螺旋式侧边施肥机的设计.docx

螺旋式侧边施肥机的设计摘要：中国要强，农业必须强。肥料是重要的农业生产基础，农业的持续稳定繁荣发展离不开肥料作为基础。随着农业经济的快速发展，大量农作物施肥成为了一大难题，目前，我国大部分地区仍然采用效率低下的人工撒肥方式，这种施肥方式不仅造成了肥料的浪费，而且造成了大面积的农村土地污染。而现有的农业施肥机械大都普遍存在：单工序作业、作业效率低、质量差灵活性较差。考虑到现实问题,因此设计螺旋式侧边施肥机具有重要意义。经过查询资料以及文献，针对适合农村的环境要求，决定设计一个工作效率为一小时一亩的小型施肥机，包含输送装置、传动装置以及对肥料箱的设计。选择V形肥箱，输送装置为螺旋输送装置，选择蓄电池作为动力来源。采用精密滚子链作为传动链条，其节距较短，经过计算，传动比为4,而传动轴直径则精确定义为100mmo该机可有效解决因肥料撒施而引发的大面积农村水土面源污染问题，并提高施肥工作效率，达到两侧同时施肥，而且安全性好，具有较大的可靠性。关键词：螺旋输送；施肥机；有机肥DesignofspiralsidefertilizerspreaderAbstract；ForChinatobestrong,agriculturemustbestrong.Fertilizerisanimportantagriculturalproductionfoundation,andthesustainable,stableandprosperousdevelopmentofagricultureisinseparablefromfertilizerasthefoundation.Withtherapiddevelopmentofagriculturaleconomy,alargenumberofcropsfertilizationhasbecomeamajorproblem,atpresent,mostofChina,sruralareasstilluseinefficientartificialfertilizationmethodfertilization,thisfertilizationmethodnotonlycausedfertilizerwaste,butalsocausedalargeareaofrurallandpollution.Mostoftheexistingagriculturalfertilizationmachineryiscommon:single-processoperation,lowoperationefficiency,poorqualityandpoorflexibility.Consideringtherealproblems,itisofgreatsignificancetodesignaspiralsidefertilizerspreader.inquiringaboutdataandliterature,inviewoftheenvironmentalrequirementssuitableforruralareas,itwasdecidedtodesignasmallfertilizerspreaderwithanefficiencyofonemuperhour,includingaconveyingdevice,atransmissiondeviceandthedesignofafertilizerbox.ChooseV-shapedfertilizerbox,theconveyingdeviceisascrewconveyingdevice,andthebatteryisselectedasthepowersource.Precisionrollerchainsareusedasthetransmissionchain,whichhasashortpitch,andaftercalculation,thetransmissionratiois4,whilethepropellershaftdiameterispreciselydefinedas100mm.Themachinecaneffectivelysolvetheproblemoflarge-scaleruralwaterandsoilnon-pointsourcepollutioncausedbyfertilizerspreading,andimprovetheefficiencyoffertilization,soastoachievefertilizationonbothsidesatthesametime,andhasgoodsafetyandgreatreliability.Keywords:screwconveyingfertilizer;organicfertilizer.1绪论1Ll研究目的及意义11.2 国内外施肥机研究现状1121国外施肥机研究现状11.2.2国内施肥机研究现状21.3 研究的主要内容和技术路线41.3.1 研究的主要内容41.3.2 研究的技术路线42螺旋式侧边施肥机的工作原理及整体设计52.1 螺旋式侧边施肥机的工作原理62.2 螺旋式侧边施肥机的整体设计62.2.1 设计要求62.2.2 肥料箱的设计62.2.3 动力来源的选择62.2.4 链传动的选择72.2.5 输送机构的选择72.3 式侧边施肥机输送装置的设计13.1 螺旋和螺旋叶片的选择13.2 螺旋直径的计算和螺旋输送量33.2.1 螺旋直径33.2.2 螺距的计算43.3 输送轴的设计4331输送轴的强度校核43.3.2刚度校核54.螺旋式侧边施肥机链传动装置的设计64.1 链传动的结构及优点64.2 链传动及链条的设计74.3 滚子链链轮的设计84.3.1 链轮齿形84.3.2 链轮基本参数的确定及运动分析8总结1参考文献1致谢1螺旋式侧边施肥机的设计1绪论1.l研究目的及意义据有关文献统计，从2017-2022年，我国粮食产量稳步提升从66161万公顷增加到了68652.8万吨，如表1-1所示我国各类农用化肥使用量每年的使用量也居高不下。表12017-2022年全国粮食播种面积、总产及单位面积产情况播种面积（千公顷）总产量（万吨）单位面积产量（公斤/公顷）全年粮食118332.168652.85801.7一、分季节1、夏粮26530.014740.35556.12、早稻4755.12812.35914.33、秋粮87047.051100.15870.4二、分品种1、谷物99268.863324.36379.1其中：稻谷29450.120849.57079.6小麦23518.513772.35856.0玉米43070.127720.36436.12、豆类11877.92351.01979.33、薯类7185.42977.44143.7注：1.根据甘肃、宁夏、新疆等部分地区小麦实际产量对全国夏粮数据进行了修正。2.此表中部分数据因四舍五入，分项数合计与全年数据略有差异。数据来源：国家统计局肥料对于农业的成功至关重要，他们的作用发决定了农业的发展。肥料的使用可以有效地保证农作物的持续生长，其中农业化肥有着高效的养分含量，增产效果显著的优点，因此在农业生产中广泛使用。而根据联合国粮农组织统计，化肥对提高农作物产量发挥了重要作用，其效果达到40%60%.在我国，这一效果也很显著，达到30%40%°截至现在，中国的化肥生产量和使用量位居世界前列。肥料的种类五花八门，但现在有机肥被人们所熟知，使用率越来越高，其他肥料逐渐被更高效安全的有机肥所取代。我国农民在制造和使用有机肥料有着悠久的历史和丰富的经验。在我国农业生产的日常生活中，一直都有着使用有机肥的来改良农田肥力，增加产量的事例，也正是因为一代代的使用，有了粮食才养育了我们中华民族的祖祖辈辈。现在的农村地区，大部分均为人工撒肥，如图1所示。不仅人工投入大，作业成本高，利用率还低对环境造成很大影响。图1农民人工撒肥至于现行施肥机器大都普遍存在：单工序作业、作业效率低、作业质量差、作业灵活性通过性差、功耗大等问题。随着我国科技水平的不断提升带动着农业机械化水平不断的提高，正因此在日常生产活动中使用小型农业机械的频率也随之提高，在农业领域国内农业机械化依旧存在些许漏洞，为了提高农业生产效率和农业生产绿色化，针对当下农业生产实际中出现的化肥污染情况和生物施肥设备体积庞大以及人力资源浪费的问题，设计一种新型的螺旋式侧边施肥机，与现有设备相比可以两行底肥同时作业，增加作业面积，大大缩小设备体积，解放人力。