1、农用铺膜机设计摘 要：根据农业发展需要，人力成本，工作效率，工作质量以及机械化程度的普及，本次设计的铺膜机可同时一次同步完成平地，开沟，展膜，铺膜，覆土等作业，保证铺膜的质量。基本上能够满足当前的各种铺膜要求。同时，本次设计的铺膜机结构简单，体积较小，成本低廉，效率高，实用性强。关键词：压膜；农用铺膜机；开沟犁；Design of Agricultural Plastic Film Laying Machine Abstract: According to the need of agricultural development, human resource cost, efficiency
2、, quality and level of Mechanization Popularization, the design of the film laying machine at the same time a complete synchronization flat, ditching, exhibition of film, film spreading, soil and other operations. The design of the film laying machine has the advantages of simple structure, small vo
3、lume, low cost, high efficiency, convenient use, strong practicability, convenient disassembly and transportation, basically can satisfy the requirements of current various film. Use of diesel traction, can be a fast and efficient completion of ditching, exhibition of film, film, film, covering the
4、operation, can ensure the film quality. Key words: Film; Agricultural plastic film laying machine; Ditching plow;目录1 前言12 总体方案的确定22.1 方案的设计22.2 方案的比较、选择32.3 工作方式的选定32.4 牵引方式42.5 动力的选择52.6 铺膜机结构52.7 铺膜机工作原理53 工作参数的计算和选择73.1 耕作深度73.2 耕幅73.3 铺膜参数的选定73.4 开沟器的设计83.4.1 开沟器的结构83.4.2 开沟器的工作原理93.4.3 开沟器载荷的确定
5、93.4.4 犁刀的材料属性93.5 覆土器的设计103.6 覆土挡板的设计103.7 卷装膜支撑架的设计113.8 压膜滚轮的设计114 轴的设计与计算134.1 车轮轴的计算134.2 车轮轴的设计144.3 轴的抗弯、抗扭系数计算144.4 轴的受力分析及弯扭矩154.5 轴的强度计算184.6 轴的疲劳强度校核185 轴承的配置205.1 轴与轴承205.2 轴承的寿命计算216 其他零件227 轴承的润滑238 设计总结24参考文献25致谢26附录271 前言现今在我国很多地区，一些反季作物蔬菜等冬季保温种植广泛推广的一项技术是在耕整后的地面使用塑料薄膜覆盖。耕整后采用地膜覆盖有提高
6、土壤温度，减少土壤水分蒸发，防止杂草生长等好处。地膜通常是黑色PE薄膜或透明，也有绿，银色薄膜，用于地面覆盖，以维持土壤结构，防止害虫侵袭作物和某些微生物引起的病害等，促进植物生长的功能。当前，常用的铺膜机结构复杂，体积大，成本较高，如果用人工铺膜又会造成进度太慢，费工，劳动强度大，人力成本高。这种情况的出现，就需要寻找一种低投资高效率易于普及的铺膜设备。我国在20世纪70年代末才开始推广应用农用地膜,历史不长却发展很快。如今,利用农用地膜进行促成栽培已成为农业生产中一项重要的栽培技术,收到了很好的社会和经济效益。可以肯定,随着一优二高农业的不断深入发展,地膜的应用也总将会向着更广泛的方向发展
7、。国外农用地膜的应用比国内要早很多年，一些发达国家早在上世纪四五十年代就基本实现了农业机械化。农业机械在发达国家的应用十分广泛，有大量的农业机械实施作业，早已脱离传统的手工耕种。根据目前薄膜覆盖技术的使用现状，本次设计的铺膜机将有以下几个重点：1）整机结构简单，成本低，效率高，适合各种地区使用的铺膜机。2）铺膜机具有良好的工作状态，不易出故障，经久耐用。3）整机能够基本满足不同作物地膜覆盖的农艺要求。4）结构上采用后置式，由动力机构牵引。2 总体方案的确定2.1 方案的设计铺膜机的种类也已经很多，根据设计的要求，有下列2种方案，如下图：1开沟器；2卷装膜轴；3压膜滚轮；4覆土器；5覆土挡板；6
8、承重盘；7牵引环孔；8机框架；9平地板；10固定架；11膜轴滚轮轴固定架图1 铺膜机设计方案1Fig.1 Film spreading machine design scheme 1此方案采用正八字的犁先进行开沟，经动力系统的拖动，覆膜辊转动，有压膜轮压入开沟处，再由倒八字覆土犁将开沟后的土归回原位7。1连接叉；2机架；3挂膜家；4操作座；5压膜轮架；6压膜轮；7连杆；8覆犁犁；9可调节犁柱；10犁高调节手柄；11旋紧手柄；12刮土板图2 铺膜机设计方案2Fig.2 Film spreading machine design scheme 2 此方案也是由动力系统拖动，展膜辊转动铺膜，由压膜轮
