香蕉秸秆粉碎还田机的研究.doc

香蕉秸秆粉碎还田机的研究

海 南 大 学

毕 业 论 文（设计）

题 目： 香蕉秸秆粉碎还田机的研究
学 号：
姓 名：
年 级：
学 院： 机电工程学院
系 别： 机械系
专 业： 机械设计制造及其自动化
指导教师：
完成日期： 2015年

摘要
我国香蕉重要分布于广东、广西、海南、福建、云南、台湾等热带地区，是我国南方地区农业经济的主要产业。其中以广东省面积产量最大，是国香蕉生产主要基地。目前，大部分的蕉农还是运用原始的人工方法和工具来收获种植香蕉，当香蕉收获以后，香蕉径杆由人工逐棵砍伐搬运出园。即占地、浪费劳力，又浪费了大量的有机肥。研究应用香蕉秸杆还田机械技术，保护耕地，增强土壤肥力。香蕉秸杆含有大量的有机肥料和农作物需要的元素。利用甩刀式香蕉秸秆还田机的粉碎还田等综合处理，一方面有利于微生物的活动，经过发酵，增加土壤肥力，又解决了占地问题，减少污染。另一方面，还能耕作土地。提高生产的效率，降低生产的成本，同时又可缩短休耕期，便于抢种。

关键词：香蕉秸秆；保护性耕作；直刀甩刀；变速箱

Abstract
The banana is important in tropical regions such as Guangdong, Guangxi, Hainan, Fujian, Yunnan, Taiwan and so on, and it is the main industry of agricultural economy in southern China.. The largest production area of Guangdong Province, the main base of banana production. At present, most of the banana farmers or the use of the original manual methods and tools to harvest planting banana, when banana harvest, banana stem by artificial by felling trees moving out of the park. That is, an area of waste of labor, and a lot of organic manure. Study on protection of cultivated land application of banana straw technology, machinery, enhance soil fertility. Banana straw contains a lot of organic fertilizer and crop needs elements. The flail banana straw returning machine crushing returning and other comprehensive treatment, is conducive to microbial activity, after fermentation, increase soil fertility, and solve the space problem, reduce pollution. On the other hand, the land can be cultivated.. Improve the production efficiency, reduce production cost, but also can shorten the fallow period, easy to plant crops.
Keywords: banana stalk; conservation tillage; knife knife; gearbox

目录
1香蕉秸秆粉碎还田机的功能及特点………………………………………………1
1.1 香蕉秸秆粉碎还田机的功能介绍………………………………………………1
1.2 香蕉秸秆粉碎还田机的简单介绍………………………………………………1
1.3 香蕉秸秆粉碎还田机的主要参数………………………………………………2
1.4 香蕉秸秆粉碎还田机的动力配置………………………………………………2
1.4.1 功能简介………………………………………………………………………3
1.4.2 结构简介………………………………………………………………………3
2设计任务及设计方案………………………………………………………………4
2.1 设计任务及设计要求……………………………………………………………4
2.1.1 设计内容………………………………………………………………………4
2.1.2 课题名称、设计要求…………………………………………………………4
2.2主传动系统设计要求……………………………………………………………4
3 主传动设计…………………………………………………………………………5
3.1 主传动系统的初步设计方案……………………………………………………5
3.2 传动零件的设计及计算…………………………………………………………5
3.2.1 传动比及齿轮的设计…………………………………………………………6
3.2.2 轴的设计………………………………………………………………………7
3.3 轴承的选择………………………………………………………………………10
3.3.1滚动轴承的工作特性…………………………………………………………10
3.3.2滚动轴承类型选择原则………………………………………………………11
4秸秆粉碎还田机刀具的研究………………………………………………………11
4.1 秸秆粉碎还田机刀具布置的研究………………………………………………11
4.1.1刀辊振动分析…………………………………………………………………12
4.1.2“均力免振假设”的提出……………………………………………………12
4.2刀具设计及选择…………………………………………………………………13
4.2.1 刀具结构形式选择……………………………………………………………13
4.2.2 刀片的选材及热处理…………………………………………………………14
4.2.3 刀片合理密度及最佳排列方式………………………………………………15
5 其它零件的设计及注意……………………………………………………………16
5.1其它零件设计……………………………………………………………………16
5.2 设计箱体时应注意的问题………………………………………………………17
5.3附属零件的选用…………………………………………………………………18
6安装调试与使用维护………………………………………………………………19
6.1零件安装…………………………………………………………………………19
6.1.1辊子与刀盘的安装……………………………………………………………20
6.1.2焊接性…………………………………………………………………………20
6.2 刀盘与刀具的安装………………………………………………………………20
6.3 秸秆还田机的正确使用及注意事项……………………………………………20
6.3.1作业前的准备…………………………………………………………………21
6.3.2作业操作………………………………………………………………………21
6.3.3注意事项………………………………………………………………………22
6.4 还田机故障与排除方法…………………………………………………………22
致谢……………………………………………………………………………………24
参考文献………………………………………………………………………………25
附件……………………………………………………………………………………
4