农作物的施肥是农民日常生产生活中开支最大的项目，因此，肥料投入量的多少以及肥料利用效率的如何都决定着农民的产能以及最后的收益。然而，目前我国很多地区大多数农民还是采取人工撒肥的方式施肥，这种施肥方式不仅施肥效率极低，且肥料施撒不均匀导致容易被雨水冲刷，是农村大面积的面源污染的罪魁祸首。目前国内农业部门已经非常重视化肥的使用，从2010年开始的十年，肥料的使用情况如表2所示，在农业生产中投入比重大，肥料已经成为农业生产不可缺少的元素，但是由于化肥本身固有的特性，具有肥效持续时间较短，极易挥发等缺点。表220102019年我国农用化肥施用折纯数据表（万吨）时间农用化肥施用折纯at数据来源：国家统计局1.2 国内外施肥机研究现状1.2.1 国外施肥机研究现状国外农业机械的起步较早，拥有着充分的技术积累和大量的实践经验，整体的农业机械发展水平要高于我们。由于国外大都是大农场经营制，所以国外农业机械化现在正多元发展，朝着大型化、复式化、精准化和自动化等方向发展。国外不仅不断在农机方向积极研发，同时也在对农业机械产生的危害进行了研究，比如机械振动给农机作业带来的环境问题进行研究。所以国外所生产的施肥机产品的特点也与国内不尽相同，国外的施肥机主要的研究的方向是完全保证施肥肥料的结构形状和相应的技术研究，国外新型施肥机已经广泛的采用了最新的传感器技术，对其施肥机每个肥料喷嘴的施肥量进行精准把控，在而一些化肥施肥机上几乎都采用了可以自动调整和控制施肥量的新型机构。多数西方国家经济发达，开展研究较早，从20世纪中期开始，便针对农业施肥器上的排肥器进行了大量实验性研究，而由于国外大都为平原地形，土地平坦且成片相连不分散，又因为国外人口稀少，所以人均耕地面积大都在国际平均水平之上，对大型农业机械的使用创造了优秀的先天利用条件，所以国外施肥机研制的方向主要为大型施肥机,可以适用于大片农农场的作业。国外起步较早，掌握的技术水平也较高，所以国外施肥机的发展速度很快，施肥作业的水平也处于较高的水平。西方国家在大量农村日常生活中不断的生产实践中的得到数据，进行统计分析，得出农业机械化的不断进步就能取得更多的经济效益，对此数据学家进行了仔细地分析估算，分析得出借助施肥工具可以对肥料进行更合理的施撒。截至最新的研究统计，欧美主要发达国家的施肥机械分为三种类型：离心式、气力式、重力式。2013年，在德国汉诺威的农业机械展览会上，展出了一种全新的全自动化操作的双圆盘喷肥机，该喷肥器可以精确地将不同种类的肥料分开施用，而且喷肥机的工作范围也比以往任何时候都要宽。新型肥肥机的传感器使用了微波型传感器，以及一台全自动控制的肥肥机，从多个角度确保了肥肥的准确性。根据数据显示国外施肥机的最大施肥作业宽度已达到51m,其施肥剂的肥料箱容量甚至可以达到不可思议的14000L,更令人惊讶的是在施肥作业时的行驶速度也比过去快了很多。图2双圆盘式施肥机美国约翰迪尔公司研制的固态肥料追肥机，肥料箱满载量为9T,为缩短肥料箱在施肥横向方向上的长度，采用了集中式排肥器，此机构可15行作物同时进行施肥作业，用气力作为输送方式，可保证肥料在机器幅宽内平稳的运输。该机型施肥作业幅宽达11.43m,施肥深度达14cm,施肥时施肥机的速度最快可以达到16kmh,施肥速率快、作业效率高，可以实现固、液态肥料联合施肥作业，结构集成度高，施肥效果好。美国约翰迪尔公司生产的另一种JD1910种肥机。该机使用了创新的高挠性机架设计，以带来了更强的耐久性和可靠性,促进了均匀的施肥深度和平滑的田地表面。田间工作时,与JD1820型播种机连接，采用电控无级变速方案播种施肥。但由于欧美发达国家多为大平原地区，其主要研发方向为大型中耕联合作业机和大型追肥机，因为我国国土面积大,土地资源多、种植地域较广，地形地势复杂，各地种植作物也存在较大差异，国外大型机械对我国农田适应性较差，不能较好的满足国内中耕追肥的需求。