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1、第1章 绪论全套CAD图纸，联系15389370611 铸铁机的发展史.1.1、铸铁机的发展史铸铁机事业，从兴办国营机械化农场和拖拉机站开始，不断探索，不断发展，走出了一条具有中国特色的铸铁机道路。50年来，党和国家一直把实现铸铁机作为建设社会主义现代化农业的一个重要战略目标，投入了大量的人财物力，取得了很大的成就。回顾新中国铸铁机的发展史，大体上可以分为三个阶段，即行政推动阶段、机制转换阶段和市场导向阶段ASD。 1、行政推动阶段这一阶段的主要特征是：在高度集中的计划经济体制下，铸铁机作为重要农业生产资料，实行国家、集体投资，国家、集体所有，国家、集体经营，不允许个人所有的政策。铸铁机的生产
2、计划由国家下达，产品由国家统一调拨，农机产品价格和农机化服务价格由国家统一制订国营机械化农场使用各种较大型铸铁机，除完成农场本身的农田作业外，还为附近农民代耕代种，对中国铸铁机的发展起到了很好的启蒙和示范作用。国营机械化农场培养了大量的农机人才，在铸铁机生产计划、机具的选型配套、农作物的机械栽培技术、机器的作业定额、维护保养等方面提供了宝贵的经验。、机制转换阶段这一阶段的主要特征是：随着经济体制改革的不断深入，市场在铸铁机发展中的作用逐渐增强，国家用于铸铁机的直接投入逐步减少，对农机工业的计划管制日益放松，允许农民自主购买和使用铸铁机，铸铁机多种经营形式并存。从我国耕作制度复杂、劳力众多，农村
3、经济发展水平不高的实际出发，国家调整了农机化政策，提出了有步骤、有选择地发展铸铁机的方针，提出在今后相当长的时期内，必须实行机械化、半机械化、手工工具并举，人力、畜力、机电动力并用，工程措施和生物措施相结合的原则，要求各地根据当地的实际情况推广适宜技术和机具。主要政策有：允许农民个人或联户购买、经营铸铁机；允许铸铁机作为商品进入市场；农机化必须为发展农村经济、农业生产和农民富裕服务；因地制宜，有步骤、有选择地发展铸铁机；分类指导，重点突破；以经济效益为中心，充分尊重和遵循商品经济规律，让农机化主要在市场的支配下运行；国家对农机生产和使用实行优惠；农机服务组织通过扩大经营增强自身的发展活力。农村
4、实行家庭承包经营责任制后，铸铁机的外部环境发生变化。针对农民家庭经营规模小、投资能力有限的状况，国家鼓励农民购置小型铸铁机，发展以小型铸铁机为主的铸铁机，形成了以小型铸铁机为主的格局。1994年与1980年相比，大中型拖拉机下降了7.2%，而小型拖拉机增长了336.5%。农机生产企业面向市场需要，开发适合小生产规模、适合农村购买力、适合国情的农机产品，在联合收割机、农用运输机械、水稻移栽技术、移动式节水灌溉机械、化肥深施技术等方面取得进展，出现了一大批有中国特色的农机产品，深受农民欢迎。、市场导向阶段1994年，中国共产党第十五次代表大会召开，提出了我国经济体制改革的目标是建立社会主义市场经济
5、体制。1994年7月1日，国家取消了农用平价柴油。至此，国家在计划经济体制下出台的农机化优惠政策全部取消，铸铁机进入了以市场为导向的发展阶段。这一阶段的主要特征是：在国家相应法规和政策措施的保护和引导下，铸铁机的市场化进程加速，铸铁机事业发展加快。农机制造企业依据来自市场的供求信息，自主安排生产，确定价格，参与市场竞争。近几年来，农机市场竞争十分激烈，小型拖拉机、农用运输车价格大战此起彼伏。目前，农机市场的竞争已从价格竞争向质量竞争、售后服务竞争发展。一些企业为了取得竞争优势，千方百计提高产品质量，降低生产成本，建立自己的销售网络和售后服务网络。竞争不但使一些农机产品的价格下降，使农民得到了实
6、惠，而且还促进了企业之间的优化组合，形成了“一拖”、“常拖”等大型农机企业集团。农机科研也走进了市场。农机科研单位面向农业生产、面向农村经济发展、面向社会选择科研课题，通过市场将科研成果转让给生产企业，缩短了科研与生产的距离，提高了科研成果转化为现实生产力的速度，取得了较好的经济效益和社会效益。农机化服务的社会化、市场化进程更快。1995年以来，轰轰烈烈的联合收割机跨区收获小麦就是农机服务社会化、市场化的典型事例。跨区收获按照市场规律，以追求收益最大化为目标，不但满足了广大农民对机收服务的需求，而且对减轻劳动强度、快播、快收，夺取农业大丰收发挥了重要作用，同时大幅度提高了联合收割机的利用率，使
