1 SMZL一240型深松灭茬整地 联合作业机创新特点和推广应用
陈一丁’ 白相萍’ 张雅琴 韩翠英。邓向东’ 郭晓晴’ 权翔瑞’ 1.内蒙古自治区农牧业机械技术推广站;2.乌兰察布市农牧业机械化管理局农机研究所; 3.内蒙古机电职业技术学院 【摘 要】 探讨和论述1SMZL一240型深松灭茬整地联合作业机在研制、使用推广中的完善和 创新,有效解决使用寿命、作业效果要求等的研制思路与处理工艺,并从理论和实践中验证了机型可 靠性、适应性,通过具体数据体现环保、高效的现代农牧业机械特点。 [主题词】深松灭茬联合创新推广 1SMZL一240型深松灭茬整地联合作业机是 内蒙古赤峰市顺通农业机械制造有限公司研制 的新产品,该产品的最大特点是能与各种不同 高度动力输出轴的拖拉机配套,传动可靠性 寿命长.深松铲前置和中置作业平整.双轴灭 茬旋耕错箱布置没有漏耕,零部件标准化程 度高,便于组织生产,整机使用维护方便和作 业效果好,在国内双轴灭茬旋耕深松联合整 地机技术上处于领先水平,20l1年提交内蒙 古自治区农牧业机械试验鉴定站新产品鉴定, 2012年产品刚上市就受到农牧民朋友的青睐. 已销售240台 1 1SMZL一:940型深松灭茬整地联合作业机的 创新点 1SMZL一240型深松灭茬整地联合作业机是 在原来深松灭茬整地联合作业机的基础上的改 进产品,主要在整机布置和动力传动结构设计 上进行了重大改进。大大提高了机具的可靠性 和综合作业性能.主要创新点如下: 1.1 整机结构采用前后连接框架式旋耕机.前 置旋耕机灭茬刀轴传动箱体与后置旋耕机旋耕 刀轴传动箱体错位布置,解决了传统中间箱体 双轴整地机漏耕的问题。 1.2增加前端连接箱总成 连接箱总成主要承担拖拉机动力输入和前 后置旋耕机的动力传动任务。通过调整连接箱 总成的上下高度位置,可与各种拖拉机配套,解 决了目前拖拉机因动力输入轴高度不同配套 低、中、高不同箱体的旋耕机问题;连接箱总成 同时是前后两个旋耕机的动力传动的分配器, 将以前拖拉机的动力输入由一对锥齿轮承担传 递动力,通过连接箱总成变为两对锥齿轮分别 承担,极大地提高了联合整地机的齿轮传动的 使用寿命和保养维修性; 1-3将以前联合整地机的一个中间叉箱箱体. 通过连接箱总成变为两个独立的旋耕机通用箱 体,大大降低了制造成本.在提高了使用寿命的 前提下,即提高了整机维修保养方便性:又提高 了整机标准化生产的水平; 1.4旋耕传动机箱体采用外跨齿轮变速结构. 可以通过更换外跨调速齿轮的数比达到灭茬刀 轴和旋耕刀轴的理想转速: ・49・
蓠 1.5深松铲柄选用特制的弹簧钢材料,代替以 前铸钢铲柄,强度好,重量轻,牵引阻力小。 通过2012年投放市场应用表明.改进后的 机型作业不漏耕,传动部件寿命长,能满足 73.5—1 17.6 kW(100—160马力)拖拉机配套要 求,2012年8月,国家知识产权局已对《深松灭 茬旋耕联合作业机》发明专利进入实质审查程 序。 2改进前后齿轮强度计算比较 2.1 ISMZL一240型深松灭茬整地联合作业机 2.4nl双轴灭茬旋耕机所需拖拉机动力输出功率 N N=0.1K入dVmB(kW) d一耕深(cm)灭茬深度5cm,旋耕速度 14cm Vm一机组前进速度(rn/s) 机组前进速度 4km/h=1.1 m/s B一耕幅(in)耕幅2.4m K厂旋耕比阻(N/cm )K =6.65—10.64选 K =9.0(N/cm ) 灭茬功率:Nmc=0.1K ̄dVmB=0.1x9×5X 1.1x2.4=11.88(kW) 旋耕功率:Nxg=0.1K dVmB=0.1 x9x14X 1.1x2.4=33.26(kW、 拖拉机动力输出总功率N:N=Nme+Nxg= 1 1.88+33.26=45.14(kW) 改进前,拖拉机动力输出动力由一对锥齿 轮传递,总功率为灭茬和旋耕功率的总和:N= Nmc+Nxg=45.14(kW) 改进后,拖拉机动力输出动力由两对锥齿 轮分别承担,其中一对锥齿轮最大传递功率是 旋耕功率.