第二部分设计说明一、设计说明本课题攻关目标,研制蔬菜苗圃育苗穴盘快速打孔机以替代人工,大幅度提高打孔效率,确保穴盘锥孔表面光滑,形状,位置,深度一致,以满足苗圃幼苗生长发育的技术要求,打孔效率30~40万/天,为人工打孔效率(一万穴/天)的30~40倍。2.实施路线1.在田间进行单穴打孔实验,掌握幼苗基质密度及塑料打孔头与幼苗基质的摩擦系数等物理参数,从而确定螺穴机构螺穴升角,导程等结构参数及打孔头下降,上升及穴转速度等运动参数2.试制5穴打孔机,验证上述机械的结构参数和运动参数。3.试制样机,完善结构二、机器总述:(功能、动力、优点、应用范围)1功能大幅度提高打孔效率,确保穴盘锥孔表面光滑,形状,位置,深度一致2动力在于你所需要打孔的数量和打孔的速度3打孔效率30~40万/天,为人工打孔效率(一万穴/天)的30~40倍。4应用范围蔬菜幼苗打孔5.打孔机的结构及各零部件功能图11电动机2联轴器3减速器4传动链5钻管6支架(1)电动机电动机的选型由于该钻孔装置设计为多直径钻管顶进,随顶管直径不同,所需电机功率也有所区别,而此设备主要应用于土质成分地下钻孔施工,钻进阻力不会太大,所需动力元件功率也不需太大,一般功率电机均可满足,因此。此处电动机选型计算不祥,而依据工作装置转速进行电机选型,该钻孔机得设计是通过选用三相异步电机变极调速实现变速,异步电机的变极调速设备简单,运行可靠,机械特性较硬,随然只能实现几种固定的速度变化,但对于该钻孔机设备已能满足调速要求,综合考虑钻管得顶进速度,功率要求选择电机行号为Y160M-4,异步电机转速表达式为spmfsnn1)1(N,同步转速f.电源频率P.电机极对数.S转率电源频率为50Hz,通过电机的变极接法,使极对数P=2.4不等,从而实现电机的1500r/min和750r/min两种不同的同步转速,其中高速输出转速为142r/min。选择电机高转速时额定功率为11Kw。(2).联轴器联轴器一般可分为:刚性、半挠性、挠性三种。挠性联轴器具有较强的挠性,所以允许被连接转子有相对较大的偏心,对振动的传递不敏感,但由于结构复杂,传递的扭矩也小,一般使用在小机组上。半挠性联轴器,允许被连接转子之间有一定的偏心,并允许相联两转子有微小的轴向位移,对振动敏感性也不大,也能传递一定的扭矩,在大中型机组上广泛应用。刚性联轴器结构简单、工作可靠,可以传递很大的扭矩,联接刚性强,而且不允许被联接转子产生相对轴向和径向位移,所以除传递扭矩外,还可以传递轴向力和径向力。采用刚性联轴器的转子可以共用一止推轴承。主要缺点就是被联接转子的振动相互传递彼此影响,一旦发生振动,要查明原因往往较困难。但因为具有传递功率大和其它一些优点,在大功率机组上得到普遍应用,消除径向力的惯性,电机主轴与负载的连接,用联轴器,在电机启动时,来削弱启动力矩,本机所用的联轴器结构图如下:、图2(3).减速器减速机是变速器的一种,一般用于低转速大扭矩的传动设备,原理是把电动机、内燃机、马达或其它高速运转的动力,通过减速机的输入轴上齿数少的齿轮啮合输出轴上的大齿轮,从而达到减速的目的;大小齿轮的齿数之比,就是传动比。减速器是一种由封闭在刚性壳体内的齿轮传动、蜗杆传动、齿轮-蜗杆传动所组成的独立部件,常用作原动件与工作机之间的减速传动装置。在原动机和工作机或执行机构之间起匹配转速和传递转矩的作用,在现代机械中应用极为广泛。减速机按照传动级数不同可分为单级和多级减速机厂轮形状可分为圆柱齿轮减速机、圆锥齿轮减速机和圆锥-圆柱齿引轮减速机;按照传动的布置形式又可分为展开式、分流式和同进轴式减速机。如图3(4)传动链链号04B-1棍子直径内节内宽销轴直径销轴长度内链板高链板厚度极限拉伸载荷每米长重1.852.804.006.805.000.603.000.11滚子内节销轴销轴内链链板极限拉每米直径1.85内宽2.80直径4.00长度6.80板高5.00厚度0.60伸载荷3.00长重0.11(5)钻管1.中心孔三种(1)不带护锥中心孔A(2)带护锥中心孔B(3)带螺纹中心孔C2钻头型号:0.7;1;1.5;2;2.5;3;4;5;5;6.3用于0.7号如图5(6).支架,普通金属支架如图6三、机器工作原理(运动路线、执行元件的动作)1.在田间进行单穴打孔实验,掌握幼苗基质密度及塑料打孔头与幼苗基质的摩擦系数等物理参数,从而确定螺穴机构螺穴升角,导程等结构参数及打孔头下降,上升及穴转速度等运动参数回转机构施安装和支撑主臂,使主支臂沿水平轴或者垂直旋转,使推进器翻转得机构,通过回转运动,使钻壁和推进器得动作范围达到巷道达到巷道掘进所需得钻孔工作区得要求,常见得回转机构有以下几种结构形式。其工作装置结构如图1-1(1)转注(2)螺旋覆式翻转机构,为了满足打孔工艺要求,提高钻孔精度,几乎所有现代钻车得钻壁都装设了自动平移机构,打孔机的平孔机得平移机构是指当转壁移动时,托架和推进器随机保持平移位得一种机构,简称平移机构,该钻孔装置设计结构简单,主要应用于土质成分的地下短距离钻孔施工钻管及钻头等部件组成,1.电动机2.联轴器3.减速器4.传动链5.钻管6.支架,钻孔推进装置主要由支架和3根主动及从动轴轴组成,电动机提供动力经减速器减速之后通过传动链带动钻孔推进装置的主动轴旋转,主动轴上布置了4个螺纹面轮,主动轴与2根从动轴共同夹紧钻管,主动轴回带动回转,通过螺旋面得作用推进钻管顶进,从而实现钻管钻进得目的,3根主动及从动轴由相应得支架支持的移动可控制压紧顶进钻管得直径大小,该钻孔机设计的推进钻孔直径范围在100~300MM之间。潜孔钻具,主要由钻头,潜孔器和钻杆组成,在钻孔作业中,冲击器得活塞不断将其冲击能量通过钻头施予,而整个钻具又随同钻机的回转机构一起转动,是直接破碎的工具——钻头连续旋转,间歇冲击,2.运动路线1.机台参数:主要是对机械硬件参数的设定和调节。速度可根据需求适量调整。其余出厂前已确定,一般不需要人为改动。2.取样参数:主要用于采样,偏位中心像点校正,误差测试,图形成像调节。应熟练掌握其用途。3.冲孔:点击可单独压料冲孔。4.压料:点击可单独压料。5.取样:快捷的取样按钮,可对图形自动取样。一般取样后最好再进入“取样参数”的编辑模板调节图形中心到十字线的中心位置。6.保存模板:对编辑模板里的采样图形可保存7.装载模板:可将保存的采样图形调用出来使用8.计数清零:自动归0计数器。9.复位:机械硬件限位归零,回设置点。10.吹模:单独打开吹废料开关11.补偿:对图形固定偏位调整,点击相应方向键一次,点修正确定补偿。四.穴盘塑胶材质的育苗穴盘,秧盘,芽盘等新型育苗穴盘及高优配方的育苗基质,使用标准华模具生产,穴格数从32到208都有,穴格形状有圆形,方形,星形,倒角锥形等产五.轴推力(1)合理得轴推力,潜孔凿岩,土也主要靠钻头得冲击能量来破碎,钻头回转只是用来更换位置,避免重复破碎,因此,潜孔凿岩不许愿很大得轴推力,周推力过大,不仅易产生剧烈震动,还会加速硬质合金得磨损,使钻头过早损坏:轴推力过大,不仅易产生剧烈震动,还会加速硬质合金得磨损。使钻头过早损坏,轴推力过小,则钻头不能与土岩很好地接触,影响冲击能量得传递效率。甚至导致冲击器不能正常工作,低气型气潜孔钻机得合理周推理可用以下经验公式计:Ph=(30~35)Df(2---1)式中PH------合理得轴推力D-------钻孔直径.CMf-------土(岩)普氏硬度系数,f=OD/10式中OD---抗压强度.10Mpa.根据f值得大小,普氏将所有得演示划分为5等级。如图7表所示等级坚固性程度土(岩)FVI较软弱较软弱的页岩,很软得石灰岩,岩盐,石膏,冻结的土壤,无烟煤,普通泥灰岩,破碎得砂岩。