图3 JD1910种肥机图4 JD1820播种机1.2.2 国内施肥机研究现状国内农业机械化起步相对于国外较迟，起点较低，虽然发展速度很快在2022年全球施肥机市场规模就已经达34.64亿元（人民币），中国施肥机市场在全球市场上的占比为%o报告预测到2028年全球施肥机市场规模将达54.79亿元。目前国内生产中常见的施肥机械，大多数为传统的作业机械，缺少科学系统的设计研究，种类虽然多但是适应性较差，机械化施肥技术也是远远落后于国外，从使用方式到研究开发都有着较大差距。国内农业机械化龙头企业沃得的WD-2BFG-8/8-200旋播施肥机，一次作业实现旋耕、施肥、小麦播种及玉米播种，复式作业效率高，一次可实现旋耕、施肥、覆土、镇压多项农艺要求，可以调整施肥行距，还可实现在不同地区及不同田地环境作业，可实现垄播机沟播不同的播种要求。国内山区还大部分采用背负式电动撒肥机，需依靠人工背负作业，虽操作简捷方便，但由于肥箱容积和电频储存电量的限制，施肥效率低，劳动强度大。图5WD-2BFG-8/8-200旋播施肥机为此，南京农机化所研发了一款自走式撒肥机。可以大大降低人工施肥的成本。肖宏儒设计了一款新型螺旋施肥机，该机排肥器采用了与众不同的外槽轮排肥装置进行排肥，再通过立式的螺旋机构进行掘土开沟工作后进行施肥，以此来完成施肥工作，该机的掘土施肥带深度为35cm,宽度为41cm,作业范围大，覆盖范围为两个行距网。而石家庄农机公司生产的布谷3ZF-6中耕追肥机，采用一种新型的外部槽轮排肥器,利用自重将肥料通过输肥管道直接排放到挖出的沟槽中，可以吊挂在44-88kw的拖拉机上进行追肥。并且可以通过对不同工作部件的替换，来实现中耕(除草、破板结、深松)、追肥、培土、起垄、开沟等多种田间作业。该发明的追肥机械，可实现6行，行距可调，在耕作时可对不同类型的颗粒肥进行追肥，可通过调整排肥轮的有效排肥距离来调整排肥量，还可调整地轮的位置，使其在某一特定区域的排肥量达到所需的排肥量,适合华北、东北和西北地区的国有农庄和大中型农庄的追肥。图6布谷3ZF-6中耕追肥机图72BDB-6大豆变肥撒种机2BDB-6(HO)型大豆变肥撒种机是勃农兴达机器有限公司开发的一种新型变肥撒种机，它采用了一种以CPLD为基础的变肥装置，在工作过程中能够实时地获取机器的位置和运行速度信息，并能够依据机器的位置和运行速度，来调整排肥机的旋转速度，从而实现了对肥料用量的调整，并且具有很大的可调整范围。近年来，我国学者对各种类型的的施肥机都有着很多研究，其中有着很多针对基于重力直排技术的施肥机研究，但是由于起步晚、水平相较有些许缺陷，所以研究出来的实验品距离可以在实际生产生活中应用的合格农业机械还有着些许的漏洞l,01o山东农业大学自主研发设计一款自走式新型果园施肥机，该机的优点是集成度很高、整机尺寸较小、适合果园作业，作者使用控制电路对整车的行走系统进行了独特的设计，使得该施肥机自由度很高，可以自由行驶在果园中并依次进行作业。然而，该施肥机也有着不可避免的缺陷，因为设计原因，该车的升降系统只能采用碟刹制动，碟刹制动有较大缺陷,刹车片磨损大、需要定期更换，且碟刹不具有安全稳定性，如果使用不当可能引发不必要的事故。因此，为了满足日益增长的施肥需求，需要有新型的施肥机，所以研究一台可以在小区域中施肥的施肥机，刻不容缓。该机需要达到以下几个要求：能适应作物行距、精量控制施肥撒肥的均匀性、满足各种作物种植追肥的农艺要求山】。1.3 研究的主要内容和技术路线1.3.1 研究的主要内容随着中国社会经济和农村机械化程度的逐步发展,和谐可持续的发展生态农业是中国实现农村自动化的必须基础。目前,中国农业大部分采用的都是化学肥料（可以简称化肥）12,而有机肥则由于起步较晚,，所以施用量比较少。而化肥的使用有着明显缺点，例如不能够使土壤的肥力长期保持，而有机肥的使用却可以很大程度上的改善土壤肥力。并且国家政策现在也在大力扶持农业机械化的发展，因此研究先进的有机肥施肥机关键技术及主要装备具有很重要的现实意义。由此看来，有机肥施肥机的研究并投入使用是符合我国国情的。在设计过程中，不仅要考虑机构的实用性和经济性，还要考虑输送量的稳定，施肥均匀，以达到有机肥施肥机械化，减轻人力物力的同时，还要提高施肥的均匀性及生产效率。