果园履带运输机设计说明书毕业设计.docx

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果园履带运输机设计说明书毕业设计

摘要

我国果园多采用单户小面积栽植方式，普通农业机械的果园通过性低，果园管理作业几乎都要靠人工来完成，工作效率非常低，直接影响着果树的生长、果实产量、果品质量及果农经济效益。

近几年随着我国果树栽培模式的变革，一些新建果园采用矮砧密植型栽培模式，并对传统的乔砧密植型果园进行间伐提干改型，为果园机械化作业提供了发展条件。

本课题针对果园作业机械现状及其需求，通过对国内外多功能果园作业机械发展现状调查分析，结合园艺技术，研究设计了专门用于辅助果树修剪、植保、果实采摘、运输等具有一机多用型的果园作业平台。

所做主要工作包括：

根据果树栽培模式及园艺要求，确定多功能果园作业平台的总体设计参数，根据机具的作业环境，采用履带式行走机构，在分析履带式行走机构和剪叉式升降台的工作原理的基础上，通过运动学和动力学知识确定总功耗等基本参数。

关键词：

果园；作业平台；底盘

Abstract

Becauseofourorchardsaremostlyplantedasmallareaofsingle-familyway,commonagriculturalmachineryhardtocrossorchard,orchardmanagementpracticeshavetorelyonmanualmethods,workefficiencyisverylow,directlyaffectstheimpactonfruitgrowth,yield,fruitqualityandeconomicefficiencyoffarmers.AsChina'schangeofapplecultivationmodelinrecentyears,somenewtypeofconventionalorchardsJoeanviltypehighdensitythinningtomentiondryvariant,providesforthedevelopmentofmechanizedorchardconditions.operations,throughthedevelopmentofdomesticandinternationalmulti-orchardoperatingmachinerysurveyanalysis,combinedwithhorticulturaltechnology,researchanddesignspecificallyforsupportingfruittreespruning,plantprotection,fruitpicking,transportationandothermulti-purposeorchardoperatingplatform.Mainworkdonebythispaperinclude:

Accordingtofruitgrowingandgardeningrequirementsmodelparameters,accordingtothemechanicaloperatingenvironment,usingacrawlerrunninggear,intheanalysisofcrawler-typerunninggearandscissorliftworkplatformbasedontheprinciple,kinematicsanddynamicsdeterminedbythetotalpowerconsumptionofthebasicparameters.

Keywords:

orchard;platform;batholith

引言

为了减少劳动强度，提高农民劳动热情，增加果园产量，降低果实收获运输成本，实现现代农业的机械化，一种果园运输机械将成为一种迫切的需求。

我国南方果树种植大部分在山地地区，由于地形的制约，传统的道路运输（如拖拉机）不能很好的满足运输要求，并且带有一定的危险性。

目前市场上没有可采用的果园运输机械国内外学者对如何克服各种不利因素，开发出适应山区果园条件的运输机械，进行了大量的研究与探讨，如铺设单轨道与双轨道山地的果园运输机。

这种山地运输机械具有运输量大、效率高的基本特点；但轨道只能铺设在主要干道上，在果树丛中是无法铺设轨道的，运输时也只能将所运物料装卸在临近轨道的路边。

如何创新性地开发一种适应于华北山区果园条件，适于中老年人操作的，能在果园树丛间自由穿行，并能对果品、肥料、杂草、枝杈等进行运输作业的省力化车型，是本课题研究的主要落脚点。

为此本文设计山区果园运输机械的行走机构设计。

第1章履带装置行走系统概述

履带式行走装置的功用是支承机体及机械的全部质量，将发动机传到驱动轮上的扭矩转变成机械行驶和进行作业所需的牵引力，传递、承受各种力、力矩，缓和路面不平引起的冲击、振动。

履带式行走装置有结构完全相同的两部分，分别装在机械的两侧，主要由支重轮、托链轮、引导轮、缓冲装置及履带等组成。

图a

图a为履带行走装置的结构图，其中5—支重轮总成；6—密封履带总成；7—行走梁机构；8—导向轮总成；9—张紧装置护罩；10—车辆型液压油缸；11—油缸支架；12—托链轮总成；13—轴系统总成；14—驱动轮支座；15—牵引支架；16—张紧装置。

1.1履带式行走装置的特点

橡胶履带是一种橡胶与金属或纤维材料复合而成的环形橡胶带，主要适用于农业机械、工程机械和运输车辆等的行走部分。

橡胶履带行走机构不破坏路面，具有接地比压小、通过性好、越野能力强、结构简单及无需维护等特点。

橡胶履带为无接缝整体式设计，行走阻力比普通金属履带小15%左右，并且有吸振作用，可以减轻机器的震动，延长机器使用寿命。

履带中部厚、两侧渐薄的结构设计使其转向更为灵活。

使用橡胶履带能改善农业机械与建筑机械等机械的行驶性能，扩大其使用范围。

1.2果园机械发展历史

果园农机与农艺孤立，未能有机融合国内外实践表明，农机农艺融合，相互适应，相互促进，是建设现代果业的内在要求和必然选择。

目前，我国农机与农艺专家之间缺乏交流，果树种植和栽培管理模式与机械装备不能相互配套问题特别突出。

果园标准化主要是从农艺角度开展，缺乏对机械装备和设施的考虑，没有预留机械装备和设施的安装及使用空间；同时果园机械装备的研发缺乏针对性，严重影响果树机械化生产的推广应用，大规模机械化作业实现十分困难。