7、联合收割机从平均每年使用7?/FONT10天提高到近一个月，使经营联合收割机成为一个收益较高的项目，提高了农机化的经济效益，启动了联合收割机市场。近几年，联合收割机跨区收获小麦的规模不断扩大。1997年，实行跨区作业的有11个省、5万台联合收割机，1998年扩大到19个省、7万台联合收割机。联合收割机跨区收获小麦的成功实践，产生了良好的示范效应，带动机耕、机播以及水稻收获等其它作物和生产环节的跨区作业也在部分地区开始起步。1997年，山东、陕西、山西等省出现了较大规模的跨区机耕、机播活动，而江苏、安徽、海南等省的农民则开着自己的联合收割机，开始跨区收获水稻。在全国范围内，市场化、社会化的农机服
8、务新模式正在迅速发展。随着社会主义市场经济的发展，按照“依法行政，依法管理”的要求，各地加快了农机化法规建设的步伐。到1998年底为止，全国已有18个省制订了铸铁机管理条例，25个省出台了农机安全监理方面的法规，一些省还制定了铸铁机维修方面的法规。国家经济贸易委员会、国家技术监督局、国家工商行政管理局、国内贸易部、机械工业部、农业部联合颁发了铸铁机产品修理、更换、退货责任规定。这些法规初步形成了铸铁机管理的法规体系，成为铸铁机生产、销售、使用活动的行为规范。农机管理的目标转变为提高农机利用率、提高农机作业和农机产品质量、保障安全、规范市场、促进增加农产品产量和农民收入；农机管理职能转到科学规划
9、、制定政策、信息引导、检查监督、组织协调、强化服务上来；农机管理工作从主要依靠行政手段转到综合运用法规、经济和行政手段上来，重点建设和完善农机管理政策法规体系、科学规划体系、信息反馈体系和质量监督检查体系。围绕“科技兴农”战略，针对农业生产的重点地区、主要作物和关键环节，与农艺技术密切配合，以节约成本、降低消耗、保证质量、提高效率、增 加收益、保护环境为目标，努力做好铸铁机的科研开发和技术推广工作。在 稻麦联合收割机、水稻移栽机械、玉米收获、移动式节水灌溉机械、烘干机械、复式农田作业机具、设施农业用机械设备、秸秆粉碎还田等方面取得突破性进展，实施了以化肥深施、精量半精量播种、节水灌溉、旱作农业
10、和精密施药为主要内容的节本增效工程，以水稻育秧、栽插和收获机具推广为主要内容的水稻生产机械化示范工程，以种子精选、包衣、包装为主要内容的种子加工技术服务工程以及粮食烘干示范工程，开展了深耕深松、玉米育苗移栽、玉米收获、秸秆处理、设施农业、农副产品加工技术推广工作。19951998年，全国累计化肥深施面积10884万公顷，精量半精量播种面积6770万公顷，秸秆粉碎还田面积2950万公顷。1994年下半年以来，我国出现了新的一轮农机热，1995年达到高潮，各种农机产品供不应求，全面旺销。农机工业总产值（1990年不变价）与上年相比，1994年增长了15.2%，1995年增长了29.2%，1996年
11、增长了7%，1997年增长3.2%；铸铁机总动力1994年增长了6.37%，1995年增长了6.5%，1996年增长了7.56%，1997年增长8.6%，1998年增长7.4%。这次农机热是农业与农村经济发展，农民收入增加，投资能力增强，国家实施科技兴农战略，工业化快速发展，农村高素质劳动力向非农产业和城市转移，农民迫切希望改善生活质量的结果。铸铁机发展与农业生产和农村经济发展结合得更加紧密。突出表现在田间作业机械化发展较快，大中型拖拉机保有量不断下降的趋势得到扭转，配套农具增长较快，形成了收获机械热、水稻机械化热、旱作铸铁机热三大热点，铸铁机配备结构逐步优化。旧中国的农机工业几乎是一张白纸。
12、1949年，全国农机制造企业只有36家，工业总产值300万元，职工4000人，机床500台，只能生产一些简单的铸铁机，主要铸铁机依靠进口。新中国建立50年间，逐步形成了比较完整的包括动力机械、耕作机械、运输机械、收获机械、水力机械、林业机械、饲料机械、场上作业机械、农副产品加工机械和农机零配件制造等行业的农机工业体系，能够生产拖拉机、联合收割机、铸铁机、农用运输车、水泵等各种农机产品，不但能够基本满足国内需要，而且可以参与国际市场竞争，出口国外。为了在落后的农村普及先进的铸铁机，保障铸铁机正常运转，中国政府集中物力和财力，重点解决农民自己解决不了的问题，引导社会力量，向农机化领域投资，建成了包