参考国内外已有的小型有机肥施肥机以及我国的标准，结合我国国情及实际的使用情况，设计一种螺旋式侧边施肥机，对其主要部件进行设计。主要研究内容如下：1）通过查阅相关资料，了解有机肥施肥机在国内外的发展，种类和结构以及工作原理等。根据这些内容选择合适的参数，对有机肥施肥机进行整体设计。2）根据整体的设计对输送装置进行设计，包括具体的设计方案、合适的传动机构和驱动方式以及传动装置，然后进行校核。3）根据以上的设计以及计算数据绘出相应的零件图及装配图，并完成设计说明书。1.3.2 研究的技术路线根据杳询大量的资料确定了相应的研究目标，制定了合理的研究方案，对应研究的技术路线如图所示：图8技术路线图2螺旋式侧边施肥机的工作原理及整体设计2.1 螺旋式侧边施肥机的工作原理此次设计的目标是一个螺旋式侧边施肥机，大体上由肥料箱、螺旋传动机构、链轮装置几部分组成。这次设计主要是对螺旋传动装置以及他们的链轮装置进行设计。2.2 螺旋式侧边施肥机的整体设计2.2.1 设计要求根据山西农村常见的农作物来进行主要研究，下面用玉米以及西红柿来做举例对于春播玉米来说，玉米的株距大约为33-40Cnb行距会控制在在50-60Cm之间。对于夏播玉米的株距则是是25-33cmr由于山西环境与土地条件限制玉米一般为春播，合适的行距在50cm左右，而种植西红柿的时候不能太密，每株之间应有一定的间距，大概的距离可以保持在25-40厘米，每行之间的距离也要有，可保持在40-50厘米，具体种植密度，可以适当的进行调整，如果株型较大的话，其行距可适量的增大。所以为满足对作物的施肥，施肥机整体宽大约为60Cm左右。其他机构需要：1 .选择合适的机械设备，保证传动结构的正常工作。2 .选择合适的轴以及传动方式，使得施肥工作顺利进行。3 .增加控制阀门，使得肥料可以在需要的情况下出肥，从而节省肥料。4 .将肥料箱、阀门、链传动结构、螺旋传动机构组合在一起，实现施肥机功能，满足施肥要求。2.2.2 肥料箱的设计因为施肥机整体宽大约为60cm左右，所以肥料箱的大小也应符合该要求。肥料箱的设计最重要的是肥料箱在使用上可以被轻松的装满和施肥时可以排空，施肥过程中不会出现被架空或有空处的情况，肥料箱的形状一般有V形和方形，此次设计采用V形肥料箱,考虑到施肥需求且机器较小，此次的施肥箱高0.5m,宽0.6m,长为0.5m,经过计算肥料箱满载容量为0.2,满载约为152kg肥料根据中华人民共和国国家标准(GB/T13566.1/603944:1992)肥料堆密度的测定规定，肥料的堆积密度是760kgn?,按照满载来算，肥料的质量：m0=p%(3.1)式中：夕一肥料堆积密度，760kgn?;V。一肥料箱满载时肥料的体积，0.2m3；mo=152kg根据以上，本次设计选择两个螺旋体同时反向旋转，提高施肥效率，使施肥更加均匀，提高作物产量，减少肥料浪费。2.2.3 动力来源的选择螺旋式侧边施肥机该机器为小型的农业机械，是为了满足在农村比较恶劣环境下的施肥工作，所以最后选择蓄电池直流式电动机作为动力来源，选择300kw的蓄电池组。额定转速为480rmin0蓄电池作为生活中常见的的一种电源，放电时可以将化学能转化为电能，充电时将电能转换为化学能储存起来的装置，是一种高效的二次电池，其内在是由里面的反应材料发生可逆的化学反应而产生的能量。其作原理是：充电时，利用外部接入的电能，再生内部活性物质，将电能存储为可保存的化学能，在需要放电时，将化学能直接转换为电能，可以作为电源进行电能输出。蓄电池具有体积适中且携带方便、充电便捷的优点。因此选择蓄电池作为螺旋式侧边施肥机的动力来源W12.2.4链传动的选择传动方式有链传动、齿轮传动和皮带传动。三种传动方式相比较：链传动与皮带传动相比较，链传动预紧力比带传动预紧力小，所以链传动的轴相比较起来受到的压力小,传递的功率较大，效率自然高，而且链传动还可以在农村比较恶劣的鲁路况和油污等情况下工作，使用门槛较低。而链传动之间的轴中心距离比齿轮传动要大，因此不需要太高的制作和安装精度，并且成本较低”叫链传动安装在平行轴上，它包括：驱动链轮、从动链轮以及链条，传动过程中传递运动和动力依靠链条上每个链节不断与链轮轮齿的啮合带提供。