橡胶履带（rubbertrack）是为了适应近代各种机械技术发展，模拟金属履带而研发的跨机械、橡胶专业的新型行走部件。

橡胶履带的发展历史是橡胶制品不断配合和满足各种机械发展的历史。

在上世纪60年代日本一家农业机械制造公司（ISEKI）的工程师提出设想，委托橡胶企业（BRIDGESTONE）开发了第一条替代金属履带的橡胶履带，并应用在水稻收割机械上。

由于橡胶履带比重轻，机器的接地比压较小，收割机可以在泥水的稻田中工作，从而使水稻机械化收割得以推广。

经几十年的发展，日本发展成为橡胶履带的主要生产国家，以BRIDGESTONE（BS）、FUKUYAMA（FRC）为代表的橡胶履带制造厂，在产品品质、规格品种、市场知名度及份额上都占有排头的地位在世界上发达国家使用橡胶履带作为行走部件较为普遍，使用橡胶履带多的国家和地区依次是日本、北美、欧洲。

我国橡胶履带开发研制工作始于20世纪80年代末期，是利用日本BS和FRC技术发展起来的。

BS在中国等国家均有工厂生产橡胶履带。

FRC与中国杭州橡胶（集团）公司永固橡胶厂建立技术合作关系，永固厂现己发展成大型橡胶履带生产基地，向全世界供应橡胶履带。

我国先后在杭州、镇江、沈阳、开封及上海等地成功开发了多种橡胶履带，用于农业机械、工程机械和输送车辆等，并形成了批量生产能力。

目前，估计全国新机械橡胶履带特别是农用橡胶履带的用量为10万条/年，销后服务市场10万条/年，从总数上看，我国己成为世界上橡胶履带生产使用大国，但由于产品品质及知名度的关系，还多属于低端产品，在国际上廉价销售。

由于采用了橡胶履带行走系统噪声低、振动小、乘坐舒适。

目前，我国橡胶履带的品质与国外的产品差距甚小，而且还具有一定的价格优势。

但我国在橡胶履带使用范围较窄，工程机械仍多采用金属履带。

国内工程机械主机厂装配橡胶履带的产品也多数销售到海外市场。

表1.1橡胶履带的应用

应用领域

应用产品

工程机械

挖掘机、装载机、钻机、压实机、起重机

农用机械

大型拖拉机、多功能机械

运输机械

运输车辆、装甲运兵车

雪地机械

除雪机、雪地摩托

特种机械

全路面坦克

起重机械推土机

橡胶履带的使用极大地扩展了履带式和轮式行走运输机械的应用范围，克服了各种不利地形条件对机械作业的制约，其在拖拉机、各种农业和工程及运输机械中的应用必将进一步扩大。

其发展趋势是在改进结构、采用新材料和新技术基础上提高寿命，并向轻量化、大型化、高强化、多品种、多功能与可调换化方向发展，进一步满足在各种恶劣气候与地形条件下使用和大吨位工程机械运输车辆使用的要求。

随着科学技术的发展和完善，橡胶履带将由易损件演变为功能件，其使用寿命的极大提高是完全可以实现的。

第三章运输机行走装置的总体方案设计

3.1橡胶履带结构设计特点

橡胶履带设计的前提是对相关机械车辆类型、车轮结构、功率、速度、用途和工作条件进行了解，设计范围包括驱动方式、承载与牵引强度的计算、结构材料品种型号的选择，断面结构的布置、花纹形态和高度及胶料配方性能等方面的工作。

芯金用于传递驱动轮的动力或者保持橡胶履带的刚度，为防止脱轮一般设有防脱离突起。

材质使用锻钢（相当于SSOC）,铸钢（相当于FCD45）。

芯金的设计应保证使用中抗弯、耐磨、抗剪切、抗扭转和横向支撑的能力，不会出现裂纹和断齿。

芯金在受弯曲力时，保持弹性变形的最大应力不小于机重的0.5倍。

强力层用以保持橡胶履带的张力，一般使用钢丝帘线，也使用聚芳基酞胺纤维等。

为提高刚度有时加入1~2层斜裁帘线。

强力层设计要能保证履带的拉伸强度，保持履带节距的稳定。

对材料强度的计算应考虑到超载和使用中外力与环境造成的机械和化学的腐蚀破坏作用。

履带的纵向拉力设计应大于机重的5倍以上，按公式（2-1）计算：

F=fC（2-1）式中：

F—履带的纵向拉力，N；f—单根钢丝线（绳）破断力，N；

C—履带的纵向单根钢丝线（绳）的总根数。

在牵引材料的结构层次布置上，要考虑到不同纤维材料间的合理组合。

在保证拉伸强度与节距稳定的同时，提高履带的纵向柔顺性、耐用性和减小产品质量。

钢丝帘线（绳）与橡胶的粘合强度指标应符合表2.3的规定。

钢丝帘线（绳）

直径/mm

粘合强度/kN.m

-1

钢丝帘线（绳）

直径/mm

粘合强度/kN.m

-1

≤Φ1.0

≥10

Φ4.1~Φ5.0

≥70

Φ1.1~Φ2.0

≥20

Φ5.1~Φ6.0

≥80

Φ2.1~Φ3.0

≥40

Φ6.1~Φ7.0

≥90

Φ3.1~Φ4.0

≥60

缓冲层用以包覆芯金和补强带，接地面一侧带有凸缘。

所用橡胶具有耐割裂性、振动性、啮合性和耐久性等性能。

而这些性能在很大程度上取决于履带与机身的匹配、用途、行驶路面等。

缓冲层的选材与布置不仅要能对强力层牵引件起到增强和保护作用。

履带的外层胶花纹块的选型与高度设计应以适应地形条件和提高牵引力