离心式施肥机的.docx
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离心式施肥机的
离心式施肥机的
本科毕业设计
题目:
离心式施肥机的设计
学
指
所
专
年
生
导
在
姓
教
学
名
师
院
业
级
摘要
我国大部分农田普遍缺少农作物需要的各种元素。
传统的施肥方式不仅施肥效率低下,
肥量浪费严重,并且对施肥人员的健康状康造成一定的伤害。
为了提高施肥效率,解放劳动力,有必要的使用施肥机械。
在我国,施肥机械由于价格、
维修和农机具的配套使用等问题,严重制约着施肥机的推广。
因此,需要设计出一中适合
中小马力的拖拉机使用,价格较低,易于维修的施肥机。
本机见鉴国内外同类施肥机的优缺点,根据我国农业的实际发展情况,设计出一款离心
式施肥机。
它是由动力输出轴带动旋转的撒肥盘利用离心力将化肥撒出。
利用SolidWorks
软件对整机进行造型设计,创建出三维模型。
在设计过程中,对每个部件进行设计计算校
核。
关键词:
施肥离心式机械化
2
Abstract
MostofthefarmlandinChinagenerallylackofvariouselementsincropsneed.Traditionalmethods
offertilizationnotonlyfertilizerefficiencyislow,seriouswasteoffertilizer,andthefertilizerpersonnel
healthKangharm.
Inordertoimprovetheefficiencyoffertilization,theliberationoflabor,theuseoffertilizermachinery
necessary.Inourcountry,becauseofprice,fertilizingmachineryrepairandthematchinguse,
seriouslyrestrictingthefertilizingmachine.Therefore,weneedtodesignsuitableforsmalland
mediumhorsepowertractors,lowprice,easytorepairthefertilizingmachine.
ThismachinetoseeadvantagesanddisadvantagesandforeignsimilarfertilizationmachineinChina,
accordingtothesituationofagricultureinourcountry,thedesignofacentrifugalfertilizingmachine.It
isapoweroutputshaftdrivestherotarydistributordiskusescentrifugalforcetospreadfertilizer.To
designthemachineusingtheSolidWorkssoftware,tocreate3Dmodel.Inthedesignprocess,the
designcalculationofeachcomponent.
Keywords:
mechanicalcentrifugalchemicalfertilizer
3
第1章绪论
5
1.1
课题背景及研究的意义和目的.......................................................................................5
1.1.1课题背景...............................................................................................................5
1.1.2课题研究的目的和意义..........................................................................................5
1.2国内外离心式施肥机研究现状及发展趋势....................................................................5
1.2.1国外现状..................................................................................................................5
1.2.2国内研究现状.........................................................................................................6
1.2.3施肥机械的发展趋势.............................................................................................7
1.2.4目前离心式施肥技术中需要解决的关键问题....................................................7
1.3研究的内容.........................................................................................................................7
第2章离心式施肥机的总体结构与工作原理..............................................................................8
2.1总体结构.............................................................................................................................8
2.2工作原理.............................................................................................................................9
第3章主要工作部件的设计及相关参数的确定..........................................................................9
3.1变速箱的设计及其参数的确定.........................................................................................9
3.1.1箱体的设计..............................................................................................................9
3.1.2主动轴和从动轴的设计.......................................................................................13
