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1、小型棚室松土机的研制小型棚室松土机的研制工程学院工程学院1111届毕业答辩届毕业答辩学学学学 生：生：生：生：指导教师：指导教师：指导教师：指导教师：专专专专 业：机械设计及其自动化业：机械设计及其自动化业：机械设计及其自动化业：机械设计及其自动化主要内容1.研究的目的与意义2.国内外松土机的研究现状及存在的问题3.电动式松土机与其他松土机的对比研究4.松土机的效益分析5.温室松土机作业的主要作用6.研究的主要内容和方法7.松土机总体设计方案与主要参数的确定研究的目的和意义1.针对我国温室大棚的扩大与发展，加快现代农业发展进程。迫切的需要小型化,多功能化的农机具代替人力来提高生产效率，目前适用
2、的机型还不多,尤其是无污染结构紧凑、操作灵活、效率高、经济实用的大棚作业机械。2.针对上述情况,开展适用于简易棚室的土壤耕作机具，设计一种以电机为动力的小型松土机。进一步减小机具的尺寸,提高机器作业的经济性和机动性, 避免机器作业时对环境的污染,对于发展经济,高效和环保的设施农业,改善农民的生产条件,增加农民的收入,具有重要的现实意义。小型松土机的国内外发展现状1.国外温室耕作技术成熟，作业性能稳定、功能齐全、小巧轻便、日本、韩国、美国和意大利等国家生产的系列多功能耕耘机器操作把手可上下左右随意调节，作业性能好，可在温室中进行旋耕、移栽、开沟、起垄、中耕、培土、喷药等多种作业。且体积小、重心低
3、、用途广、工作部件易更换和安装，但是价格高，一般在5000元以上。2.国内的温室耕耘机械发展迅速，如沈阳农业大学研制绿色环保IGD.900型电动旋耕机、DN.4型禾丰牌多功能田园管理机、江苏生产ZL.1G2.3微型耕整机、山东农业大学机械与电子工程学院研制的温室电动爪式松土机等等，但一般耕深不够，性能不稳定，而且边角地带无法旋耕。3.大多产品仍存在以下问题:外型尺寸及重量大,操作不灵便。特别是从陆地直接转移到大棚内的机械,在温室转向和转移都十分困难,而且边角地带无法工作。适应性较差,当土壤含水率较高(超过15%以上) 时,松土效果变差,能耗增加.可靠性较差,易对环境造成污染。电动型松土机与常规
4、松土机对比优势 常规动力松土机主要采用汽油机和柴油机两种动力，工作时产生大量烟气对棚室内环境造成严重污染。汽油机虽能减轻机器整机质量但动力往往偏弱达不到预定耕深，柴油机的污染比较严重。效益分析 以100mx6m(1亩)大棚为例。灭除韭菜根是棚内菜地最苦最累的一种农活，如用人工，每池子价格为3元，每亩地按80个池子计算是240元，而用该机作业成本是55元。其中:电费20元;人工费30元;机器折旧费5元。成本只有原来的l/5，既节省了费用，又抢了时间，减轻了菜农的劳动强度。人工整地一个池子价格2元，一个100m长棚将近200元，一个人干约3天时间;而用该机作业一个人半天时间即可完成，费用仅40元，
5、其中:电费15元;人工费23元;折旧费2元。成本约是人工的1/5，时间仅是人工的l/6。经过分析可知使用松土机作业即降低了作业成本又节省了时间，大大提高了生产效率。温室松土机的主要作用1.疏松土壤,恢复土壤团粒的结构，增强通气性提高表层地温2.调节土壤水分,切断土壤中毛细管,减少土壤下层水分蒸发,起保墒防旱作用。3.改善土壤物理性状,增加好气性微生物活动,加速土壤营养物质分解,提高土壤肥力,有利于农作物根系吸收。4.消除杂草,消灭虫害。棚室松土的技术要求1 要满足农民的生产农艺要求。2 结构紧凑，操作灵活简单。3 节能环保，生产效率高。4 要求达到1015cm的耕深，且不可出现漏耕现象，边角地
6、带正常松土。5 要求传动平稳，性能可靠，部件易更换，通用性强等。研究的主要内容和方法1. 根据我国温室耕耘机械研究现状和存在的问题,以及温室土壤区别于一般大田作业的物理特性，研究一种体型小、松土性能高、不污染温室内环境并充分利用电力资源的小型松土机。2. 深入分析旋耕机的运动特点,选定旋耕刀为松土机的松土工作部件. 分析影响松土机工作性能的因素,在保证农艺要求并能尽可能减小功耗的前提下,确定松土机的各项参数,计算出松土机所需的功率,根据该计算功率选择电动机型号，设计松土机的整机结构。总体设计方案与主要参数确定第一次设计方案和第二次设计方案 最初采用的是双电动机双变速器设计尺寸宽度比较大，整机质