即N=Nxg=33.26(kW) 2.2改进前锥齿轮疲劳校核: 螺旋锥伞齿数比14:26 Z1=14,in=9,d1= 14x9=126mm, u=Z2/Zl=26/14=1.857,Z2=26,m=9,d2=26× 9=234mm,改进前螺旋锥伞齿轮承担动力输出 总功率为N=45.14(kW) 拖拉机动力输出转速n=540 r/min 动力输入轴扭矩M=9549xN/n N・In :9545x45.1 4/540 ・50・ 798N‘m=81.42kgm Ft= QQ!!= Q 墨 : =1292.38(kgf)d 126 JL L JL●_ ●_● ①接触强度校核 、/ KAK 邯‘ZuZ ̄Z.ZEZe =f 1292.38 x2x1.5x1.5×1.0657×101876× 2.14x60.6x0.795=136.79(kg/mm2) 渗碳钢,渗碳淬火 mn=150(kg/mm ) Z 一接触强度的寿命系数z :1.0 Ne=60 ̄nlt=60xl xn1Xt=60×1 x540x2400= 77760000<10 式中: 一齿轮每转一圈同一侧面的啮合次 数^y=1 n1-转数nl=540(r/min) t一工作时间 每年工作40天,每天平均作 业10小时,年作业时间为400小时,旋耕机按6 年使用寿命,合计总作业时间为2400h。 盯}Ⅱ m=O'I ̄i lZNZIZvZRZw =150x1.0×lx0.975x0.92x1=134.55(kg/mm ) SH=等+ -0_984<S n=1.0 结论:接触强度不满足,不适合农业机械的 使用要求! ②弯曲强度校核 盯f= Y ̄YFY 。 : 堕 笪×1.410×2.544× 42x9xcos35。 0.708 ̄0.75x 1=32.20(kg/mm0) 盯Flim一试验齿轮的弯曲疲劳极限(kg ̄,m5 20CrMnTi渗碳淬火盯Flim=40(kg/mm ) Y 一弯曲强度的寿命系数,Y =1 循环基数:N0=3x106 按额定扭矩或功率计算时:Ne=60",/nt=60x lxnxt 当Ne≥NO时. n一转速n=540(r/分min) t一工作时间,6年,每年工作40天,每天工 作lOh t=4x2x30x10=2400h
Ne=60gnt=60xl xnxt=60×1 x540x2400= 77760000>3xl06 盯}丑; l=盯}ⅡimYNYx=40x l x0.65=26.00(k#mm ) Sv- =1.0 SF=o- _0.807< jZ. U SF1i 1=1.0 结论:弯曲强度不满足,不适合农业机械的 使用要求1 2.3改进后锥齿轮疲劳校核 螺旋锥伞齿数比14:26 Zl=14,m=9,dl= 14x9=126,u=ZjZl=26/14=1.857,Z2=26,m=9,d2= 26x9=234,小锥齿轮的转数为n。=540 r/min,扭 矩M=60.00kgm Ft=—2000—T1= 952.38(kg0d 126 一 ①接触强度校核 厂__ —————一 盯n 、/ KAKvK邶‘zuZ‘PZHzFZs =952.38 x2x1.5x1.5×1.0657×1.1876× 2.14 ̄60.6x0.795=1 17.42(kg/mm ) 盯Hlim=盯}丑imZNZI.ZvZRZw =150x1.0xlx0975:,<092X1=134.55(k ̄nm ) sn= + _1.146> ̄S珊m=1.0 结论:接触强度满足要求! ②弯曲强度校核 盯F==一F.,KAKv,、K ̄Y,YrY ̄YBY。 Dmeos15m : : 墨 : : ×1.410×2.544×0.708× 42x9xcos35。 。 。 。 0.75 ̄1=23.727(k#mm ) 盯}丑i 。 盯l皿imYNYx=40X1xO.65=-26.00(k ̄tmm ) St- i _1.0 St- =0.096O'v jZ. U Sn。 =1.0 结论:弯曲强度满足要求! 经过以上重要零件强度疲劳计算表明,改 进后的齿轮强度寿命2400h,关键部件箱体总成 可满足深松灭茬整地联合作业机六年的使用寿 命。 3与国内目前同类型机具的对比 国内深松灭茬整地联合作业机,一般采用 在框架式单轴或双轴旋耕机的前横梁和后横 梁,安装深松铲来完成深松灭茬整地联合作业。 特别是灭茬+旋耕双轴形式的深松灭茬整地联 合作业机.整地效果好,普遍受到农牧民的欢 迎。