1 香蕉秸秆粉碎还田机的功能及特点

1.1 香蕉秸秆粉碎还田机的功能介绍

甩刀式香蕉秸秆粉碎还田装置是功能齐全的香蕉秸秆粉碎还田专用机械。它不但能够处理香蕉秸秆的本身，还可以清除地理的根茬。并能够一次性完成粉碎、除根、还田作业。经过该还田机的作业后，无须再整理就可以实施新一轮的种植。同传统的作业方式相比，可节省大量的人力物力，具有较高的生产率，可为香蕉种植户带来可观的经济效益，并且又较好的保护了环境。另外本机具有较好的经济性，合理的价格使香蕉种植户完全能够接受。在较短的时间内可实现投资回报。

1.2 甩刀式香蕉秸秆粉碎还田装置的简单介绍

香蕉是热带及亚热带地区的主要经济作物之一，在我国的南方地区大面积地广泛种植。作为多年生长绿草植物，根秸粗大（平均直径200mm）单生直立（高度越2米）叶宽大、厚而长，一年收获一季。为取得较大的收益，近几年新开发出一年生的香蕉，而且果大、品质好，深受用户的欢迎，但新品种也对香蕉地耕整提出更高的要求。
以往的香蕉地耕作业方式是雇佣人力将香蕉秸秆砍成几节，再由人工抬出田间，费时费力又费钱，长期种植会导致土壤肥力下降，这种传统的作业方式已不能适应当前生产的需要。秸秆还田的保护性耕作具有蓄水保墒、培肥地力、防止扬尘、减少侵蚀、保护环境、节本增效、增加农民收入等方面的作用，产生了良好的生态、经济和社会效益。
根据海南市场的调研，首先确定了与东方红拖拉机的配套的复式作业机的方案（香蕉秸杆和根茬一次粉碎还田）并与国外一些相关机具的刀轴和耕机对比实验，得出以下几种结论：50kw(66马力）拖拉机动力不足，不能完成香蕉秸秆粉碎作业，因此最终确定了大马力拖拉机配套使用香蕉秸杆和根茬一次性粉碎还田的设计方案，它功能满足目前香蕉还田的要求，各项要求均达到国际要求，符合农业机械的实际要求，并能深入农心。