链传动为挠性传动，进行啮合传动，在这个过程中传动比平均，且在农村日常生活中，山路崎岖，环境较恶劣。所以适合选择能适应这种路况的链传动2.2.5输送机构的选择输送机构的主要功能是将肥料从进料口运输到出料口，然后均匀的撒至农田，由于不同作物施肥量不同，所以传动机构的速度应可以在一定范围内调节，并且需要在运输过程中稳定无残留，所以运输机构应该满足以下要求：1 ）容易安装和维护。2 ）耐磨且使用寿命长。3 ）具有耐腐蚀的性能。4 ）结构简单、成本较低。根据以上要求，从螺旋输送装置和刮板输送装置中选择使用螺旋输送装置，螺旋输送装置的运输能力较强，并且在创新改进下可以使用两个反向螺旋进行两侧同时施肥。同时，螺旋输送装置也具有结构简单、运输平稳等优点。3螺旋式侧边施肥机输送装置的设计3.1螺旋和螺旋叶片的选择在螺旋式侧边施肥机的设计的中，螺旋传动结构是施肥机的主要工作部件，它主要由螺旋轴和螺旋叶片组成，如下图所示。为了简化制造和装配流程，螺旋通常选用48mm的节段。螺旋叶片通常由材料直接冲压或轧制而成，由于有机肥可能具有腐蚀性、粘连性，对材料的选择需要考虑这方面，最后决定使用65M110螺旋用螺钉固定在轴上。又因设计方案中，两个方向螺旋同时工作，达到两侧同时施肥的目的，为了有机肥的平稳运输，螺旋叶片表面应该设计光滑，保证叶片不会和有机肥肥料有着粘连，每个叶片之间的连接处也应进行过渡处理，使表面平滑，将输送过程中因为螺旋叶片的不利影响降到最低。通过施肥机设计处输送量的大小，然后查询有机肥的填充系数以及有机肥的颗粒程度等特性来进行螺旋叶片直径的选择。1234图9螺旋轴的组成1.轴2.螺旋叶片3.衬套4.圆轴5.螺钉螺旋传动机构的螺旋轴因为设计需要，分为一个左旋一个右旋，所以在螺旋式侧边施肥机中采用的是右旋和左旋的单头螺旋连接在一起,而多头螺旋不适合于此。受限于施肥机的实际设计，施肥机的尺寸为60cm,所以单个螺旋的长度设计为25cm,总计长度为50cro图10螺旋转轴的螺旋方向图a,左螺旋b.右螺旋而螺旋叶片有以下几种形式：图11螺旋形状图仪.实体式及带式。.齿行式".叶片式因为有机肥可能会有腐蚀性，所以针对有腐蚀性的特性选择使用带式螺旋面，并因为有机肥肥料可能在在螺旋叶片前产生堆积，导致叶片与肥料之间产生的法向压力及摩擦力要比实际上实体螺旋面的法向压力及摩擦力小，所以可以减少螺旋叶片的磨损。关于螺旋叶片材料的选择需要要考虑材料的刚度特性和强度特性的要求。由于螺旋叶片几乎全时间都需要与粘湿的有机肥肥料进行摩擦接触，所以对螺旋叶片有着许多要求，需要有着较好的耐腐蚀性和耐磨性1刀。从材料的机械性质和经济效益考虑，选择65Mn,65Mn具有较高的强度和刚度，在这些特性的同时65Mn也有较好的耐磨性和耐腐蚀性。所以，最终选择选=用65Mn作为加工螺旋叶片的原材料。螺旋叶片的厚度为4-10mmo螺旋叶片的厚度为5mm,将一个螺距长的叶片延展开后，如图所示。叶片和输送轴连接的方式一般选择焊接，而各螺旋叶片之间的链接也选择使用焊接，最后形成连续的两个相反的螺旋叶面。图12螺旋叶片展开图3.2 螺旋直径的计算和螺旋输送量3.2.1 螺旋直径因为之前螺旋的设计没有着合格的规范，大多数人在设计螺螺的直径时，都只参考过往的经验来进行设计，从而导致了我国当时螺旋的规格很多很乱。之后国际标准化组织（ISo）出台了一项草案，以此来限制过多的规格。其中关于螺旋直径的选用作出规定，采用RIo基本系列优先数系。通过设计螺旋式侧边施肥机每小时施肥量为152kgo螺旋直径D的具体数据可以通过该公式求得，经计算D = K25-=0.055m pc式中D螺旋直径（米）；K物料综合特性经验系数，取0.049；Q输送量（吨/小时）,取0.152th;物料的填充系数，取0.15；P物料的堆积密度（吨/米3）,取0.76tm3;C螺旋式侧边施肥机在工作时，输送量的校正系数，取1。通过上式可得D=55mm,根据草案应为标准直径系列中的一种。