13、括农机化科研、技术鉴定、推广、培训、修理、安全监理、销售等在内的农机化服务支持体系。农机科研单位根据农业生产需要，负责农机新产品的研究、开发；农机鉴定单位以第三方的角度，对农机新产品的技术性能进行鉴定；农机推广部门面向广大农村，向农民普及农机新技术；农机培训机构重点培训拖拉机驾驶员和农机操作人员；农机安全监理机构负责铸铁机的安全生产工作；众多的农机修理、销售网点和乡村农机服务组织遍布广大农村，直接为农民提供各种服务。这些单位形成一个整体，互相配合，为铸铁机的健康发展发挥了重要作用。中国是从一个半封建半殖民地社会直接进入社会主义社会的。长期的封建统治和帝国主义列强的残酷压榨与掠夺，使我国经济发展
14、停滞，广大农村现代科技文明水平很低。铸铁机进入农村，给封闭、沉闷、落后的农村吹进了新鲜空气，使传统保守的农民第一次看到了他们从来没有见过的新事物，起到了启蒙教育的作用。在农机化发展初期，曾经出现过十里八村、男女老少看稀罕的场面。在铸铁机发展过程中，经过各级农机培训学校培训的大量农机操作手和驾驶员，成为农村中科技文化素质较高的农民群体，也是收入较高的一个群体。他们相对见识多，接受新事物快，在改变农村落后面貌、促进农业科技进步中发挥了重要作用。铸铁机的发展，不仅使很多农民靠经营铸铁机走上了致富的道路，过上了富裕的生活，而且极大改善了农村的生产条件，降低了农民的劳动强度，改变了农业的生产方式和农民的
15、生活方式，促进了农村社会进步。1.1.2、国外铸铁机的发展史国外农业装备的水平和特点，在农业生产、农作物种植、土地经营规模、农民经济收入、社会化服务体系、自然条件以及使用的农业装备和机械化水平等方面具有一定典型性。美国是世界上农业最发达、技术最先进的国家之一。高度发达的资本主义商品生产，促使美国在本世纪40年代领先世界各国最早实现了粮食生产机械化。60年代后期，粮食生产机械化水平更加提高，达到了从土地耕翻、整地、播种、田间管理、收获、干燥等全过程机械化；70年代初完成了棉花、甜菜等经济作物从种植到收获各环节的全面机械化。当前依然在种植业、工厂化畜禽饲养、设施农业、农产品加工等方面保持着世界先进
16、水平。高度机械化水平，科学有效的管理，大大提高了农业劳动生产率。1987年美国农业劳动力人均产值达到了55300美元，是当时其他发达国家的4倍，居世界第一位。铸铁机有力地促进了美国农业的快速发展，也使美国成为世界上第一农产品出口大国。澳大利亚牧业发达，全澳有农牧场17.8万个，其中农牧结合的2.7万个，纯牧业8.4万个，全国耕地4680.6万公顷，草地4250.6公顷。牧草和小麦轮作，围栏放牧，通过草场改良增加载畜量。牧草从种植到收获全部使用机械。牧草播种采用圆盘开沟铸铁机、免耕铸铁机，用机动喷雾机和农用飞机喷农药、除草剂；牧草收获采用收割、搂草、压扁、打捆联合收割机，也有部分使用割草机、指轮
17、或滚轮搂草机、压捆机进行分段作业的地区。加拿大在农业上采用夏季休闲水土保持耕作与冬季秋雪管理的机械化作业。其耕作技术正向保护性耕作技术方向发展。适应耕作技术的变化，近年来普遍推行双列圆盘犁和偏置式圆盘犁耕作。在作物生长过程中使用双翼铲中耕机、翻转式中耕机或双翼杆式中耕除草机防治杂草并增施肥料。与美国的免耕法不同的是，加拿大每隔六年左右都将土壤深耕一次。深耕大多采用有壁犁，该犁既可翻动表层土壤以可疏松犁底层。休闲地耕作常用圆盘耙或弹齿耙，有的地块则用联合作业机进行一次性覆盖镇压。法国农业发达，为世界粮食出口大国之一，铸铁机水平高，小麦、玉米等谷物生产、畜禽饲养均已实现了全过程机械化。粮食作物从整
18、地、播种、中耕、病虫害防治、收获、运输、加工、储存等环节均有相适应的铸铁机。法国在作物育种机械和葡萄园机械方面较发达。作物育种从种床准备、播种、田间管理、收获及收获后清选、分级、包装、包衣等有一整套机械供应，特别是种子加工厂，各种设备配套齐全，自动化程度也较高。法国的葡萄园机械，从拖拉机到配套的栽植、剪枝、整形、施肥、施药、采收、包装、运输都有相适应的机械，机械化作业达到了世界先进水平。葡萄采收机械每年生产量较大，也有较多出口。英国的铸铁机制造业较发达，农业装备以种植业和畜牧机械为主，除满足本国需要外还大量出口。农机企业以小企业为主（50人以下），以麦赛福格森公司等大型跨国企业为主的几个大型农
