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畢業(yè)設(shè)計
開題論證報告
專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化
學(xué)生姓名 沈 劍
班 級 BD機制061
學(xué) 號 0620110140
指導(dǎo)教師 曹兆熊
完成日期 2010年3月31日
課題名稱:1WX-90型植樹挖穴機設(shè)計
一、課題來源、課題研究的主要內(nèi)容及國內(nèi)外現(xiàn)狀綜述
1、課題來源:
本課題來源于生產(chǎn)實際,目前,我國正在大力加強植樹造林建設(shè),特別是江蘇沿海地區(qū),政府部門每年都規(guī)劃植樹造林,然而植樹造林存在一個問題,需要大量的人力來投入,而現(xiàn)在,國家倡導(dǎo)綠色造林,為了更有效的植樹造林,出現(xiàn)了機械造林。本課題出自于鹽城拖拉機廠,本課題是設(shè)計一臺植樹挖穴機,與黃海金馬-50型拖拉機相匹配,用于植樹造林,代替人力勞動,實現(xiàn)機械化造林。
2.課題研究的主要內(nèi)容:
調(diào)研,收集相關(guān)資料,結(jié)合實際情況,擬定結(jié)構(gòu)方案,設(shè)計一臺植樹挖穴機,與黃海金馬-50型拖拉機相匹配,用于植樹造林。
1).總體設(shè)計
(1)設(shè)計總體方案。
(2)繪制挖穴機總圖;
2).零部件設(shè)計
(a) 根據(jù)挖坑機總圖,設(shè)計齒輪箱等傳動機構(gòu);
(b) 繪制傳動軸、齒輪、齒輪箱體、鉆頭等零件圖;
(c) 有關(guān)計算、校核等。
3. 國內(nèi)外現(xiàn)狀綜述:
中國挖穴機產(chǎn)業(yè)發(fā)展出現(xiàn)的問題中,許多情況不容樂觀,如產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不合理、產(chǎn)業(yè)集中于勞動力密集型產(chǎn)品;技術(shù)密集型產(chǎn)品明顯落后于發(fā)達工業(yè)國家;生產(chǎn)要素決定性作用正在削弱;產(chǎn)業(yè)能源消耗大、產(chǎn)出率低、環(huán)境污染嚴重、對自然資源破壞力大;企業(yè)總體規(guī)模偏小、技術(shù)創(chuàng)新能力薄弱、管理水平落后等。
我國植樹造林機具現(xiàn)狀我國植樹造林機械赴較晚,主要在南方為種植橡膠實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,有為東方紅-75、熱特-25型拖拉機配套的挖穴機,而北方地區(qū)為栽植果樹和防護林,也研制了為中型輪式拖拉機如上海-50、神牛-25型拖拉機配套的開溝機、挖穴機,這種機具既可以挖植樹穴坑,也可以挖梯形溝槽用于果樹施溝肥。對大面積的機械植樹造林,多采用鏵式系歹開溝機,如1K-40、1K-50和1K-60型開溝機。我國植樹造林機械雖有多個品種,但由于栽種樹苗多在山地、坡地,土質(zhì)條件復(fù)雜,影響了機械的使用效果,基本上用人工挖坑栽苗,生產(chǎn)的挖穴機批量較小。近幾年來,由于經(jīng)濟林的興起以及國家為防治水土流失,退耕還林、種草種樹已引起各有關(guān)部門的普遍重視,并加大了植樹造林機械的投入,取得了良好的效果。
挖穴機為了適應(yīng)不同土壤、不同作業(yè)條件的要求,國外生產(chǎn)的不同動力配套的造林用挖穴機,有手提式、背負式、手扶拖拉機式和拖拉機式4種。
1)手提式挖穴機,分為單人式與雙人式。日本多用單人手提式,歐洲各國則多采用雙人手提式。手提式挖穴機發(fā)動機的功率一般為1.3--3.7kw,多采用油鋸和割灌機的單缸風冷汽油發(fā)動機為動力。單人和雙人手提式挖穴機發(fā)動機的轉(zhuǎn)數(shù)經(jīng)離心式離合器和減速箱,將轉(zhuǎn)數(shù)降低到100--200r/min,再傳到挖穴鉆頭。由于減速比很大,多采用蝸輪蝸桿或擺線針輪行星傳動機構(gòu),以便減少機器的質(zhì)量。由于雙人手提式挖穴機質(zhì)量可以大一些,有的采用多段直齒輪減速機構(gòu)。有的挖穴機為了使挖穴機鉆頭能自動地由地中拔出,在傳動機構(gòu)中裝有逆轉(zhuǎn)機構(gòu)。國外所用的挖穴鉆頭多為螺旋片型,挖穴時自穴中向上排土的性能好,螺旋片型有單螺旋和雙螺旋兩種。山地造林時,挖穴的直徑和深度為25--30厘米,因此多采用1.5--2個節(jié)距的螺旋片。為了提高螺旋片型挖穴機的切根性能,有的將螺旋邊緣做成缺口狀。國外所用挖穴機鉆頭的轉(zhuǎn)數(shù)都不太高,以免將穴中的土壤甩得過遠,一般周邊速度為3米/秒左右,鉆頭轉(zhuǎn)數(shù)為200--300r/min。裝有逆轉(zhuǎn)機構(gòu)的挖穴機在拔出鉆頭時,土壤會向相反方向旋轉(zhuǎn),不會從穴中拋出。手扶拖拉機式挖穴機的功率為3.7--7.3kw,輪式拖拉機挖穴機的功率為36.8--73.6kw。