1.3 香蕉秸秆粉碎还田机的主要参数

香蕉秸秆粉碎还田机的主要参数如表１-１所示。
表１-１　香蕉秸秆粉碎还田机的主要性能参数
规格　
　还田机
配套动力/kw
>50
切碎刀轴转速 r/min
900
生产率　
0.4～～0.6
与拖拉机联接方式
标准三点式
外形尺寸（长X宽X高）
2000×1200×900
整机重量/kg
980
1.4 香蕉秸秆粉碎还田机的动力配置
由于香蕉秸秆粗大且含水率高，粉碎时工作阻力较大，若选用的拖拉机功率过小时，动力不足，会难以起动还田机。因此，要求拖拉机具有良好的动力性能。根据多次试验和对比使用，最后选择了东方红—X824大轮拖，81马力，后轮驱动，采用东方红LF80—90拖拉机成熟技术，动力强劲，性能卓越，造型美观，可配套犁、耙、旋耕机、播种机、收割机、青贮机、秸秆还田机等机具进行各种农田作业，并可用于运输等其它作业。其主要技术参数如表1-2所示。
表１-２　东方红－X824型拖拉机的主要技术参数：
外型尺寸(mm)
4260 × 2170 × 2785
轴距(mm)
2314
前轮轮距(可调)(mm)
1630-1960
后轮轮距(可调)(mm)
1500-2100
最小离地间隙(mm)
430
最小转向圆半径(m)
5.3
变速箱挡数 前进/后退
12/4
速度范围
前进(km/h) 1.65-27.2
倒退(km/h) 4.3-12.8
发动机形式
立式、水冷、四冲程、直喷节能型柴油机
发动机标定功率(kw)
60.5
动力输出轴形式
后置、独立式及同步式
发动机额定转速(r/min)
2400
动力输出轴转速(r/min)
720选装540 1000 540/1000 540/720
1.4.1 功能简介
香蕉秸秆粉碎还田机是功能齐备的香蕉秸杆粉碎还田的专用农业机械，经过还田机作业后的土地无须再进行整理，即可实施新一轮的种植。同传统的作业方式相比，可节省大量的人力物力和才力，能很好的保护环境。另外本机具有较好的经济性，合理的价格使香蕉种植户完全能够承受，在较短的时间内，可实现投资回报。
§1.4.2 结构简介
香蕉秸秆粉碎还田机是拖拉机后置式农具，它从拖拉机的后动力输出为为动力源，采用三点标准悬挂式，粉碎方式为一次性粉碎还田，由动力源通过万向节传动轴将动力传输到变速箱中，经过锥齿轮加速，提供给粉碎刀轴900r/min的角速度，其一定质量的惯性保证了粉碎的稳定性和良好的切碎效果，所需起动的加速度较大，故需求拖拉机应具有较好的动力性能。整机的动力输入端装有拖拉机和农具的安全保护装置，使拖拉机与农具构成的整个系统能在特定的安全工况下工作，并对意外情况的出现实施设备保护。香蕉秸秆粉碎还田机结构如图1-1所示。

图1-1香蕉秸秆粉碎还田机

2 设计任务及设计方案
2.1 设计任务及设计要求
2.1.1 设计内容
根据设计任务书的要求，在本次的设计的过程中。整个还田分为若干部分来设计。分别为主要传动设计装置、粉碎装置的设计、侧传动设计以及总装设计。本次设计由本人在老师指导下设计完成，首先设计各个传动装置，再通过三点悬挂及联轴器和安全离合器将还田机与拖拉机的后置动力输出连接起来，完成香蕉秸秆粉碎还田装置的总成，完成香蕉秸秆粉碎还田装置的设计。
2.1.2 课题名称、设计要求：
1：完成主传动系统各零件部件的设计；
2：完成主传动系统的总装配图（绘制一张0号图纸）；
3：完成其他零部件的零件图（至少绘制三张3号图纸）；
4：编写毕业设计说明书。
2.2主传动系统设计要求
主传动系统是整个还田机的心脏部分。它既要给粉碎系统提供动力，又要接收由拖拉机传来的动力，这就要求它有良好的抗冲击能力，运动的过程必须平稳，各个换位装置之间不干涉，结合紧簇。由于还田机要尽可能的减少重量。使它的生产率高，所以主传动系统也应更可能的轻便，这样才能保证它符合农用的要求。
为了使还田工作在可靠的情况下，必须做到以下几点：
1.保证每根传动轴的强度足够，不会产生弯曲变形等一系列情况。
2.传动平稳，每个齿轮的齿面间隙，压力角符合设计要求，不会出现卡死等情况。
3.传动箱体设计合理，不会出现漏油现象，有能够换油的放油通道，能够散发出热量，延长机器的一次性运行时间。
4.各部分部件应设计合理，确保能够生产出来，最好低成本生产出来，减少设计造价。
5.达到设计说明书的设计要求。
6.尽量使用标准的零件，减少设计周期，提前完成产品的上市。