19、机企业的产值占农机总产值的66%。麦赛福格森公司在英企业的主要产品有发动机、拖拉机、铸铁机等，该公司的轮式拖拉机系列从14.9kw到186.6kw，在基本型基础上变型有四轮驱动、葡萄园与果园、山地、高地隙、自走底盘、前悬挂、中间悬挂等类专用拖拉机；泼金斯发动机为世界著名的产品。福格森公司生产的中马力轮式拖拉机有240多种配套农机具，其中有43种犁、37种耕、17种施肥机、16种种植机械、20种田间管理机械、31种运输机械。随着科学技术的不断发展进步，工业支援农业能力的不断加强，以及农村经济、农业生产规模的日益发展，农业生产将朝着全部过程实现机械化、电气化和自动化的方向发展和使用各种类型的、采用
20、各种先进技术的、高效率、高作业质量的现代化铸铁机。为提高农业劳动生产率而日益发展的大马力拖拉机，要求同时发展各种宽幅铸铁机，或幅宽不致过大、而又能充分利用拖拉机功率的铸铁机，如采用高速作业，各种联合作业机组，驱动型工作部件等。采用联合作业机组还可减少拖拉机和铸铁机通过田间的次数，减轻轮子对土壤的压实程度。自动式铸铁机特别是各种联合收割机也将向大型、高效率的方向发展。为了进一步改善操作条件，减轻劳动强度，液压技术将日益广泛地铸铁机上应用。同时将发展各种自动监测装置，保证铸铁机的安全运转和作业质量。1.2 铸铁机的研究意义铸铁机应用于农业生产中的精密播种，主要研究铸铁机的传动机构和传动的原理，以及
21、铸铁机的各部件的原理和作用。有播种均匀度，播种深度，覆土深度及压密程度等农业技术要求。毕业设计过程中，认真考察分析了国外同类机具的现状及发展趋势，在吸取国外先进播种技术和同类机具经验的基础上，结合我国北方旱作农业的特点和土壤保护性耕作制度及最新农艺技术的要求，研究并提出了一套适合我国北方不同耕作区域、不同土壤条件、不同作物轮作少免耕耕作技术。在未耕地或有作物秸杆残茬覆盖地上，一次完成侧深施肥、切茬扩沟、仿行限深开沟、精播压实、镇压覆土等项作业的垄作平作通用精量铸铁机。经过两轮样机的田间性能试验和生产试验证明，该机田间适应性强，通过性能好，工作可靠；播种质量好，株距均匀，播深一致；镇压紧实，抗旱
22、保墒，苗齐苗壮；同时还具有结构紧凑、外形美观、操作简单、使用方便等特点，是土壤保护性耕作的理想配套机具。1.3 铸铁机的设计依据与技术分析本次设计采用型孔式的排种器，配合输肥管、导种管、输种管、开沟器、覆土器和镇压器等组成，来实现铸铁机的一次性播种过程，来完成铸铁机的从开沟-施肥-播种-压种-覆土的全过程。1.3.1可行性分析1、技术可行性分析：设计的题目为双行简易能铸铁机，所谓铸铁机是利用机械化、自动流水线，将种子点播在预制的型孔式的水平盘内，然后在开沟器开完沟，由肥箱施肥后，经导种管把种子排到沟里。它具有排种率高。周边型孔对种子粒型的适应性比较好。采用此铸铁机技术播出的种子，出苗整齐、便于
23、机械化生产。2、经济可行性分析：由本铸铁机为主要农业作业机器的播种过程的主要部件是排种器、导种管和覆土器构成，具有成本低，使用方便，性能优良等优点，适合批量生产。随着国内外对播种过程质量要求的提高，该技术必将得到普及应用，必将成为广大农民的得力助手1.3.2农艺技术指标外形尺寸： 1940X2000X1225mm作业行数： 2行行 距： 60cm70cm工作幅宽： 1.2m1.4m侧施肥深度： 苗侧4cm5cm，深8cm12cm施 肥 量： 每公顷 150kg750kg排 种 量： 玉米5万株10万株/hm2大豆18万株55万株/hm2播种深度： 37cm可调粒距合格率: 80%1.3.3配套
24、动力技术指标配套动力： 1822kW拖拉机作业速度： 57km/h 1.3.4技术经济指标1、节本增效指标：使用该机具可比传统耕作播种减少燃料消耗50%65%,耕作工时减少40%50%.2、生 产 率：0.70.8hm2 /h1.4铸铁机的设计方案本次设计通过一些技术的相关要求和部件的校核计算来选取相应的部件，主要采用型孔式的排种器，配合输肥管、导种管、输种管、开沟器、覆土器和镇压器等组成，来实现铸铁机的一次性播种过程，完成铸铁机的从开沟-施肥-播种-压种-覆土的全过程。铸铁机主要是由施肥园盘装配1、传动装配2、肥箱装配3、机架总成4、支承轮装配5、播种单体装配6、限深轮等部分组成。（见图11