3.1.2.1输入轴上的功率,转速和转矩:
.............................................................13
3.1.2.1轴的结构设计............................................................................................13
3.1.2.2输出轴的设计...........................................................................................16
3.1.3圆锥齿轮的设计....................................................................................................19
3.1.3.1选定齿轮的类型,精度等级,材料及齿数:
.......................................19
3.1.3.2按齿面解除疲劳强度计算:
...................................................................20
3.1.3.3按齿面弯曲疲劳强度计算:
...................................................................21
3.1.3.4几何尺寸计算:
........................................................................................22
3.1.4滚子轴承的校核...................................................................................................24
3.1.5键的校核................................................................................................................24
3.1.6润滑方式及密封形式的选择...............................................................................25
3.1.6.1润滑方式....................................................................................................25
3.1.6.2密封形式的选择........................................................................................25
3.2撒肥机构的设计计算........................................................................................................25
3.2.1施肥圆盘套筒的设计............................................................................................25
3.2.2施肥圆盘的设计....................................................................................................26
3.2.3施肥推板的设计....................................................................................................27
3.3肥料料斗机构的设计........................................................................................................29
3.3.1肥料料斗的设计....................................................................................................29
3.3.2肥料料口排肥量调节装置的设计.......................................................................30
3.4机架装置的设计................................................................................................................30
3.4.1机架的设计以及三点悬挂装置的设计...............................................................30
设计总结...........................................................................................................................................32
参考文献...........................................................................................................................................32
4
1.1
第1章绪论
课题背景及研究的意义和目的
1.1.1
课题背景
在我国很多地方施用化肥,一般采用人工抛撒,由于人工施肥耗用的时间过长,没能使
化肥及时的被翻转到土壤下面,容易造成肥力的流失。
人工施肥不能够定量的将化肥均匀
的抛撒到农田中,容易造成肥力的堆积和缺失,不能够很好的使化肥均匀的使用到农作物
上去。
人工化肥抛洒的高度较高,容易使化肥随风飘散,影响环境。
化肥一般都具有腐蚀
性,对施肥人员的身体造成一定的伤害。
人工施肥占用着大量的劳动力,不利于农业机械
化大生产。
在我国的大部分地区由于施肥技术落后,并且缺乏适用都的机具,不能够做到经济合理
和科学的施肥。
尽管近年来我国先后研究出叶面肥和冲施肥机械,但由于推广力度不够,
不能够解决绝倒部分的施肥问题。
市场上尽管出现了一些离心式施肥机,但需求的配套装
置过多,价格比较昂贵,维修不方便等制约着机械化施肥。
1.1.2课题研究的目的和意义
为了使施肥机械能够更好的应用到实际中去。
根据现有的施肥机械,对比其中的优缺点,
结合我国施肥的实际情况。
将传统的离心式施肥机的动力由地轮带动改变为由拖拉机动力
输出轴带动。
该设计的离心式施肥机具有施肥范围可以调整、距离可以调节、可调节施肥
量、结构简单等优点。
其工作原理:
离心式施肥机是由动力输出轴带动旋转的撒肥盘利用
离心力将化肥撒出。
有单盘式与双盘式两种。