故选择D=100mm通过查阅资料可得，小型有机肥施肥机作业时的速度一般在612kmh,经过综合考虑，以9kmh作为行进速度进行计算，而螺旋式侧边施肥机的工作范围为0.6m,则设该机施肥一亩地所需的时间为t：t=丸式中：BVSO一单位一亩的面积，666.7m2；B施肥宽度，0.6m；V一螺旋式侧边施肥机的行驶速度，2.5ms;则理想状态下施肥一亩地所需的时间为T=445s0根据施肥机的需求一小时的施肥量在0.152吨，所以螺旋的输送量Q为0.152th°3.2.2螺距的计算螺距S是螺旋的基本数据，而螺距的大小可以根据有机肥肥料的物料特性以及和计算出的螺旋直径来进行选取。当螺旋为倾斜布置时，螺距S为0.8。；而本次设计的施肥机为水平布置且有机肥磨琢性小，螺距S则为O。其中。为之前计算出的螺旋直径。螺距的通式：S=幻。而根据螺旋式侧边施肥机，螺旋为水平布置，所以S=D=100mm近年来有着许多对螺旋螺距的研究，螺距大小和输送轴上的效率挂钩。它由物料轴向、圆周速度、颗粒与螺旋轴线的半径距离以及螺旋面与物料的摩擦力决定。当螺旋面上输送的肥料圆周速度大于轴向输送速度时，内层物料会绕轴进行快速旋转，在离心力作用下，更快到达表面，从而造成不良影响，加大动力消耗。因此人们将螺旋面输送设计了弯曲母线，使之获得最大的轴向输送速度并解决问题。这种螺旋面和输送槽壁处的升角为负，即具有指向螺旋轴线的圆周速度，使该处受到的压力降低或消除，对内层物料的压力增加，附加料流减弱，降低槽壁对运输中的摩擦阻力，从而减小动力消耗和避免物料轴向输送速度的降低I网。3.3 输送轴的设计轴是螺旋输送装置的重要组成部分，是通过键与驱动机构以及链传动机构的上的大链轮连接来带动从动链轮的运行，过程中主要承受较大的扭转作用力。设计合适的传动轴可以提高输送装置运行的平稳程度和可靠性以及使用寿命。根据有机肥的特性，传动轴的材料选择45号钢，轴的直径为d式中：P一轴传递的功率，kw；n一轴的转速，r/min；查阅机械设计手册，45号钢的AO值为126103,此次设计中输送轴主要受扭矩作用，取较小值110,且已知P=0.35kW1.04kW,n=3.94rmin-11.7rmin取P=1.04kw,n=11.7rmin,则可以得到轴的直径d轴249.09mm,因此初步选取传动轴直径为d轴=190mmo因为装在输送轴上的螺旋长度为50cm,为了满足链轮的安装，轴的长度应该大于50cm,所以最后确定轴的长度为60cmo3.3.1输送轴的强度校核扭矩通过链传动机构传给输送轴，输送轴又带动螺旋体进行工作，因此输送轴在从动链轮处受到的扭矩是最大的，由于在输送过程中所承受的最大阻力为5.753kN,而从动链轮是安装在输送轴上的，所以从动链轮的直径为120mm从动链轮处所受的最大扭矩T=5.753X100=575.3Nm扭转应力：=W式中：W=*T一危险截面处所受最大扭矩，Nm；W一轴的抗扭截面系数，mm3；d一计算截而处轴的直径，mm；扭转时安全系数：经计算W=3.39XlSmm式中：Q=JKrj+Wr%r->一轴的扭转剪切疲劳极限，查机械设计手册取155MPa；&一剪切疲劳极限的综合影响系数，查手册取1.5；%扭转应力的应力幅，Mpa,对于脉动循环应力；仍一材料扭转的平均应力折算系数，查手册取0.1；%一轴所受扭转剪切交应变的平均应力，对于脉动循环应力，；经计算Sr=7.23,危险截面处的安全系数:""I一按疲劳强度计算的许用安全系数，取值范围为L51.8;因此，传动轴的设计强度满足要求。3.3.2刚度校核输送轴主要受扭矩作用，以下对传动轴进行扭转刚度校核。513T=传动轴的截面扭转角度：GIP式中：T传动轴所承受的扭矩，Nm；G一轴材料的切变模量，经查阅机械设计手册，得到G=8.1x1()4M%;Ip一传动轴截面的极惯性矩，对于圆轴，/广型1;勿一许用扭角，(。)/相，对于一般运动，Sr0=255=09zwnO<r1经计算得P32,所以得W=°67,o因此，传动轴的直径满足刚度要求。4.螺旋式侧边施肥机链传动装置的设计4.1 链传动的结构及优点针对农村使用的农业机械，需要考虑其实用性和经济性，所以需要保证传动过程中的安全性即在传动过程中不会出现弹性滑动现象导致进一步出现打滑现象，也要确保该机械的上手性，安装精度要求低，使用门槛不高，成本合理。