但是目前市场上双轴深松灭茬整地联合作 业机,动力传动都是由一个传动箱体来承担,由 于双轴灭茬旋耕作业需要功率较大,存在输入 端的锥齿轮强度寿命不足,严重影响机具作业 的可靠性。 2011年,内蒙古赤峰市顺通农业机械制造 有限公司研制的新产品lSMZL一240型深松灭 茬整地联合作业机,该产品的最大特点是解决 了灭茬+旋耕双轴形式的深松灭茬整地联合作 业机输入端的锥齿轮强度寿命不足问题;增加 连接箱总成解决各种不同高度动力输出轴的拖 拉机配套问题:采用前后连接框架式旋耕机,将 以前联合整地机的一个大叉箱箱体,通过连接 箱总成变为两个独立的旋耕机通用箱体,大大 降低了制造成本.在提高了使用寿命的前提下, 即提高了整机维修保养方便性;又提高了整机 标准化水平,便于组织生产;旋耕传动机箱体采 用外跨齿轮变速结构,可以通过更换外跨调速 齿轮的数比达到灭茬刀轴和旋耕刀轴的理想转 速:深松铲柄选用特制的弹簧钢材料,安装方式 以前横梁和两个中间横梁为安装固定点,使深 松铲前后左右错位安装,相邻深松铲之间空间 大,整机牵引阻力达到最小。目前在国内双轴灭 茬旋耕深松联合整地机处于领先地位,产品刚 上市就受到农牧民朋友的青睐,2012年销售 240台。 4效益分析 4.1农机专业户经济效益 根据2012年内蒙古赤峰地区农机户统计 调查。使用100马力拖拉机配套1SMZL一240型 深松灭茬整地联合作业机,土壤比阻在0.4~0.6 的条件下。带9个深松铲,前轴灭茬,后轴旋耕, 春季作业3000多亩,用油20多桶,每桶油价 1600元.平均亩油耗1.5L;每亩作业收费45—50 元,每亩油价11元左右。按照以上测算,农机户 年作业服务毛收人为13.5万元左右,纯收入6 万元左右。 4.2节油效益 ・51・
传统作业是先深松再灭茬旋耕两遍作业达 到播前整地的要求,拖拉机悬挂深松机进地耕 作的平均油耗为0.7IJ亩,拖拉机悬挂双轴灭茬 旋耕机进地作业的平均油耗为1.212亩,总的作 业油耗为1.912亩:深松灭茬整地联合作业机作 业的平均油耗为1.512亩,每亩节油0.4L.联合作 业比传统分次作业省油21%。而且拖拉机少进 一次地,有效地减少拖拉机对土壤的压实。按照 赤峰地区农机专业户的平均作业量计算,每台 机组一年平均作业3000亩。每亩节油0.4L.每 台机组一年节油:3000xO.4=1200L柴油.每升柴 油按7.50元计 每台机组节油费为1200x7.50= 9000元=0.9万元.2012年投放市场240台,总 节油费为:240x0.9=216万元。 4.3联合作业效益 传统两次的作业费用为:拖拉机悬挂深松 机作业的市场价格为25元/亩。拖拉机悬挂双轴 灭茬旋耕机作业的市场价格为35元/亩,合计为 60元/亩:深松灭茬整地联合作业机作业的市场 价格为50元/亩:两种不同作业方式收费相差 10元/亩,按每台机组一年平均作业3000亩,采 用联合作业耕作方式的农牧民可节省耕整地费 用3000x10=30000元=3万元,2012年投放市场 240台,总节省耕整地费用为:240x3=720万元, 同时可以有效减少拖拉机对土壤的压实。 4.4增产效益 据农业部对黑龙江省克山县、双城市和友 谊农场的调查,实施深松作业可提高粮食产量. 每亩提高10%左右。另据铁岭市农机推广中心 2010年9月在昌图县进行的多点测试表明. 2009年进行深松作业的地块.玉米产量平均每 亩增产62kg。 按照每亩增产10%,1SMZL一240型深松灭 茬整地联合作业机目前已销售240台,按每台 作业3000亩计算,总作业面积可达到72万亩, 按每亩增产50kg计,总增产3600万kg。 4.5 减少Co,排放 据测算,传统耕作比深松灭茬整地联合作 业亩耗油多21%左右,折合柴油0.4L左右.按照 每升柴油排放二氧化碳2.676kg以上,按照一台 深松灭茬整地联合作业机年作业面积3000亩 计算,每台机组一年节油:3000xO.4=1200L柴 油.可减少二氧化碳排放3.2t以上 通过以上效益分析,采用先进的耕整地机 具进行农田作业,可以产生显著的经济效益和 社会效益
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