jī)與電力拖動(dòng)[M]，國防工業(yè)出版社，2006：12-14. [12] 郭慶文. 農(nóng)業(yè)動(dòng)力學(xué)[M]. 上海：上海交通大出版社，1992: 12-17. [13] 尤德同,周重益.全自動(dòng)施肥機(jī)微機(jī)控制系統(tǒng)[J].機(jī)械制造與自動(dòng)化,1993(4):37-39. [14] 金續(xù)曾. 電機(jī)電氣控制線路圖冊[M]，水利電力出版社，2007： 77-78. [15] 孫恒. 機(jī)械原理[M]. 北京：高等教育出版社，2001: 180-190. [16] 黃鶴汀. 機(jī)械制造技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997: 23-56. [17] 史迪芬. 實(shí)用構(gòu)思圖冊[M].石則昌譯，高等教育出版社，1998: 17-18. [18] 陳潤潔.包裝機(jī)械行業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量現(xiàn)狀分析及展望[J].包裝與食品機(jī)械,2004,22(1):23-28. [18] 濮良貴,紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)[M]. 北京：高等教育出版社，2006：62-373. [19] Kuehnle M R. Toroidal Drive Combines Concepts. Product Engineering. Aug. 1979：35-40. [20] 周兆祥. 農(nóng)業(yè)機(jī)械執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)手冊[M].黑龍江：黑龍江人民出版社, 2003: 2-7. [21] 徐學(xué)林. 互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)[M]. 長沙. 湖南大學(xué)出版社，2007: 90-92. [22] 呂林森. 新編公差原則與幾何精度設(shè)計(jì)[M].北京：國防工業(yè)出版社，2007: 21-22. [22] 劉鴻文. 材料力學(xué)（第三版 上冊）.北京：高等教育出版社，1992: 88-168. [24] 李文雙. 機(jī)械制造工程學(xué)[M].北京：黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社2003: 45-47. [25] 張淑娟,全蠟珍.畫法幾何與機(jī)械制圖[M]. 北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2007：1-55. [26] 成大先. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊[M]. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2004：23-42. [27] Orlow P. Fundamentals of Makchine Design. Moscow: Mir Pub. , 1987：23-25. [28] 吳宗澤. 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊[M].北京：高等教育出版社，2005: 68-80. 致 謝 37