； 設(shè)計與制造 ) E r l _J _ = 水田作業(yè)聯(lián)合收割機行走裝置設(shè)計 口 中國地質(zhì)大 學(xué) 姜威 中國農(nóng)業(yè)機械化科 學(xué)研 究院劉天舒朱維才 本文結(jié)合 4 L 6 0型全喂入縱 向軸流稻麥聯(lián)合收割機 ( 以下簡稱 4 L 6 0型)行走裝置設(shè)計來探討適合水田作業(yè) 的聯(lián)合收割機行走裝置的設(shè)計方法。 1 適合水田作業(yè)聯(lián)合收割機橡膠履帶的選擇 ( 1 ) 橡膠履帶接地壓力。履帶的接地壓力是影響機器 通過性能的主要因素 由使用質(zhì)量與接地面積所確定。 ：G 2 6 ( k P a ) 式中 P _接地壓力 G 機器質(zhì)量( k g ) 6 履帶寬度 ( c m) 接地長度( c m) 4 L 6 0型質(zhì)量約 3 5 0 0 k g 糧箱容量約 6 6 0 k g 履帶寬 度為 4 5 e m， 接地長度約 1 8 0 e m， 則在糧箱充滿稻谷狀態(tài) 下的接地壓力為 ： ( 3 5 0 0 + 6 6 0 ) ( 2 4 5 1 8 0 ) = 2 6 ( k P a ) 在糧箱未裝稻谷的狀態(tài)下的接地壓力為 ： P =- 3 5 0 0 ( 2 x 4 5 x 1 8 0 ) = 2 2 ( k P a ) 4 L 6 0型履帶 的接地壓力在 2 2 2 6 k P a 之間 雖然超 過 2 0 k P a的控制要求 但國內(nèi)對 日本與國產(chǎn)履帶式水稻 聯(lián)合收割機進(jìn)行田間實驗的結(jié)果表 明機器 只要有足夠 的離地間隙( 2 5 e m) ， 履帶接地壓力在 2 5 k P a左右時 ， 機 具仍具有較好的通過性 而地隙小的機器 雖然接地壓力 小于 2 0 k P a ， 反而通過性差。4 L 6 0型地隙較大 ， 接地壓力 雖然略大 ， 但其通過性能仍能符合要求 ， 不會發(fā)生下陷。 ( 2 ) 行走裝置的軌距 。 行走裝置的軌距 B除受割幅與 機身寬度等條件的限制外 ， 還受履帶接地長度的制約。根 據(jù)研究 ， L B= 1 0 1 2時 轉(zhuǎn) 向很好 ， L B = 1 2 1 5時 轉(zhuǎn) 向 良好， L B = I 5 1 7 時， 轉(zhuǎn)向中等 性能開始下降。4 L 6 0型 軌距 B = 1 2 5 c m，履帶的接地長度 L - - 1 8 0 c m L B = 1 4 4 ， 在 1 + 2 1 5之間， 因此 ， 設(shè)計的軌距能保證轉(zhuǎn)向性能良好 。同 時， 軌距與機器總體橫 向穩(wěn)定性有直接關(guān)系 在確定軌距 值時 ， 還需考慮與機器質(zhì)心的相對位置 確保機器的橫 向 穩(wěn)定性 土壤力學(xué)試驗表明， 同樣的接地壓力 履帶寬度與接 地 長度之 間應(yīng)有 一個適 當(dāng)?shù)?比值 。根據(jù)經(jīng) 驗 b L應(yīng) 在 0 2 5 0 4 0之間較好 ， 4 L 6 0型選用履帶寬度 6 = 4 5 c m 接地 _： 洲 下 長度 L ： 1 8 0 c m， b L ： 0 2 5 。 履帶尺寸選擇是適當(dāng)?shù)摹?2 行走 輪 ( 1 ) 支重輪。