25、）图11 铸铁机的设计方案第2章 铸铁机的总体设计2.1 总体设计2.1.1工作原理与工作过程及结构形式该机能完成切断秸杆残茬、侧深施肥、精密播种作业，工作原理如下：机器前进的同时，施肥园盘转动开沟，地轮转动并通过链轮、链条驱动排肥轴转动，排肥盒排下的肥料通过排肥管施到土壤中；破茬园盘将地面秸杆残茬切断，双园盘转动并通过两侧限深轮仿行限深开沟，压沟刀扩沟，同时由排种器排出的种子从导种管进入种沟内，压实轮将种子压实，后面的V形镇压轮将沟侧土壤压入种沟，镇压同时并覆土，完成播种作业。结构形式：根据作业工艺技术要求和配套动力，选择该机结构形式为整体后悬挂式。2.1.2总体参数设计1、作业速度：应在满
26、足一定播种质量的前提下尽可能提高生产率，考虑配套动力指标和排种器转速指标，确定该机作业速度为5km/h.2、工作幅宽：根据常用速度下配套拖拉机的牵引能力、机具的工作阻力、悬挂装置提升能力、机组纵向稳定性、地块大小、道路运输等综合因素，计算工作幅宽，确定该机工作幅宽最大为1.4米；最小幅宽为1.2米。3、 生产率：生产率为：0.70.8hm2 /h4、总体配置：总体配置上，首先考虑到该机作业的特点和环境条件及实际工作中安装方便，在保证机组工作可靠、配套合理、性能稳定、通过性能好的前提下，应实现结构紧凑，并在配置中满足如下要求：1）用来联结和安装工作部件的机架要有足够的强度与刚度外，高度应可调。2
27、）选择合适的上、下悬挂点，以保证支承轮的合理负荷，并保证有正确的瞬心位置，以及与多种型号拖拉机配套挂结的适应性。3）支承轮位于主梁后方，安装位置应能上、下、左、右调整，以适合各种行距和作业状态的要求，并保证其合理负荷。4）各种部件结构紧凑,并保持部件总成相对独立，以便拆装、更换和保管、各部件之间应合理配置以防止拖堆、堵塞。5）机具重心应尽量前移，以保证机具运输时纵向稳定性好。2.2 主要工作部件的设计2.2.1施肥、播种部件的设计1、排肥器：排肥器用于铸铁机和中耕机上施固体化肥、菌肥等。要求播量均匀稳定,排肥量调节范围大,不堵塞,不架空,不断条,通用性好,零件耐腐蚀,清除肥料方便。考虑到目前多
28、施用流动性能较好的化肥，因此选用大外槽轮式排肥器。它的工作原理是在工作时,外槽轮旋转,从肥料箱落入外槽轮凹槽内的肥料被带到排肥舌末端而排出。工作特点是每转排量基本稳定,主要靠改变槽轮工作长度调节排量,调节方便。为提高调整使用方便性，变槽轮和阻塞轮内圆孔为方孔。2、施肥部件：考虑机器的通过性能和施肥深度，本机最新设计用倾斜单园盘和滑刀、护板组成开沟器。3、破茬部件：采用法国进口的合金钢板制造的波纹盘，具有切断秸杆能力强，导向性能好、耐磨损、寿命长等特点。4、开沟部件：开沟器的作用是在铸铁机工作时,开出种沟,引导种子和肥料入土并能覆盖种子和肥料,要求入土性能好,开沟深度能在210mm内调节,覆盖良
29、好。考虑机器的通过性能，本机采用双园盘开沟器。它的工作原理、特点和使用范围是由两个平面圆盘在前下方聚点处接触,形成一个夹角。工作时圆盘旋转切土开沟,种子和肥料通过输送筒落入沟底,开沟宽度3050mm,在整地条件较差和土壤湿度较大时,也能正常工作。开沟整齐,工作稳定。能适应较高的作业速度,有一定覆土能力,上、下土层相混现象较少。重量较大(1114kgf)，沟底不平,不适于浅播。广泛用于谷播机,具有不拖堆、堵塞、开沟效果好等特点。5、限深轮部件：为确保播深一致性，在双园盘开沟器两侧，增设了与投种点同步仿行的橡胶限深轮。6、压实轮：为保证种子与土壤紧密接触，该机设计了橡胶压实轮，可将种子压入湿土中，
30、实现苗全、苗齐、苗壮。7、镇压部件：镇压器的作用是压碎土块,压紧耕作层,平整土地或进行播后镇压,有利于促进种子发芽。镇压器的工作元件镇压轮用于铸铁制造,有圆筒形、V形或网环形。该机采用镇压效果好的胶圈镇压覆土轮，两个胶圈成V形，并可通过手柄调节镇压力。2.2.2支承轮的设计支承轮的主要作用是支承机架，为排肥、排种提供动力，并能实现机架距地面的高度可调。支承轮组件设计了采用支臂铰接式结构和顶丝机架高度调节机构及具有较好通过性能的人字形花纹橡胶充气轮胎。2.2.3机架的设计根据机具的总体结构配置和改变播种行距的需要，并保证各组件之间保持足够间隔距离和各工作部件前后距离，保证机具的通过性能。因此，本