3 主传动设计

3.1 主传动系统的初步设计方案

由于香蕉秸杆还田机是农用机械，它工作在重载的情况下，故采用圆锥直齿轮来传递功率，它的传动平稳，结构平稳，结构牢固可靠。根据这些要求初步设计简图如图3-1所示：

图3-1主传动系统简图

据初步传动方案，分别定义两根传动轴为：主传动轴和齿轮轴。分别定义两个转向的锥齿轮为Z1和Z2。其中Z1主传动齿轮。由于齿轮与轴之间的连接力较大，用普通的轴难以达到要求，故选用花键来连接，根据轴径的大小和轴承的型号来设计不同的花键号。花键的传递功率大，传动平稳可靠，用在这里是最佳方案。
3.2 传动零件的设计及计算
设计时初用拖拉机的动力是东方红-X824型轮式拖拉机，它的动力输出轴的转速为540/1000r/min。由于香蕉秸杆根茬粉碎还田机工作在重载输出，中速运行的情况下，所以应选择输出轴的转速为540r/min。初步设计还田机的刀轴的转速为900r/min。
3.2.1 传动比及齿轮的设计：
1.传动比：
由：
==3/5
2.齿轮的设计：
根据传动比和齿轮的工作条件，初步 设计齿轮的齿数分别为
Z=50、Z=30
设它的模数为m=8mm，大端压力角为标准角20。
已知Z和Z是一对啮合的齿轮：
分锥角： =arc tan(Z/ Z)=art tan50/30=59
=90-=90-59=31
当m>1mm时, 则齿顶高：
=1，=0.2
故 ha=·m=1×8mm=8mm
齿根高： =（＋）·m=(1+0.2)×8=9.6mm
分度圆直径：

齿顶高直径：=

齿根圆直径：

锥距：
齿根角：
顶锥角：

顶隙 ：
齿宽 ：
根据上面两齿轮的传动几何参数，我们可以设计出这两个齿轮的啮合图如图3-2所示：

图3-2 锥齿轮啮合图
由机械手册得可知：
农业机械的精度一般为8~9级，因为要求它传动平稳运行可靠，故选用8级精度。
3.2.2 轴的设计
1.传动轴的材料和直径设计
在传动的过程中，主传动轴直接与拖拉机的后置输出轴通过联轴器和离合器联结在一起的，它承受很高的转矩，故选用的材料较好一点，齿轮轴轴可选用相对经济的材料，故主传动轴选用40Cr，齿轮轴为45钢，初步设计说明 拖拉机的标定功率为60.5kw，故轴径的初步估算公式为：
式（3-1）
A为材料的承载情况，是确定常数。
故：
根据功率分配，此轴需用功率很大可取60.5KW进行设计

根据功率分配可取

根据轴的直径求它的扭矩为：

因为轴上装有齿轮，齿轮与轴之间的扭矩相当大，故普通键已不能满足其要求，故本次设计中齿轮与轴之间的键都采用花键连接。由机械设计手册、最小轴径、机构特点结合来选用以下几种花键型号：主传动轴的最小直径为36mm，故选花键为8×36×40×7（Z×d×D×B）齿数为8，小径为36mm，大径为40mm，齿宽为7mm，倒角为0.3mm，粉碎刀轴的最小直径为80mm，故选花键为；10×82×86×12。

（a）外花键 （b）内花键
图3-4 内、外花键图
2.轴的结构设计：
在本次设计中主传动轴安排在箱体的中间位置，因为它上面装两个齿轮，并且与离合器相连接，故有两个花键及一个轴有连接。为了使箱体的优化加工，应选大小两个外径一样大的同型号轴承，齿轮1左边用套筒来定位，右边用轴肩定位，两轴承分别以轴肩和套筒定位，采用过渡配合或过盈配合装入，右边齿轮z3的左边与轴承套筒相连，右边通过调速螺母和垫片来调节。
Ⅰ段即为与离合器相连接部分，它是由所造花键来确定的，初步设定长度为73，它的直径为花键大径d1＝50mm。
Ⅱ段直径d2＝50（由机械设计手册查齿轮倒角c1=2.5-3.5mm，由此段安装入轴承，故取c=3.5,d2=d1+2c=50+3.5*2=57mm），亦符合毡圈离封标准轴径，也符合轴承内径要求。
初选30210系列圆锥滚子轴承，其内径为50mm。
Ⅲ段安装齿轮１，根据齿轮的设计，这段轴为阶梯轴，大径为140mm，第二阶为76mm，初步设计这段长度为60mm。
Ⅳ段为传动部分，是主传动轴最长的部分，这段主要是为了齿轮2和齿轮3的空间而留，为了轴的加工方便，设计这段轴的直径为40mm，这段长度为220mm。
Ⅴ段为轴肩，其直径为48mm。
Ⅵ段为安装齿轮3，为了在加工的过程中减小挽刀的次数，故在符合轴的强度及抗扭强度上，采用与离合器相同的外花键，故这段轴的长度为50mm，最大直径为50mm。
Ⅶ段为安装轴承，初步定轴承的型号为30210系列轴承，它的内径为50mm。
Ⅷ段为螺纹结构，它是用来调整齿轮３位置并锁紧轴承２防止其轴向跳动，它的长度为17mm。
轴的结构设计草图如图3-5所示。