7、量也过大，对电力消耗大。方案一 方案二第三次设计方案 第三次设计改变前俩次设计的结构和传递方案。主电动机经过带轮把动力传递给变速箱，经过变速箱变速增加输出扭矩然后经过链轮把动力传递给旋耕刀辊，并且采用双侧输出的传递办法，这样就可以改进原有的中间传动漏耕的情况，同时也使传动更平稳，减速电机经链轮把动力传递给行走轮轴，使其转动实现自走功能。该机型设计结构更紧凑，更适合棚室松土作业。 1 1机架机架 2 2主电机主电机 3 3大带轮大带轮 4 4变速箱变速箱 5 5链轮链轮a 6a 6挡土板挡土板 7 7旋耕刀旋耕刀8 8链轮链轮b 9b 9小带轮小带轮 1010减速电机减速电机 1111链轮链轮c
8、 12c 12张紧链轮张紧链轮 1313地轮地轮工作原理 电源连接是通过电线在温室上方由悬挂轮吊起，连接到松土机的手臂上的万向连接头，在机器的左扶手上配有电源总开关和主电机的开关按钮，右扶手上配有行走电机的开关按钮和正反转按钮，动力由电机经过带轮传给变速器减速在由链轮传给松土机刀滚，实现松土作业，考虑棚室狭窄和旧时的竹竿棚室有支架等原因，工作的时候机器可由正反转电机在一个工作区域内往复松土，且可以使边角地带正常松土。行走电机功率为0.55Kw，正常工作的时候人手只起到了扶持转向的作用，平时行走的时候只需要控制后轮调节手柄和前面的限深轮手柄使松土刀被抬起即可。并且扶手可以绕着机架横梁旋转，使身高
9、不同的人通过调节都可以操作。大棚的结构模拟模型 大棚中间有土梗，主要是用来放水的，两侧也有土梗每一格为一个池子，也就蔬菜种植区，松土机松土是时候主要是对池子松土，不破坏土梗。小型松土机的三维整体结构模型 局部部装设计模型 地轮调整部件与支臂调整部件 地轮调节采用的是摇柄结构，省力方便支臂采用的是双侧套臂可以伸缩调节进而调节扶手的高低而且可以起到支撑的作用，增加机架的强度。主要参数1.前进速度 大田旋耕机常用的前进速度一般为0.550.85 m/s。故选定机组的前进速度Vm=0.4m/s。2刀辊转速 旋耕机的转速通常173280 r/min,考虑到温室内土壤比较松软, 松土机的刀棍转速为200r
10、/min。3.切土节距 切土节距得 S=60mm。4.松土速比 选择既要保证松土机的正常工作及松土深度的要求，还要综合考虑松土机的结构，功率消耗及生产率的其他因素。长选速比=410。初选 =6则Vp=*Vm=6x0.4=2.4m/s。5.松土深度H 根据农艺要求，温室土壤耕作深度一般在1015Cm，选定松土机的松土深度为15Cm。可以满足农艺要求。松土幅宽n为发动机的额定功率，考虑功率损耗问题本机设计的幅宽为0.4m理论生产功率6.松土机功率的消耗传动系统的设计传动系统包括电机 带轮 变速器 链轮等。总传动比为i=7.15N1=1430r/minN2=749.4r/minN3=317.8r/m
11、inN4=199.8r/min 刀辊采用双侧链条传动可以使传动更平稳谐调，还可以避免中间发生漏耕的现象。主要部件的设计与选择Y100L2-4型电动机与AR17型减速电机零件的设计对输出轴用solidworks进行建模，然后对其进行静力分析。结论 1. 通过这次毕业设计我对目前我国的温室现状和棚室机器有了更升入的了解，利用自己四年所学的专业知识，并查找参考了大量相关资料的基础上，针对温室松土设计了以电机为动力的小型松土机。2. 该机主要实现了体型小、无污染、操作轻巧等优点，采用旋耕弯刀作为松土部件，提高了松土作业的质量和经济性。传动系统、行走系统的设计保持了较高的通用性，有进一步开发和推广的价值。3. 用软件，绘制了整机零部件的图样，用solidworks对该机进行了建模，对其进行干涉检查和主要零部件的校核分析，查看了设计的合理性。 感谢各位老师和同学