31、机设计了框架式机架结构，机架前后共两根横梁，前、后梁采用100X100X4钢管，前、后梁通过二个100X60X4钢管顺梁焊接在一起，具有足够的强度和刚度。2.2.4传动部分的设计左右支承轮驱动排种、排肥作业。支承轮通过传动装配分别将扭矩传递给排种器、排肥轴，以实现排种和排肥作业。传动装配由塔轮、链条、内六方孔轴承、六方轴、及张紧部件等组成。(见图21)图21 支承轮的传动装置为满足施肥和播种的农艺要求，并实现传动可靠和调整方便的设计目标，该机传动系统采用了排肥二级，排种三级传动和塔轮变速方案。具体传动路线设计方案是：当支承轮转动时，动力通过支承轮轴上的齿链轮和套筒滚子链驱动地轮传动轴上齿链轮转
32、动；向上通过套筒滚子链驱动排肥轴上的齿链轮转动实现排肥作业；通过地轮传动轴上塔轮和套筒滚子链驱动播种传动轴上的塔轮转动；同时，再通过播种传动轴上的齿链轮和套筒滚子链驱动排种器轴上齿链轮的转动，完成精密播种，并通过选择塔轮A和塔轮B上的不同齿数变数链轮确定不同传动比，实现播种株距或播量调整。3铸铁机工况分析及液压系统设计方案的确定要了解和设计铸铁机的液压系统，首先要分析铸铁机的工作过程及其作业要求，掌握各种液压作用元件动作时的流量、力和功率要求以及液压作用元件相互配合的复合动作要求和复合动作时油泵对同时作用的各液压作用元件的流量分配和功率分配。3.1铸铁机的工况铸铁机的作业过程包括以下几个动作(
33、如图3.1 所示):动臂升降、斗杆收放、铲斗装卸、转台回转、整机行走以及其它辅助动作。除了辅助动作(例如整机转向等)不需全功率驱动以外，其它都是铸铁机的主要动作，要考虑全功率驱动14。1、动臂升降 2、斗杆收放 3、铲斗装卸 4 、平台台回转 5、整机行走图3.1 铸铁机的运动图由于铸铁机的作业对象和工作条件变化较大，主机的工作有两项特殊要求:(1)实现各种主要动作时，阻力与作业速度随时变化，因此，要求液压缸和液压马达的压力和流量也能相应变化;(2)为了充分利用发动机功率和缩短作业循环时间，工作过程中往往要求有两个主要动作(例如挖掘与动臂、提升与回转)同时进行复合动作15。铸铁机一个作业循环的
34、组成和动作的复合主要包括:(1) 挖掘:通常以铲斗液压缸或斗杆液压缸进行挖掘，或者两者配合进行挖掘，因此，在此过程中主要是铲斗和斗杆的复合动作，必要时，配以动臂动作。(2) 满斗举升回转:挖掘结束，动臂液压缸将动臂顶起，满斗提升，同时回转第2章铸铁机液压系统的设计要求和分析方法液压马达使转台转向卸土处，此时主要是动臂和回转的复合动作。(3) 卸载:转到卸土点时，转台制动，用斗杆液压缸调节卸载半径，然后铲斗液压缸回缩，铲斗卸载。为了调整卸载位置，还要有动臂液压缸的配合，此时是斗杆和铲斗的复合动作，间以动臂动作。(4) 空斗返回:卸载结束，转台反向回转，动臂液压缸和斗杆液压缸配合，把空斗放到新的挖
35、掘点，此时是回转和动臂或斗杆的复合动作。3.1.1挖掘工况分析挖掘过程中主要以铲斗液压缸或斗杆液压缸分别单独进行挖掘，或者两者复合动作，必要时配以动臂液压缸的动作15。一般在平整土地或切削斜坡时，需要同时操纵动臂和斗杆，以使斗尖能沿直线运动，如图3.2，3.3所示。此时斗杆收回，动臂抬起，希望斗杆和动臂分别由独立的油泵供油，以保证彼此动作独立，相互之间无干扰，并且要求泵的供油量小，使油缸动作慢，便于控制。如果需要铲斗保持一定切削角度并按照一定的轨迹进行切削时，或者需要用铲斗斗底压整地面时，就需要铲斗、斗杆、动臂三者同时作用完成复合动作，如图3.4,3.5所示。图3.2 斗尖沿直线平整土地图 图
36、3.3 斗尖沿直线切削斜坡图图3.4 铲斗底压整地面图图3.5 铲斗底保持一定角度切削图单独采用斗杆挖掘时，为了提高掘削速度，一般采用双泵合流，个别也有采用三泵合流。单独采用铲斗挖掘时，也有采用双泵合流的情况。下面以三泵系统为例，来说明复合动作挖掘时油泵流量的分配情况和分合流油路的连接情况。液压马达使转台转向卸土处，此时主要是动臂和回转的复合动作16。当斗杆和铲斗复合动作挖掘时，供油情况如图3.4a 所示。当斗杆油压接近溢流阀的压力时，原来溢流的油液此时供给铲斗有效利用;当铲斗和动臂复合动作挖掘时，由于动臂仅仅起调解位置的作用，主要是斗杆进行挖掘，因此采用斗杆优先合流、双泵供油，如图3.4b