图3-5 主动轴结构简图

根据这种设计方法，齿轮轴的初步设计见图3-6所示：

图3- 6齿轮轴结构简图

3.3 轴承的选择

3.3.1滚动轴承的工作特性
1．负荷能力
滚动轴承的负荷能力与轴承类型和尺寸有关。相同外形尺寸下，滚子轴承的负荷能力为球轴承的1.5～3倍。滚动轴承的选用，即应该满足外载荷的要求，又应该尽量发挥轴承本身的负荷能力。
2．速度特性
滚动轴承的工作转速上升到一定限度后，滚动体和保持架的惯性力，以及极小的形状偏差，不仅导致运动状态恶化，而且造成摩擦面间温度升高和润滑剂的性能变化，从而导致滚动体回火或轴承元件的胶合失效。在一定负荷和润滑条件下，滚动轴承所能允许的最高转速称之为极限转速。它与轴承类型、尺寸、精度、油隙、保持架的材料和结构、润滑方式、润滑剂的性能和用量、负荷的大小和方向以及散热条件等因素有关。一般来说，圆锥滚子轴承具有较高的极限转速。
3.3.2滚动轴承类型选择原则
1．轴转速较高，负荷不大，而旋转精度要求较高时，宜用球轴承，如：6000型。
2．转速较低负荷较大或冲击负荷时，宜采用滚子轴承，如：2000型，3000型。
3．支点跨距大，轴的变形大或多支点轴，宜采用调心轴承，如：1000型、3000型、69000型。
根据以上原则及分析，类比机械设计手册的设计数据，结合工作环境，选用30000型圆锥滚子轴承，其受力及寿命均能满足设计要求。轴承如图3-7所示：

图3-7　圆锥滚子轴承

4 秸秆粉碎还田机刀具的研究
4.1 秸秆粉碎还田机刀具布置的研究
秸秆粉碎还田机刀辊（包裹刀轴、刀具及附件）的振动危害性非常大，不但影响粉碎性能，而且对整机也有极大的破坏性。例如：悬挂架、机罩开焊开裂，胶带（或链条）拉断或磨损失效等等。影响机具振动的因素很多，如刀辊、传动系、工况等。其中刀具布置的合理性是影响机具振动的重要因素。因此，本文对刀具布置加以研究，以使刀辊的振动减至最小。
4.1.1刀辊振动分析
空载情况下刀辊高速旋转，受力比较复杂，可以从静态分量和动态分量两方面来考虑。其中，静态分量包括刀辊自重、轴承支力、传动扭矩等；动态分量则指刀辊、刀具及其附件由于旋转而产生的离心力，现有机器一般具有以下特点：刀轴近似为匀质回转件，刀具轴向间距相等，刀具周向间距角度相等。这些特点可保证到辊自重及其作用点在旋转过程中是变动的，实质上，刀辊正是通过轴承支力使整机产生振动。假如能够保证动态分量平衡，轴承支力可视为不变量。这样，刀辊自重、轴承支力、传动扭矩3个静态分量就在旋转过程中达到了平衡。刀轴一般可以认为是匀质回转件，它的离心力可视为零。因此，减振的关键在于使刀具及其附件的离心力保持平衡。
4.1.2“均力免振假设”的提出
秸秆还田机的转速一般都比较高，由于刀辊不平衡，在高速运转的状况下，会产生较大的振动。在刀轴上合理排列刀片是减振的重要措施。目前掌握的国内外有关这方面的资料甚少，我们在分析秸秆还田机刀片排列以及与之类似的还田机弯刀排列，锤片式粉碎机锤片排列基础上，归纳出一些秸秆还田机刀片排列必须遵循的原则以及不是必须满足但对秸秆还田机工作防振等有利用的原则：
（1）空载旋转时刀轴受力均匀，刀片产生的离心力的合力为零，即径向受力必须平衡。
（2）轴向相邻刀片间距以不产生实际漏切割带为原则。
（3）轴向相邻两刀片径向夹角要尽量大。
（4）相继打击秸秆的刀片的轴向距离越大越好，以免干扰和堵塞。
（5）所有刀片沿刀轴周向尽量呈等角分布，以使工作平衡，刀轴负荷均匀。
（6）尽量每次一组刀片打击秸秆。
（7）制造及装配要方便。
（8）功率消耗尽量小。
根据这些原则，我们进一步提出假设：某一种刀片排列方式能满足刀片在刀辊轴向上等间分布，而在刀轴周向上等角度分布，并且满足刀辊空载时受力均匀，径向平衡的基本条件，那么它就是能达到减振要求的优先排列。