9、压入沟内，再由覆土犁覆土。2.2 方案的比较、选择通过前后2 个方案的比较：方案1能够一次完成开沟，铺膜，覆土的整体工艺流程；方案2结构简单，重量轻，运输方便。综合比较，方案1要优于方案2,，方案1比方案2能够完成全部的流程，且方案2存在重量轻，覆土可能不到位的缺点，故采用方案1的设计。2.3 工作方式的选定铺膜机的工作环境必须在地面平整的土地上作业，故在开沟器的前端配置一块平地板，随着动力系统的牵引，将突起的地方刮平，以确保铺膜的平整。开沟部件前端采用的是正八字布置，这种布置的对外翻土能力强，能形成较干净和成型的膜沟为覆土，埋膜准备疏松的土壤。展膜辊在行进的过程中，会在牵引中自动滚动，将膜展
10、开，不需要动力系统的辅助，节约能耗。压膜轮固定在薄膜的两个边缘，但距边缘一端的内侧有一小段距离，待膜展平后，将膜压入先开好的沟内，确保下一步覆土能够将薄膜压住。覆土器采取倒八字布置，这样布置可以将先开沟出来的泥土再次回位，压住薄膜，节省时间。距覆土器内侧有一小段距离的地方分别布置两块挡土板，避免将土回位时，泥土滚到垄膜的中央。配重块是为增加后部重量，避免泥土回位不到位，压膜不紧。采用这样的配置工作，可以很好的完成铺膜工艺要求，并且能够适应小面积的铺膜，灵活性强，效率高。2.4 牵引方式此次牵引方式采用机耕犁后置式牵引，此次设计的铺膜机不需要另行提供动力，只需由简单的机耕犁牵引即可。机耕犁结构图
11、：1行走轮；2驱动轮；3犁架；4犁铧；5后浮轮；6回位弹簧；7后浮轮支架；8牵引杆；9丝母；10梨丝杆；11手摇把；12后扶手；13离合器；14变速箱；15变速杆；16主动皮带轮；17前扶手；18发动机；19从动皮带轮；20主动链轮；21从动链轮；22主动齿轮；23驱动齿轮；24回位弹簧图3 机耕犁结构简图Fig.3 Tractor Plow structure diagram2.5 动力的选择由于铺膜机只需牵引，故采用功率较小的柴油机就可以满足动力需求，本次根据任务书要求，选择功率较小的175F单缸柴油机，即能满足动力要求。其基本参数如下表：:表1 175F柴油机技术规格Table 1 Te
12、chnical specifications of 175F diesel engine类型 参数 类型 参数缸径行程（mm） 7575 压缩比 20-22标定功率（kw） 3.68 标定转速（r/min） 2600冷却方式 风冷 净质量（kg） 48润滑方式 离心飞溅 起动方式 手摇起动2.6 铺膜机结构铺膜机整体是在一个大的机框架8，为了确保牢固性，在机框架的中间做一个机架中横撑12，在前横撑下面按种植用膜宽窄，做一个垂直安装的平土板固定架10，其下安装平土板9，做两个角形开沟器1，按正八字形安装在两侧直撑上。做膜轴滚轮轴固定架11，安装在机框架8两侧撑后下面，固定架11前直撑安装可以升降
13、调解的卷装膜轴2，轴固定架11靠后面安装装有两压膜滚轮3的轴，做两个覆土器4，按倒八字形安装在两轮轴头后外侧。做两个覆土挡板5安装在两滚轮3内侧和覆土器4相对。在机框架8后半部上面安装一个承重盘6，为增加铺膜机重量，于机框架8前面伸出部分的头端钻牵引环孔7，系牵引所用。整体结构简图如图4所示如下：2.7 铺膜机工作原理由以上设计简图可以得知：在机耕犁的牵引下，平土板9刮平土地表面，开沟器1向外翻土开沟，卷装膜轴2转动铺膜，压膜滚轮3滚动促进铺膜机前进，且镇压铺膜，将薄膜压入沟内，覆土器4将开沟器1翻起的泥土刮回，在覆土挡板5的配合下，将泥土整齐盖在地膜两边，铺膜机向前行进，随铺随压，一直可以到
14、地的另一端。并且，铺膜机可以随时跟换套在卷膜筒支撑轴上的薄膜，卷膜支承轴可以很方便的拆卸下来，并有紧固螺栓和紧固挡板左右固定卷膜筒,防止出现铺下的薄膜歪斜，或者是薄膜铺放偏向，保证了铺膜的平整性，也可以在薄膜歪斜的时候进行左右卷膜滚筒的调整，始终保证铺膜的一致平整性。同时，铺膜机在行进过程中，由于卷膜滚筒的转动造成的偏移也可以进行调整。这样，一套开沟铺膜，覆土镇压的工作程序可以一次完成，且效率高，工艺性好，劳动强度低。图4 铺膜机俯视图Fig.4 Film spreading machine planform3 工作参数的计算和选择3.1 耕作深度通常耕作深度与铺膜机的结构参数R,运动参数V以
15、及RW有关，耕深的大小既要保证铺膜机正常工作又要满足铺膜的工艺要求，还要综合考虑铺膜机结构，功率消耗和生产率等因素8。如增大R，W不仅使结构变大，而且会增大功率消耗，减小V又会降低生产率。根据旱耕耕深的设计以及通常铺膜机耕深的数值参考，取耕深为H=100。3.2 耕幅工作幅宽应根据铺膜机结构、机耕犁功率的大小、耕作比阻（），耕深h来综合确定。175F柴油机标定功率=3.68Kw，若功率利用率=0.8，则1000=BH，当H=150时，砂壤土:1.2-1.4kg/。一般铺膜机行进速度=0.6-1.2m/s,于是可以经过公式的变化以及化简，可以得到耕幅的计算公式为： B= （1）将数据代入（1）得：B=2044考虑田