37、所示。图3.4 三泵供油系统示意图当动臂、斗杆和铲斗复合运动时，为了防止同一油泵向多个液压作用元件供油时动作的相互干扰，一般三泵系统中，每个油泵单独对一个液压作用元件供油较好。对于双泵系统，其复合动作时各液压作用元件间出现相互干扰的可能性大，因此需要采用节流等措施进行流量分配，其流量分配要求和三泵系统相同。当进行沟槽侧壁掘削和斜坡切削时，为了有效地进行垂直掘削，还要求向回转马达提供压力油，产生回转力，保持铲斗贴紧侧壁进行切削，因此需要同时向回转马达和斗杆供油，两者复合动作，如图2.5所示。回转马达和斗杆收缩同时动作，由同一个油泵供油，因此需要采用回转优先油路，否则铲斗无法紧贴侧壁，使掘削很难正
38、常进行。在斗杆油缸活塞杆端回油路上设置可变节流阀，此节流阀的开口度即节流程度由回转先导压力来控制。回转先导压力越大，节流阀开度越小，节流效应越大，则斗杆油缸回油压力增高，使得油泵的供油压力也提高。因此随着回转操纵杆行程的增大，回转马达油压增加，回转力增大。图3.5 沟槽侧壁掘削和斜坡掘削时，油泵供油连接情况挖掘过程中还有可能碰到石块、树根等坚硬障碍物，往往由于挖不动而需要短时间增大挖掘力，希望液压系统能暂时增压，能提高主压力阀的压力17。3.1.2满斗举升回斗工况分析挖掘结束后，动臂油缸将动臂顶起，满斗举升，同时回转液压马达使转台转向卸载处，此时主要是动臂和回转马达的复合动作。动臂抬升和回转马
39、达同时动作时，要求二者在速度上匹配，即回转到指定卸载位置时，动臂和铲斗自动提升到合适的卸载高度。由于卸载所需的回转角度不同，随铸铁机相对自卸车的位置而变，因此动臂提升速度和回转马达的回转速度的相对关系应该是可调整的。卸载回转角度大，则要求回转速度快些，而动臂的提升速度慢些。在双泵系统中，回转起动时，由于惯性较大，油压会升得很高，有可能从溢流阀溢流，此时应该将溢流的油供给动臂，如图3.6a 所示。在回转和动臂提升的同时，斗杆要外放，有时还需要对铲斗进行调整。这时是回转马达、动臂、斗杆和铲斗进行复合动作18。由于满斗提升时动臂油缸压力高，导致变量泵流量减小，为了使动臂提升和回转、斗杆外放相互配合动
40、作，由一个油泵专门向动臂油缸供油，另一个油泵除了向回转马达和斗杆供油外，还有部分油供给动臂，如图2.6b 所示。但是由于动臂提升时油压较高，单向阀大部分时间处于关闭状态，因此左侧油泵只向回转马达和斗杆供油。三泵系统的供油情况如图3.6c 所示。各个油泵分别向一个液压作用元件供油，复合动作时无相互干扰。3.1.3卸载工况分析回转至卸载位置时，转台制动，用斗杆调节卸载半径和卸载高度，用铲斗油缸卸载。为了调整卸载位置，还需要动臂配合动作。卸载时，主要是斗杆和铲斗复合动作，间以动臂动作。图3.6回转举升供油情况3.1.4空斗返回工况分析当卸载结束后，转台反向回转，同时动臂油缸和斗杆油缸相互配合动作，把
41、空斗放在新的挖掘点。此工况是回转马达、动臂和斗杆复合动作。由于动臂下降有重力作用，压力低、变量泵流量大、下降快，要求回转速度快，因此该工况的供油情况为一个油泵的全部流量供回转马达，另一油泵的大部分油供给动臂，少部分油经节流阀供给斗杆，如图3.7 所示。图3.7空斗返回供油情况发动机在低转速时油泵供油量小，为防止动臂因重力作用迅速下降和动臂油缸产生吸空现象，可采用动臂下降再生补油回路，利用重力将动臂油缸无杆腔的油供至有杆腔。3.1.5行走时复合动作在行走的过程有可能要求对作业装置液压元件(如回转机构、动臂、斗杆和铲斗)进行调整。在双泵系统中，一个油泵为左行走马达供油、另一个油泵为右行走马达供油，
42、此时如果某一液压元件动作，使某一油泵分流供油，就会造成一侧行走速度降低，影响直线行驶性，特别是当铸铁机进行装车运输或上下卡车行走时，行驶偏斜会造成事故19。为了保证铸铁机的直线行驶性，在三泵供油系统中，左右行走马达分别由一个油泵单独供油，另一个油泵向其它液压作用元件(如动臂、斗杆、铲斗和回转)供油，如图3.8a 所示。对于双泵系统，目前采用以下供油方式:一个油泵并联向左、右行走马达供油，另一个油泵向其他液压作用元件供油，其多余的油液通过单向阀向行走马达供油，如图3.8b 所示;双泵合流并联向左、右行走马达和作业装置液压作用元件同时供油，如图3.8c 所示。图3.8行走复合动作时的几种供油情况3
