1．性能指標(biāo)
    4Q-1.5型秸稈粉碎機(jī)的主要性能指標(biāo)有：①生產(chǎn)率。生產(chǎn)率為0.53～0.73 hm²/h（玉米產(chǎn)量在7 500 kg/hm²左右）。②工作幅度。工作幅度為1.5 m。③粉碎長(zhǎng)度。數(shù)碎長(zhǎng)度小于100 mm。④粉碎質(zhì)量合格率。粉碎質(zhì)量合格率不小于93%。⑤留茬高度。留茬高度為0～80 mm（可調(diào)）。⑥機(jī)器可靠性。機(jī)器可靠性不小千95%。
2．設(shè)計(jì)方案及主要工作參數(shù)的確定
    （1）配套動(dòng)力的選擇。根據(jù)秸稈粉碎機(jī)動(dòng)力消耗情況和田間玉米自然成熟含水量，測(cè)算4Q-1.5型秸稈粉碎機(jī)粉碎玉米稈需用動(dòng)力約為32.4 kW。考慮動(dòng)力的儲(chǔ)備，配套動(dòng)力選擇36.75 kW (50馬力)四輪拖拉機(jī)。
    （2）工作幅寬的確定。中原地區(qū)大部分的玉米種植分等行種植(行距600 mm)、寬窄行種植(寬行距為800 mm，窄行距為400 mm)兩種方法。為使4Q-1.5型秸稈粉碎機(jī)適應(yīng)農(nóng)藝要求，在滿足粉碎量和作業(yè)效率的前提下，盡量減少整機(jī)工作幅寬，降低工作阻力，因此，一般確定工作幅寬為1500 mm。
    （3）機(jī)具和配套。36.75 kW (50馬力)的四輪拖拉機(jī)均配有后動(dòng)力輸出軸，一般選擇機(jī)具后置傳動(dòng)方式。
    （4）侍動(dòng)方式的選擇。4Q-1.5型秸稈粉碎機(jī)配置在拖拉機(jī)支撐后牽引架上，后動(dòng)力輸出軸經(jīng)萬(wàn)向節(jié)傳遞動(dòng)力給減速機(jī)，經(jīng)減速機(jī)增速后傳遞給皮帶輪，經(jīng)皮帶輪二次增速傳遞動(dòng)力到滾筒，皮帶漲緊采用漲緊輪滾動(dòng)壓緊方式進(jìn)行調(diào)整。
    （5）升降方式的確定。利用36.75 kW  (50馬力)拖拉機(jī)液壓升降機(jī)構(gòu)調(diào)整機(jī)器離地高度。
3．主要零部件的設(shè)計(jì)及有關(guān)參數(shù)的確定
    （1）轉(zhuǎn)子總成的設(shè)計(jì)。主要包括：①回轉(zhuǎn)直徑及工作線速度的確定。目前國(guó)內(nèi)各種秸稈粉碎機(jī)，設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)直徑有效范圍為0.5～0.6 m，為使4Q-1.5型秸稈粉碎機(jī)設(shè)計(jì)緊湊合理，選擇轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)直徑為0.54 m。②轉(zhuǎn)子軸的設(shè)計(jì)。在保證轉(zhuǎn)子軸使用強(qiáng)度的前提下，盡量減輕整機(jī)質(zhì)量，降低成本，采用+180x5無(wú)縫鋼管與兩半軸頭焊接而成。③刀片的設(shè)計(jì)與排列方式的確定。刀片需具有足夠的強(qiáng)度和耐磨性，又要具備較高的韌性。一般要求采用65Mn材質(zhì)，精密鍛壓成形，并進(jìn)行淬火處理等工藝的保證，滿足使用要求。據(jù)分析，若刀片彎曲角度過(guò)大，則秸稈漏切嚴(yán)重，作業(yè)質(zhì)量差；若角度過(guò)小，則機(jī)具工作阻力增大。經(jīng)試驗(yàn)分析，選擇刀具彎曲角度為110°為佳。作業(yè)質(zhì)量的高低，工作阻力的大小，主要取決于切片排到方式。經(jīng)分析論證，將刀片按螺旋線在刀滾筒上等距布置，每次工作時(shí)僅使用兩組切碎刀，切碎時(shí)耗費(fèi)動(dòng)力小，工作穩(wěn)定性好。
    （2）殼體的設(shè)計(jì)。經(jīng)試驗(yàn)和分析計(jì)算，采用殼體與回轉(zhuǎn)刀片間隙為3 mm時(shí)，切碎效果最好，動(dòng)力耗費(fèi)適當(dāng)。為降低工作阻力，提高秸稈拋撒均勻性，將殼體內(nèi)曲線設(shè)計(jì)后漸開(kāi)與拋物線相交線段，力求簡(jiǎn)單實(shí)用。殼體采用側(cè)板、圓弧線開(kāi)線板與拋物線蓋板、盤板等組焊而成。
4．主要技術(shù)參數(shù)的驗(yàn)算和校核
    （1）圓弧錐齒輪的強(qiáng)度校核。根據(jù)4Q-1.5型秸稈粉碎機(jī)所需功率，在工作時(shí)的惡劣環(huán)境和大負(fù)工作，對(duì)減速機(jī)中的齒輪必須進(jìn)行合理的選取，選用模數(shù)肘為6、大齒輪齒數(shù)Z1為31、小齒輪齒數(shù)Z2為14、螺旋角口選取30°的圓弧錐齒輪。它們與輸入軸、輸出軸均采用花鍵連接，保證了維修、拆卸方便，由于采用圓弧齒輪傳動(dòng)，它較直齒輪傳動(dòng)更加平穩(wěn)，齒面接觸率大，減小了機(jī)器的振動(dòng)，增加了齒輪強(qiáng)度，通過(guò)對(duì)接觸強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度的校核，能滿足機(jī)器使用功率要求。
    （2）皮帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)。通過(guò)驗(yàn)算帶速，進(jìn)行中心距的確定，從而確定選取皮帶根數(shù)為5根的C型三角帶，這樣，不僅保證了傳動(dòng)要求，而且杜絕了斷帶現(xiàn)象的發(fā)生。
    （3）輸入軸、輸出軸強(qiáng)度的校核。根據(jù)拖拉機(jī)輸出功率，對(duì)軸上受力進(jìn)行分析，推算m軸傳遞的扭矩，算出各支點(diǎn)所受的軸向力、徑向力及切向力，在水平和垂直面內(nèi)畫出彎矩圖，對(duì)軸進(jìn)行了校核，完全滿足設(shè)計(jì)要求，輸入軸、輸出軸材料一般選取40Cr。通過(guò)使用，沒(méi)有發(fā)生斷軸現(xiàn)象。
   （4）刀滾粉碎速度的確定。據(jù)測(cè)定，切碎秸稈一次所需功率為0.03528 kW。該機(jī)共裝刀座16個(gè)，每個(gè)刀座裝2個(gè)刀片，整機(jī)裝刀片32把。在實(shí)際工作中，16組刀片不可能同時(shí)與秸稈接觸，一般取接觸率最大75%，那么，切碎秸稈實(shí)際所需動(dòng)力N_切為
 