2)懸掛式挖穴機主要用于栽植大樹苗時的挖穴作業(yè),挖穴直徑為50--80厘米,挖穴深度為60厘米,挖穴機懸掛在25.7--58.8kw拖拉機上。挖穴機由縱吊桿、帶安全裝置的萬向傳動軸、減速器和不同直徑的挖穴鉆頭組成。減速器由一對直齒錐齒輪組成,更換不同直徑的挖穴鉆頭時,要更換不同的錐齒輪,可換挖穴鉆頭有3種,直徑分別為80、60、30厘米。鉆頭由空心鉆桿、葉片和切土刀片組成,鉆桿下端有定心尖。工作時,由拖拉機動力輸出軸經(jīng)萬向傳動軸帶動旋轉(zhuǎn)工作部件完成挖穴作業(yè),利用液壓裝置控制鉆頭升降。
3)液壓式挖穴機在發(fā)達國家已普遍推廣。由于液壓技術(shù)的普及推廣,發(fā)達國家在挖穴機上已采用液壓傳動裝置,主要用在液壓輸出能力較強的拖拉機或挖掘機的機型上,用液壓泵驅(qū)動齒輪機構(gòu)傳動系統(tǒng)。DANUSER液壓挖穴機裝有高效、轉(zhuǎn)向密封性能好的液壓馬達,可調(diào)節(jié)機械鏈條與齒輪,使扭距增大4倍。采用液壓驅(qū)動比用萬向節(jié)套管傳動更靈活方便,當遇到障礙物時能起到安全緩沖作用。
二、本課題擬解決的問題
1、挖穴機與拖拉機采用三點懸掛聯(lián)接,作業(yè)時萬向傳動軸偏置角度不得大于15°,田間移位或運輸前必須先切斷動力,將螺旋鉆頭提升至最大高度,此時鉆頭頂尖離地高度應(yīng)大于300mm。
2、螺旋葉片的轉(zhuǎn)速過高,會將泥土拋得很遠,造成填坑缺土。轉(zhuǎn)速過低,則造成工作效率不高。因此在設(shè)計時,要充分調(diào)研和實踐,確定合適的轉(zhuǎn)速。
3. 為保證工作性能,設(shè)計時應(yīng)充分考慮其穩(wěn)定性,避免受力不均勻而造成抖動;
4、結(jié)構(gòu)簡單可靠,盡量使用標準件、通用件,以降低制造成本。
5、挖穴機技術(shù)參數(shù)
①挖穴直徑:70cm
②挖穴深度:70cm
③鉆頭轉(zhuǎn)速:150~250r/min
④鉆頭形式:采用雙螺旋葉片結(jié)構(gòu);
⑤工作效率:60~90坑塘/小時;
⑥按5年壽命,每年工作800小時計;
6、設(shè)計何種葉片結(jié)構(gòu)方便旋轉(zhuǎn)挖坑。
7、設(shè)計何種傳動機構(gòu),方便操作。
三、解決方案及預(yù)期效果
解決方案:
1、為了使鉆頭更容易的進行挖坑,設(shè)計螺旋葉片結(jié)構(gòu)以便旋轉(zhuǎn)挖坑;
2、設(shè)計最佳入土角(75`左右)、最佳轉(zhuǎn)速(150~250r/min),使之能耗最低,工作效率最高。
3、盡量使用標準件、通用件,如齒輪、螺母、螺栓等,以降低制造成本。
4、設(shè)計合理的傳動機構(gòu)(齒輪傳動),避免重心偏后造成操作困難。
預(yù)期效果:
1、產(chǎn)品大量使用標準件、通用件,大大降低了制造成本。
2、產(chǎn)品使用中的維護成本降低;設(shè)計的產(chǎn)品工作更穩(wěn)定、可靠, 拆卸方便、更易于維護。
3、產(chǎn)品外形美觀,環(huán)保,結(jié)構(gòu)合理,符合工作現(xiàn)場的需要,更易于操作和使用;
4、產(chǎn)品的使用效果達到植樹造林的機械化,減輕植樹人員的勞動強度的指標.
四、課題進度安排
3月1日~3月14日.畢業(yè)實習階段。
畢業(yè)實習,查閱資料,到多個公司實踐,撰寫實習報告。
3月15日~3月31日.開題階段。
提出總體設(shè)計方案及草圖,填寫開題報告。
4月1日~5月14日. 設(shè)計初稿階段。
完成總體設(shè)計圖、部件圖、零件圖。
5月15日~5月31日. 中期工作階段。
完善設(shè)計圖紙,編寫畢業(yè)設(shè)計說明書,中期檢查。
6月1日~6月2日.畢業(yè)設(shè)計預(yù)答辯。
6月3日~6月9日.畢業(yè)設(shè)計整改。
圖紙修改、設(shè)計說明書修改、定稿,材料復(fù)查。
6月10日~6月11日.畢業(yè)設(shè)計材料評閱。
6月12日~6月13日.畢業(yè)答辯。
6月14日~6月15日.材料整理裝袋。
五、指導(dǎo)教師意見
簽名
年 月 日
六、專業(yè)系意見
簽名
年 月 日
七、學(xué)院意見
簽名
年 月 日
5