43、.2铸铁机液压系统的设计要求铸铁机的动作繁复，且具有多种机构，如行走机构、回转机构、动臂、斗杆和铲斗等，是一种具有多自由度的工程机械。这些主要机构经常起动、制动、换向，外负载变化很大，冲击和振动多，因此铸铁机对液压系统提出了很高的设计要求。根据铸铁机的工作特点，其液压系统的设计需要满足以下要求20: 3.2.1动力性要求所谓动力性要求，就是在保证发动机不过载的前提下，尽量充分地利用发动机的功率，提高铸铁机的生产效率。尤其是当负载变化时，要求液压系统与发动机的良好匹配，尽量提高发动机的输出功率。例如，当外负载较小时，往往希望增大油泵的输出流量，提高执行元件的运动速度。双泵液压系统中就常常采用合流
44、的方式来提高发动机的功率利用率。3.2.2操纵性要求(1) 调速性要求铸铁机对调速操纵控制性能的要求很高，如何按照驾驶员的操纵意图方便地实现调速操纵控制，对各个执行元件的调速操纵是否稳定可靠，成为铸铁机液压系统设计十分重要的一方面。铸铁机在工作过程中作业阻力变化大，各种不同的作业工况要求功率变化大，因此要求对各个执行元件的调速性要好。(2) 复合操纵性要求铸铁机在作业过程中需要各个执行元件单独动作，但是在更多情况下要求各个执行元件能够相互配合实现复杂的复合动作，因此如何实现多执行元件的复合动作也是铸铁机液压系统操纵性要求的一方面。当多执行元件共同动作时，要求其相互间不千涉，能够合理分配共同动作
45、时各个执行元件的流盘，实现理想的复合动作。尤其对行走机构来说，左、右行走马达的复合动作问题，即直线行驶性也是设计中需要考虑的重要一方面。如果铸铁机在行使过程中由于液压泵的油分流供应，导致一侧行走马达速度降低，形成铸铁机意外跑偏，很容易发生事故。另外，当多执行元件同时动作时，各个操纵阀都在大开度下工作，往往会出现系统总流量需求超过油泵的最大供油流量，这样高压执行元件就会因压力油优先供给低压执行元件而出现动作速度降低，甚至不动的现象。因此，如何协调多执行元件复合动作时的流量供应问题也是铸铁机液压系统设计中需要考虑的。3.2.3节能性要求铸铁机工作时间长，能量消耗大，要求液压系统的效率高，就要降低各
46、个执行元件和管路的能耗，因此在铸铁机液压系统中要充分考虑各种节能措施。当对各个执行元件进行调速控制时，系统所需流量大于油泵的输出流量，此时必然会导致一部分流量损失掉。系统要求此部分的能量损失尽量小;当铸铁机处于空载不工作的状态下，如何降低泵的输出流量，降低空载回油的压力，也是降低能耗的关键23。3.2.4安全性要求铸铁机的工作条件恶劣，载荷变化和冲击振动大，对于其液压系统要求有良好的过载保护措施，防止油泵过载和因外负载冲击对各个液压作用元件的损伤。回转机构和行走装置有可靠的制动和限速；防止动臂因自重而快带下降和整机超速溜坡。3.2.5其它性能要求实现零部件的标准化、组件化和通用化，降低铸铁机的
47、制造成本:铸铁机作业条件恶劣，各功能部件要求有很高的工作可靠性和耐久性;由于铸铁机在城市建设施工中应用越来越多，因此要不断提高铸铁机的作业性能，降低振动和噪声，重视其作业中的环保性21。3.3铸铁机液压系统的分析铸铁机液压系统中最重要也是最复杂的就是多路阀液压系统。多路阀是铸铁机液压系统中的重要部件，它确定了液压泵向各个液压作用元件的供油路线和供油方式；确定了多个液压作用元件同时作用时的流量分配情况和如何实现复合动作；决定了铸铁机作业时的运动学和动力学特性、动作优先和配合以及合流供油和直线行走性等等。它的设计决定了能否更好地满足铸铁机的作业要求和工况要求。铸铁机多路阀液压系统图通常十分复杂，对各种液压作用元件的供油路线、回油路线以及控制油路等纷杂在一起，很难对整个液压系统的结构一目了然，这样就需要花费很多的时间才能将其分析透彻。下面对多路阀液压系统进行分析：如图3.9所示22。简化步骤具体为:(1)为了突出铸铁机液压系统的核心部分 多路阀液压系统，首先去掉液压泵及其控制油路，各个液压作用元件及其油路，如动臂、斗杆、铲斗、回转机构和行走装置，以及多路阀先导液压操纵系统(图2.9中己经去掉了上述部分的油路)