采用 5組支重輪分布在履帶接地面 ， 使 履帶 的接地壓力均勻 ， 支重輪 的直徑要合適 ， 直徑太大 ， 對支重輪的布置不適 ， 直徑太小 則會增加滾動阻力 對 橡膠履帶而言 支重輪的直徑 和履帶的節(jié)距 t 大致應(yīng) 保持下述比例 ： d 0 t =1 5 - 3 0 支重輪之間的距 離 吉 與履帶節(jié)距應(yīng)保持一定的關(guān) 系 即 三專 t L = 1 5 2 8 ， 但不能等于 2 ， 否側(cè)履帶板節(jié)會 在 兩個支重輪之間向上拱起和跳動很大 從而降低 了行走 時履帶接地部分的平直度 這樣一方面容易造成脫軌 。 另 一 方面增加了滾動阻力 。 更壞的是接地壓力不均勻 ， 下陷 增大。但支重輪間也不能靠得太近，否則會引起積泥掛 草 兩輪片之間至少應(yīng)留有 3 5 7 0 mm的間隙 對 4 L 6 0型 ， d o = 2 0 0 m m， t = 9 0 m m， L = 2 3 5 m m， d d t = 2 2 2 ， L直 t = 2 5 6 ， 這樣能使 d o l t 與 L支 t 在合適的范圍內(nèi)。 ( 2 ) 托帶輪。托帶輪的作用是裝在履帶上段的下方 功用是托住履 帶 ， 減少上方履帶 的下垂 ， 減輕履帶跳動 ， 并 防止履帶側(cè) 向滑落 。由于驅(qū)動輪的輪齒卷動履帶時有 將履帶沿驅(qū)動輪切線方 向甩動的作用 當(dāng)履帶離開驅(qū)動 輪 時 ， 這個作用將增加履帶 的下垂 ， 為了減小下垂 ， 在靠 近驅(qū)動輪的地方安裝一個托帶輪。一般將 自由下垂量最 大的位置作為托帶輪的安裝位置 ( 3 ) 導(dǎo)向輪及其張緊裝置 導(dǎo) 向輪的直徑一般選得比 較大 ， 可以使導(dǎo) 向輪的直徑對履帶節(jié)距的 比值增大 ， 使履 帶卷動均勻 減少沖擊。 導(dǎo)向輪的張緊裝置可根據(jù)底盤結(jié)構(gòu)選擇 目前使用 較多的是通過調(diào)節(jié)螺桿的調(diào)整使導(dǎo) 向輪前后移動 這種 結(jié)構(gòu)方便履帶拆裝 、 制造簡單 、 操作方便 、 可靠性高 。 ( 4 ) 前角 O l 。 及后角 O l 。前角及后角值應(yīng)根據(jù)不 同的 使用要求而定 ，減小這些角度 ，可 以增加有效的接地面 積 使壓力和滑移降低 并且還能提高機車的行駛平穩(wěn) 性 ， 減少翹頭和翹尾現(xiàn)象 。但 O l 及 O l 的減小會降低機車 的爬坡越埂能力 ， 一般 O l 1 O r 2 ， 根據(jù)實驗所得 ， O l 1 一般 為 1 5 。3 0 o 為的是增 大接地長度 ， 減小接地 比壓 當(dāng)接地 維普資訊 長度已滿足接地 比壓要求時 ， 可 以增大 ， 使機器具有 良 好的過埂 、 爬坡及垮溝性能 ， 在 4 L 6 0型中， 。 增加至 3 5 。 。 一 般為 1 0 o 2 5 o 。驅(qū)動輪至支重輪的驅(qū)動段長度約等 于履帶節(jié)距的 2 3 2 6 倍 過長易導(dǎo)致倒車時脫軌 3 行走齒輪箱 行走變速齒輪箱是水 田作業(yè)收割機行走裝置的核心 部件 設(shè)計時 主要應(yīng)遵循 以下兩條原則 ： ( 1 ) 滿足機器行走速度要求 。根據(jù)不同擋位的行走速 度要求 在各擋位選擇合理的傳動比。4 L 6 0型行走速度 圖 1 行走變速齒輪箱的傳 動路線 分 3擋 傳動路線如圖 1 所示 傳動比及行走速度 如表 1 所示 ( 2 ) 結(jié)構(gòu) 緊湊合 理 可靠性高 ， 便于維護(hù)。