以上海-50型拖拉機(jī)為例，后輸出動(dòng)力為32.4 kW，經(jīng)減速器、皮帶輪傳動(dòng)，考慮減速器效率小于95%，皮帶轉(zhuǎn)動(dòng)效率小于800/0，上海-50型拖拉機(jī)實(shí)際傳動(dòng)刀滾上的功率為N_傳50為
 
在上海-50型拖拉機(jī)不超負(fù)荷情況下工作時(shí)，功率應(yīng)將以24,62 kW為依據(jù)帶人①式，求出上海-50型拖拉機(jī)刀滾轉(zhuǎn)速
 
     故取N_刀滾50=1696 r/min。因此，在上海-50型拖拉機(jī)上，刀滾設(shè)計(jì)一般要求N_刀滾50為1 696 r/min。粉碎秸稈長(zhǎng)度，即粉碎效果與拖拉機(jī)行走速度和刀滾速有關(guān)，若刀滾轉(zhuǎn)速快，行走慢，則粉碎效果好。刀滾在1696 r/min情況下，拖拉機(jī)在Ⅱ、Ⅲ擋位下工作，設(shè)拖拉機(jī)在Ⅱ擋位下工作粉碎待稈長(zhǎng)度粉碎秸稈長(zhǎng)度為H_Ⅱ，在Ⅲ擋位下工作粉碎秸稈長(zhǎng)度為H_Ⅲ，在Ⅱ擋位下工作輸送秸稈速度為V_Ⅱ，在Ⅲ擋位下工作輸送秸稈速度為V_Ⅲ。
 
     根據(jù)檢測(cè)情況看，上述設(shè)計(jì)參數(shù)能達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的粉碎效果要求，并且工作穩(wěn)定性好、效率高。
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