4.2刀具设计及选择

4.2.1 刀具结构形式选择
秸秆粉碎还田机粉碎刀的种类有：锤爪式、弯刀（甩刀）式和直刀式。
1. 锤爪式粉碎刀
这种刀型是使用历史最早的一种。锤爪式粉碎刀的质量大，可产生较大的锤击惯性力，产生的负压高，喂入性好，对玉米、高粱、棉花等硬质秸秆有较好的粉碎性能，但消耗功率大，工作效率低，秸秆韧性大时，粉碎质量差。

图4-1锤爪式粉碎刀 图4-2弯刀（甩刀）式粉碎刀
2. 弯刀（甩刀）式粉碎刀
弯刀（甩刀）式粉碎刀一般两片成组使用，安装成Y型，也有采用两弯加一直或四弯加一直的。刀片切割（弯曲）部分开刃，对秸秆剪切功能增强。在刀轴高速旋转时粉碎刀进行甩击，击碎、切断秸秆，粉碎效率高，秸秆的捡拾性能好，对不同秸秆种类的适应性强。与锤爪式粉碎刀比较，弯刀的体积、质量和所受到的阻力小，消耗功率较小。弯刀（甩刀）型秸秆粉碎还田机动力消耗适中，介于直刀和锤爪式记性之间，作业效率较高，适用于粉碎棉花、小麦、向日葵等秸秆。
3. 直刀式粉碎刀
直刀式粉碎刀一般三片成组使用，间隔较小，排列较密，刀片工作部分开刃。作业时有多个刀同时进行切断，对秸秆撞击次数多，粉碎效果好，刀片运转阻力小，消耗功率较小，工作效率高。直刀式秸秆还田机使用很普遍，在土地比较平整的所有地区都适用。粉碎刀在刀轴上按螺旋线排列，刀轴经过动平衡实验，工作平稳，振动小。

图4-3直刀式粉碎刀

实验结果及设计任务的要求，此秸秆还田机是与东方红X-824型拖拉机配套使用的，且直刀片适应性强，对香蕉秸秆具有较好的粉碎性能。由于香蕉秸秆具有纤维较粗大，较难切断的特性，弯刀及锤爪式粉碎刀钧可能造成香蕉秸秆纤维缠绕，影响粉碎效果，所以选用直刀片。根据动力学原理，甩刀的能量T为：
式（4-1）
式中 J为转动惯量， ；
m为锤爪质量，kg；
为转动物体的惯性半径；
为轴转动的角速度；
v为刀片末端线速度；
从式中可以看出，在一定的前提下，适当增大甩刀的惯性半径，即增加转动惯量，就可提高甩刀的打击能量，提高粉碎质量。
4.2.2 刀片的选材及热处理
由于秸秆还田机刀片经常与泥土、秸秆等摩擦，工作条件极为恶劣，所以要求选材要好，要有较强的耐磨性和较高的抗冲击韧性。根据JB/T6678标准的规定，秸秆粉碎还田机粉碎刀应采用性能不低于GB/T699中规定的65Mn钢制造，表面热处理硬度HRC48～56,芯部硬度HRC33～40。通过比较不同材料的十几种热处理工艺的实验结果，最终筛选出两种材料的热处理工艺，即65Mn合金钢等温处理工艺和28SiMnB合金钢强热化处理工艺，经过这两种工艺处理后，材料的各项技术指标明显提高。
1．65Mn合金钢等温处理工艺
将加工好的刀片加热到830～840保温10分钟后，炉内冷却到250～260时，保温30分钟正火，然后250～260回火2小时。
2．28SiMnB强热化处理工艺
将刀片加热到880～900保温10分钟，然后用10%的水溶液淬火，最后
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在180～200回火2小时。除此之外，也可采用单面氧炔喷焊工艺，这种工艺加工出的刀片还具有自磨锐性能。