行 走 齒輪箱 的結(jié)構(gòu)要 與整 機相匹配 同時要使機器 具有足夠 的離地 間隙 以 便 保 證 良好 的通 過性 4 L 6 0型在行走齒輪箱兩 端設(shè)有邊減機構(gòu) 增大了 離地間隙 能夠在平均深 度 2 5 0 mm 的深 泥 腳 田 內(nèi)順利作業(yè)。 表 1 傳 動 比及行走速 度 傳動 比 行走速度 ( k m h ) 4 無級液壓驅(qū)動的選型計算 ( 1 ) 滾動阻力計算。 f = j xm c x g 式中： 產(chǎn)-_滾動阻力系數(shù) ， 根據(jù)實驗 ， 機器在稻 E t 無 明顯下陷時取 0 1 ， 當(dāng)下陷 5 1 5 c m時取戶0 _ 3 ， 當(dāng)下 陷 1 6 2 5 c m時取 0 5 m 整機質(zhì)量 k g 重力加速度 m s 2 機器在稻 田工作時的阻力矩 M=F I xR 式中：R 驅(qū)動輪半徑 ， R = 0 1 2 8 m 則每個驅(qū)動輪上的阻力矩： Mf = M2 當(dāng)機器在上述 3種 田問狀態(tài)作業(yè)時驅(qū)動輪上 的阻 力矩見表 2 。 設(shè)計 與制造 表 2驅(qū)動輪上 的阻力力矩 ( 2 ) 驅(qū)動力矩計算 。液壓馬達(dá)發(fā)揮的扭矩 M ： M 馬 = 5x P q 式 中 口 液壓系統(tǒng)壓力 液壓馬達(dá)排量 總效率 ， 一般取 叼= 0 9 驅(qū)動輪的驅(qū)動扭矩 輪 M 輪= 7 馬i 2 式 中 行走變速箱減速 比 在 驅(qū)動輪上 只有 當(dāng)驅(qū)動輪的驅(qū)動扭矩克服驅(qū)動輪 上的阻力矩時 機器才能在 田問正常行走 即要求 ： M輪 x M f 式 中 n 安全系數(shù)( n 1 ) 4 L 6 0型選用的無級變速 器液壓馬達(dá)排量 口 = 3 7 mL r ， 液壓系統(tǒng)壓力 P分為 4檔一般系統(tǒng)壓力 P一 般 = 1 5 MP a ； 額定 系統(tǒng) 壓力 P額 定 = 2 1 MP a ；較高 系 統(tǒng)壓 力 P較高 = 2 8 MP a ； 撮高系統(tǒng)壓力 P最 高 = 3 1 5 MP a ； 機器在不同擋位 不同系統(tǒng)壓力下 ， 驅(qū)動輪的驅(qū)動扭 矩如表 3所示 。 考慮E t 間作業(yè) 的T作條件 保證機器T作 的可靠 性 ， 表 3 不 同擋位和壓 力下的驅(qū)動 扭矩值 單位 ： ( N m) 一 般系統(tǒng)壓 力 額定 系統(tǒng)壓力 較高系統(tǒng)壓力 最高 系統(tǒng)壓 力 取安全系數(shù) = 1 1 。通過表 3可 以看出， 當(dāng)無級變速器在 一 般系統(tǒng)壓力 P 般 = 1 5 MP a狀態(tài) 。路面及 田間無 明顯下 陷時 機器低 擋 、 中擋與高擋二 r 作正 常 ， 當(dāng)機器在稻 E t 下 陷 5 1 5 c m時 則機器在高擋工作困難 。當(dāng)機器在稻 田下 陷 1 6 2 5 c m時 。 機器在低擋 、 中擋 、 高擋均工作 困難 。當(dāng) 無級變速器在額定系統(tǒng)壓力 P蛐 定 = 2 1 MP a狀態(tài)時 ，在路 面 、 E t 間地?zé)o 明顯下 陷及在稻 E t 下陷 5 1 5 c m時 ， 機器低 擋 、中擋與高擋工作正常 ，當(dāng)機器在稻 E t 下 陷 1 6 2 5 c m 時 機器