所以无论是和带传动比较还是和齿轮传动比较，选择链传动是最为合理的。链传动传动方式是挠性传动，链传动的组成为链条、驱动、从动链轮。结构如图所z5O图13链传动链传动适用在低速重载的情况，链传动因为啮合传动，平均传动比稳定，传动效率较高，同时因为链条预紧力小，输送轴上收到的的径向压力小。而螺旋式侧边施肥机为小型的农用机械，其中传动机构也较小，链传动结构简单紧凑，在农村各种环境中都可以进行施肥工作口9）。传动链常见的为滚子链和齿形链，此设计选择使用滚子链。结构如图所示，为将滚子链的各个横截面受到的抗拉强度相近，并减少整体的重量和在运输时产生的惯性力，一般会将链板制成八字形。1.内链板2.外链板3.销轴4.套筒5.滚子图14滚子链结构在链节数为偶数的情况下，通常在连接部位用开孔销a或弹性锁b,这种情况下，小节距用开孔销a,大节距用开孔销b,而链节数为奇数，需用过度链节c,但由于过链节的链板会承受额外的力矩，因此，通常不会用过度链节。三种接头形式如下图所示。图15滚子链接头形式4.2 链传动及链条的设计链传动中参数包括节距P、滚子外径d和内链节内宽b,本章第一部分有图解。查机械手册滚子链传动的中心距过小时，小链轮上的包角小，啮合的链轮齿数就会变少；当中心距过大时，链条则会抖动。所以一般情况下中心距取a=(3(50)P，最大中心距W80po而为便于链子的安装及链子的张力调整，链子中心距通常可调。链条的寿命主要取决于链条的材质和热处理工艺，链条的各部件都要经过热处理，以提高链条的强度，耐磨，抗冲击等性能。中国链条标准GB/T1243-2006中规定将节距用英制单位换算为米制单位,按照标准规定,链号为相应的国际标准链号,节距值的计算方式为链号数乘以25.416mm0本设计选择使用12B滚子链，型号为12B-1-90GB/T1243-2006.通过计算可得链条的重量为2.57175kg运输过程中所受到的最大阻力为Wf=(m0f+m1f1)g式中:人一肥箱满载时肥料的质量，760kg；叫一刮板和链条的总质量2.57175kg,取2.6kg计算;g一重力加速度，取9.8ms2;f一有机肥肥料与输送箱底板的摩擦系数，取0.7；fi一有机肥肥料和螺旋叶片的摩擦系数，取0.4；Wf=(760*0.7+2.6*0.4)9.8=5.23KN式中：W=fWf叼一附加阻力系数，取1.1；W一螺旋输送装置运行中所受的最大阻力;W=5.23*1.1=5.753KN所以螺旋输送装置运行受到的最大阻力为5.753KN查阅机械手册12A链号的单排链条的抗拉载荷为31.3KN4.3 滚子链链轮的设计4.3.1 链轮齿形链轮组成：轮齿、轮缘、轮辐和轮毂。图16链轮齿形国家标准没有规定齿形，只对大和最小的齿槽参数进行了规定，其中需要确定链轮的结构和尺寸。图示为链轮齿形的形状。4.3.2 链轮基本参数的确定及运动分析蓄电池的动力通过电机带给驱动轴，通过车轴上的传动机构将动力传动到输送轴上,然后驱动链轮带动着输送轴往复工作。链轮选用需要确定齿数。17链轮结构根据螺旋的计算螺旋的输送量Q为0152th,每分钟的施肥量约为2.54kg,设定螺旋转动一次的施肥量总共约为22g,单个螺旋转动过一次的施肥量就为Ilgo通过计算该螺旋输送轴的转速为120Iymin.主动轴的速度为480rmin,所以该机构的传动比i：111Zl112Z2根据计算该链传动的传动比i=4,然后通过查阅资料，如表3所示，所以小齿轮的齿数选择为17.表3小隹轮齿数表13-13小鞋轮齿数4传动比i1-2233-44-55-6>6ZJ31-2727-2525-2323-2121-1717根据传动比计算从动链轮Z2的齿数为68所以通过计算出来的传动比以及齿数可对链条速度进行计算ZipmZ2P112-60x1。的-6仅1他。计算可得V=2.59ms式中：nln2主动轴和螺旋输送轴分别的转速;Z1/Z2主动轮和从动轮分别的齿数；P节距总结本设计说明书是对螺旋式侧边施肥机的理论设计，在查阅大量文献和资料的情况下,了解了现有的国内外机器的基本情况，并分析各类施肥机器的优点及缺点，结合我国农村地区施肥机械的使用情况，和存在的大量问题，最后确定了设计方案，设计一个螺旋式侧边施肥机，容积为0.