撒肥盘上一般装有2-6个叶片,它们在转
盘上的安装位置可以是径向的,也可以是相对于半径前倾或后倾的;叶片的形状有直的,
也有曲线形的。
前倾的叶片能将流动性好的化肥撒得更远,而后倾的叶片对于吸湿后的化
肥则不易粘附。
工作时料斗中的化肥在重力的作用下向下滑落,通过料口掉落在转动的料
盘上,肥料在离心力的作用下被甩出去。
通过调节料口的直径大小来调节施肥量的多少。
施肥机械的使用能够减少施肥对人力的需求,并且能够提高施肥的效率,减少施肥对人
和环境的危害,能够减少氮元素的挥发,提高肥料的使用效率。
在施肥机械中,离心式施
肥机的适用范围比较广,在欧美的大部分地区都采用离心式施肥机。
离心式施肥机由于制
造简单,使用范围广,价格便宜。
因此,需要大力推广离心式施肥机,对我国的农业发展
有重要意义。
1.2国内外离心式施肥机研究现状及发展趋势
1.2.1国外现状
离心式撒肥机离心式撒肥机是欧美各国用得最普遍的一种撒施机具。
离心式施肥机在国
外得到广泛的使用是由于它具有结构简单、重量较小、撒肥副宽大和生产效率高等优点。
在国外比较有名的有:
荷兰施维格斯父子有限公司生产的400、400S、600、800型撒肥机。
由于采用液压控制,
能够很好的控制施肥量的多少,减少肥量的不必要浪费。
Potila公司最引以为豪的是其Maxer中耕机和PT600型施肥机。
前者长度近4米,共分
5
8行,可适应6至12米的作业幅宽,强度高,框架结构坚固。
在大地块、土质较硬、作物
残留物较多的作业条件下能够大显身手。
而后者可在灭茬或中耕时配套使用,把肥料直接
注入土壤深处,防止氨的损失,也不会散发出刺激性气味。
该施肥机采用液压动力,工作
深度可调,最大深度可达15厘米。
法国诺德—古吉斯公司生产的DP12型悬挂式和DTP12型牵引式的气流撒肥机,该施肥
机具有自身重量轻、能够适用于不同的农用机械、结构简单耐用和能够实现肥量的自动控
制等优点。
日本很多公司都生产的背负式撒播机,例如有光工业公司生产的MD-40DX和GMD-50DX
等国外的离心式施肥机发展很快,拥有较高的机械化,施肥均匀符合农业的要求,结构较
为简单,方便耐用,系能稳定的优点等。
1.2.2国内研究现状
目前,已经有不少国内科研单位和高校做过这些方面的研究工作,但是所开发出的机具
还需进一步完善和推广应用。
国内种肥施肥技术及装备存在许多问题,如施肥机械化水
平不高,许多地方仍采用纯手工作业,施肥深度、施肥位置和施肥方式不太合理,变量施
肥技术与国外有较大的差距,施肥机械化技术水平低,自动化水平低。
其中比较有点代表性的施肥机有
北京市农林科学院研制了有单一功能的变量施肥机。
与国产功率37.8kw以上拖拉机配
套的,通过拖拉机的动力输出轴带动撒肥盘转动,达到施肥的目的。
Trimble公司生产的Ag-GPS170天剑计算机作为控制计算机,通过液压马达控制外槽轮
式排肥器的转速实现变量施肥。
该机器具有较高的自动化控制系统,能够根据不同的因素
来控制肥量的多少。
能过达到精密施肥的水平,并且将化肥深施在地表以下的6cm-10cm,
减少化肥的流失。
吉林大学研制的基于IC卡的手动/自动变量施肥机2SF-2和2BFJ-6.该施肥机采用GPS
导航系统,通过卫星对某一块区域的拍摄处理,将这个地区所需要的肥量的种类多少传输
到该机器的控制系统中去,并通过控制系统来调节施用合适的肥量,该施肥机械打达到了
精准农业的要求。
中国农业大学农业工教研室研制开发的2FL-10型离心式化肥撒施机。
该机型采用拖拉
机带动,施肥机的圆盘由拖拉机的动力输出轴提供动力,肥料箱为长方体,通过地轮的转
动使位于箱内的输肥搅龙转动,从而使肥料到达肥料出口。
该装置所需要的拖拉机马力较
大,不易在中小型上使用,严重的制约着这类型拖拉机的推广。
综上所述,离心式施肥机具有省工、省时、利于提高肥量的利用率等优点,能够为我国
实现农业机械化服务,减少使用化肥对环境造成的污染,施肥机械是有必要进行研究和大
面积推广。
国外施肥机械主要向大型、高效发展。
目前,国内外的施肥机械已能基本满足
作业的要求,然而由于其购机成本高、结构复杂、适用技术要求高,不适合在我国个个不
同地区地况下使用。
离心式施肥机具有结构简单、调试容易、购机成本低的特点。
从我国
目前来看,由于化肥产量不能够完全满足需求,每年都有一定数量的进口,大面积推广机
械化施肥技术,对降低生产曾本,促进农业增产增收,降低作业费用,减轻环境污染,均
有重大的社会效益和经济效益。
目前还存在农业机械化水平、农民的收入及技术均不高的
状况。
为此,对离心式施肥机进行了研究。
1.2.3施肥机械的发展趋势
(1)提高施肥机械的作业效率
提高作业效率是施肥机发展的重要环节,是施肥机械发展的第一走向。
随着我国土壤肥
力的不断流失,施肥量的不断加大,近年来对施肥机械的工作效率和工作可靠性的要求不
断提高。
但是施肥机械不同于其他的农用机械,其工作速度很难提高,施肥机速度过快将
6
会使肥料造成相当的浪费。
因此,在满足施肥的要求的条件下,在尽量提高其工作效率和
可靠性的同时,增加撒肥幅宽是提高离心式施肥机的作业效率的有效途径。
(2)发展联合作业和直接播种施肥技术
以播种为主的联合作业发展相当迅速,包括耕整地与播种联合作业、播种与施肥联合作
业、播种与铺膜联合作业等。
同时,少耕法和免耕法的优点使得直接播种技术也很快发展
起来,这必然导致了耕整地和播种联合作业机及其它型式联合作业机的出现和发展。
联合
作业和直接播种.可以减少拖拉机的进地次数,减轻拖拉机轮胎对土壤结构的破坏,有利
于增产,能充分发挥拖拉机功率,提高劳动生产率.降低农产品生产成本。
(3)广泛采用新技术
随着电子技术和计算机技术的飞速发展.电子监视装置在国外施肥机上已被广泛使
用。
电子监视器可以利用光电信号显示转动情况,用数字显示每秒中肥量的撒出.在我国,
许多省份已率先着手研制电子监视装置.目前已取得成效。
采用电子监视装置能及时发现
和排除故障,提高施肥质量.更有利于满足精量施肥的需要,提高精量施肥的可靠性和一
致性,另外.液压技术在施肥机上也得到广泛应用。
1.2.4目前离心式施肥技术中需要解决的关键问题
(1)农机与农艺相结合
为了真正实现机械施肥的经济效益,要求农机必须和农艺相结合。
根据农艺要求,设
计的施肥机要保证作物所需的肥量多少、施肥的均匀程度、不同作物对不同肥量的需求。
(2)施肥机械与农机具的配套
当前,我国农村大部分拖拉机为中小型,马力比较小,因此设计出来的施肥机械需要
有重量轻、便于安装维护。
(3)降低施肥机械的成本
当前,我国农村的生产方式为小农户生产,个体对较贵的农机具大都不会购买。
因此,
需要降低离心式施肥机的生产成本,使离心式施肥机能够得到较好的推广和认可。
1.3研究的内容
(1)根据课题要求,确定离心式施肥机的主要结构的基本方案,包括圆锥齿轮的结构设
计、变速箱体的设计、撒料盘的设计、料斗的设计、机架的设计及其他辅助机构的设计;
(2)对各零部件进行详细的设计。
结合离心式施肥机的设计要求及性能指标,在
Solidworks环境下展开设计,绘制整机的三维模型;
(3)用CAD对三维模型生成的二维图进行修改。
第2章
离心式施肥机的总体结构与工作原理
2.1
总体结构
根据我国农村施肥的实际情况和农民对机具的经济投入状况,设计出的离心式施肥机,
该离心式施肥机具有工作效率高,施肥副宽大,施肥均匀,能与现有的农机具配合,价格
合理,维修方便等优点。
该机省时省工,生产效率高,
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- 离心 施肥