根据这两种材料对比，刀片材料选用65Mn合金钢等温处理。
4.2.3刀片合理密度及最佳排列方式
1．刀片合理密度
通过查询实验可知，秸秆还田机并非刀片数目越多，粉碎质量越好。刀片的数量有一个最佳值，过多或过少都会使粉碎质量下降。刀片数目过少，秸秆没有被充分的切割打击，而是粉碎出的物料块大秆长；刀片数目过多，一方面空载功耗大，另一方面，过多的刀片使被粉碎的物料难以很快排出粉碎室，已造成局部暂时堵塞而影响粉碎。刀片数量的最佳值一般由刀片的密度来确定：
刀片密度 C 式（4-2）
式中 N—刀片总数，片；
L—刀片在主轴上分布的长度，mm;
对于直刀片型，刀片密度取的大些，一般取C=0.05～0.07片/mm，对于L型及L改进型一般取C=0.02～0.04片/mm，而对于T型刀片，C值较小，取C=0.01片/mm，直刀片为12mm/片。
2．刀片的末端线速度及动能
由公式可以看出，刀片速度的大小直接影响到片动能的大小，也就直接关系到粉碎的质量。一般刀片的末端线速度为30～50m/s，粉碎香蕉秸秆刀片速度可适当高些，速度提高了，刀片的动能就增大，粉碎质量也会更好。
3．刀片的排列方式
刀片的排列方式对于秸秆还田至关重要，合理的排列方式不仅能使还田机粉碎质量提高，而且还可以使还田机平衡性能好，减轻还田机的震动。这一点对于拖拉机来讲也非常重要，还田机的震动解决不好，不仅机具本身被震坏，对拖拉机的寿命影响也很大。目前大多数秸秆还田机采用加配重的方法解决震动问题，这样做不仅制造繁琐，而且配重加入后不同程度地影响粉碎质量。因此探讨免震的刀片排列方式尤为重要。
甩刀的排列方式有单螺旋线排列、双螺旋线排列、星形排列、对称排列几种。不管那种排列均应满足：
（1） 刀轴受力均匀，径向受力平衡。
（2） 相邻两刀片径向夹角要大。
单双螺旋线排列有一个共同的弊病，即在粉碎过程中，秸秆侧向移动现象严重，使还田机有“一头沉”现象。根据所要切割秸秆的长度要求，综合以上布置原则，参考三门峡通用机械厂的产品，且考虑到刀具平衡问题，并且参考农业机械设计手册中旋耕机刀具布置结构和李庆军等的“秸秆还田机具布置的研究”，确立使用对称排列的排刀方式，在刀柄的两端各装一个直刀片。

5 其它零件的设计及注意
5.1其它零件设计

在本次的设计中，主传动箱体是用在农业用途上，当传动轴在高速运转时，一些树枝及土块飞溅上运转的轴时，将会使它们以更快的速度飞溅出去，容易造成人身的伤害，一些柔性物质绕在运转的轴上，容易造成一些零件的损坏。故需要轴筒把这些旋转的轴保护起来，使它不能被别的东西毁坏，也不致伤到别人。
本次设计中用到两个轴筒，它们分别是侧传动轴上的侧轴筒和粉碎刀轴上的下轴筒。
密封法兰盘：密封法兰盘是可防止油流经轴承流到地面污染土地，密封法兰盘上装有密封圈，它与下轴筒相联结使刀轴从法兰盘中伸出。其结构图5-1如下：

图5-1 密封法兰盘图
5.2 设计箱体时应注意的问题
设计箱体时应考虑以下几个方面的问题：
机体要有足够的刚度，机体刚度不够，会在加工和工作的过程中产生不容许的变形，引起轴承座孔中心线歪斜，在传动这产生偏载，影响减速器的正常工作。因此要在设计机制是，首先保证轴承座的刚度，为此应使轴承有足够的壁厚，并在轴承座的附近加支撑肋。
应在考虑便于机体加工零件的润滑，密封的散热，对大多数的减速器由于传动件的圆周速度V小于等于12米每秒，故常用锓油润滑，因此机体内需要有足够的润滑油用以润滑和散热。同时为了避免油搅动是沉渣泛起，齿轮顶到油池底面的距离不应小于30—50mm。
机体结构要有良好的工艺性，机体结构工艺性的好坏，对提高加工精度和装配质量，提高劳动生产率以及便于检修、维护等方面有直接的影响。故应特别注意，在设计铸造机体时，应该考虑到铸造工艺的特点，力求形状简单、壁厚均匀、过度平缓，金属不要局部积聚。还应该机体外形简单，校核方便，尽量避免出现狭缝，否则沙型强度不够，在取模和浇注形成废品。
机体加工要求在设计时，应尽可能减少机械加工面积以提高劳动生产率，并减少刀具磨损，为了保证加工精度并缩短加工工时，应尽可能减少在机械加工时工件和刀具的调整次数，其中与螺栓头部或螺母接触的支承面，应进行机械加工，这样可以保证机体安装的平稳性。
主传动箱体的设计图见图纸（１号零件图）
在本次的设计中，由于是选用直齿圆锥齿轮，这样轴承它受两种不同的力，一种是轴向力，一种是径向力，这样深沟球轴承就满足不了要求，故选择圆锥滚子轴承，这种轴承既可以承受轴向力作用，同时也可以承受径向力作用。
本次设计中共选择了３对不同的轴承，其中也有一个深沟球轴承，代号为6309系列，圆锥滚子轴承有30010，30011，30012三个不同系列的轴承。

5.3附属零件的选用

1.通气孔
减速器运行时，由于摩擦发热，使机体内温度升高，气压增大，导致润滑油从缝隙（如剖面轴深出间隙）向外渗漏。所以多在机盖顶部或窥视孔盖上安装通气孔，使体内热涨气体自由逸出，达到机体内外气压相等，提高机体有缝隙出的密封性能。
2.调整垫片
调整垫片由多片很薄的软金属制成，用以调整轴承间隙，有的垫片还要起填整传动零件（如蜗轮　圆锥　齿轮等，本次设计中调整圆锥齿轮）轴向位置的作用。
3.密封装置
在伸出轴与可通端盖之间有间隙，必须安装密封件，以防止漏油和污物进入机体内，造成不必要的影响。密封件多为标准件，其密封效果相差很大，应根据具体情况的不同而选用不同的密封件。
4.轴承端盖结构
轴承端盖用以固定轴承及调整轴承间隙并承受轴承向力，轴承端盖有嵌入式和凸缘式两种。本次设计中运用的就是凸缘式轴承端盖。
凸缘式轴承端盖调整轴承间隙比较方便，密封性能也好，所以用的较多．这种端盖多用铸铁铸造，所以要很好考虑铸造工艺。例如在设计穿通式轴承端盖时，由于装置密封件需要较大的端盖厚度，这时应考虑铸造工艺，尽量使整个端盖厚度均匀，当轴承端盖的宽度较大时，为了减少加工量，可在端部铸出一段较小的直径Ｄ，但必须保留有足够的长度Ｌ，否则拧紧螺钉时容易使端盖倾斜，以致轴承受力不均，可取L＝0.15D。
5.轴承的润滑与密封
根据轴径的速度，轴承可以用润滑脂和润滑油润滑，当浸油齿轮圆周速度小于2m/s时，宜用润滑脂来润滑，当浸油齿轮圆周速度大于２m/s时，可采用机体内的油液的飞溅来直接润滑轴承式引导飞溅在机体内壁上的油沟经流通道流到轴承面上进行润滑．如采用脂润滑时应在轴承旁加挡油板，在本次设计中，均采用润滑油来润滑。
当轴承旁是斜齿轮时，而且斜齿轮直径小于轴承外径时，由于斜齿有沿齿轮轴向派油作用，使过多的润滑油件冲向轴承，尤其在高速时更为严重，增加轴承阻力，还有齿轮啮合时会出现一些细小的金属粒掉入轴承，造成轴承运动的不畅，影响它的运行及使用寿命，所以应在轴承旁装置挡油板，挡油板可可用薄钢冲压式用圆钢车制，也可以用铸造成型。
6.减速器箱体的设计
主传动箱体是用以支承和固定轴系零件并保证传动件啮合精度和良好的润滑及轴系可靠密封的重要零件，其重