石质土壤2Via较软弱碎石质土壤,破碎得页岩,坚固得煤,硬化得粘土1.5VII软弱致密得粘土,软弱得烟煤,坚固得冲击层,粘土质土壤1.0VIIa土质岩石腐殖土,泥煤,轻砂质土壤,湿砂0.6X流沙类岩石流沙,沼液土壤,含水黄土及其它含水土壤0.3图7根据国内经验,打孔机得轴推力又可安表图8选取钻头名义直径D/MM合理轴推力PH/KN钻头名义直径D/MM合理轴推力PH/KN1001504~66~1020025010~1414~20图86.调节推力得计算打孔机钻孔时,钻进部分(含钻具和回转供风机构)得自重施予孔底有一个力(向下钻时为正,向上钻时为负)它会影响合理轴推力得大小。同时,在钻进时钻杆与孔壁之间还有摩擦阻力,所以打孔钻机必须设有调压机构,以便调节施予钻具上得作用力(推力).调压机构施予钻具上得调节推(压)力按下公式计算:PT=PH-gMsinβ+guMconsβ+R(2—2)式中PT----施予钻具上得调节推(压)力PH----计算得合理轴推力M----钻进部件得质量β----孔向水平面所成得夹角U----摩擦系数,一般取U=0.25R----冲击器钻头得反弹力,其值为活塞在每一工作循环中使气缸返回到初始位置所需的最小轴推力g----重力加速度如向上钻孔时,则(2—2)式等号边第二项为“+”号。当PR为负值时,表明钻进部件自重施予孔底得轴推力大于PH,必须通过调压机构进行减压钻进,反之,则需加压,进行加压钻进,当PR为零时。表明只靠钻进部件得自重力即合理钻进。无需调压。7.钻具回转速度钻头每冲击一次,只能破碎一定范围,当钻具转速过高时,在两次凿痕之间,势必留下一部分未被冲击破碎得土质,使回阻力增大,钻具震动加剧,钻头磨损加快,因没有完全利用钻头得冲击能量,钻速降低,钻具得最优转数应当根据钻头两次冲击之间不留岩瘤,又不产生重复破碎来确定,然而,这个合理得转角与钻头直径,土壤性质,冲击能量,冲击频率,轴推力,钻头结构以及硬质合金片(柱)得磨损程度等诸多因素有关,很难做出准确得计算,通常只能根据生产经验和实验方法确定。根据国内打孔机得使用经验和参考国外质料,钻具的合理转速可安表2---3选取,或用下经验公式计算:0.78~0.95N1=(6500/D)式中N1----钻具得合理钻数,r/min:D----钻孔直径,mm表2----3回转转数与钻头直径得关系钻头直径D/MM回转转数N1(r.min)钻头直径D/MM回转转数N1(r.min)10015030~4015~2520025010~208~158钻具得回转扭矩钻具得回转扭矩主要用来克服钻头与孔底土岩得摩擦阻力矩与剪切助力矩,钻具与孔壁得摩擦阻力矩,以及因裂隙等引起的夹钻阻力等,因此,钻具回转力矩得大小与孔径得大小,土壤性质,轴推力和回转速度的大小等因素有关,根据国内外生产实践得总结,回转扭矩与钻孔直径得关系可按表2----4确定,也可按下列公式计算M=KmD2/8.5式中M----钻具得回转扭矩,N.M;D----钻孔直径,mm;Km----力矩系数,Km=0.8~1.2,一般取Km=1表2---4钻头直径与回转扭矩得关系钻头直径D/mm回转扭矩M/(N.m)钻头直径D/mm回转扭矩M/(N.M)100150500~10001500~30002002503000~55006000~90009钻机得功能单元及实现方法。一般由钻具,回转供奉系统,推进机构,变幅机构和行走机构等组成,为了控制和操作这几个机构,设置了液压系统和操纵系统。1.液压系统(1)液压系统由五个部分组成,即动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件(附件)和液压油。动力元件动力元件的作用是将原动机的机械能转换成液体的压力能,指液压系统中的油泵,它向整个液压系统提供动力。液压泵的结构形式一般有齿轮泵、叶片泵、柱塞泵和螺杆泵。执行元件执行元件(如液压缸和液压马达)的作用是将液体的压力能转换为机械能,驱动负载作直线往复运动或回转运动。控制元件控制元件(即各种液压阀)在液压系统中控制和调节液体的压力、流量和方向。根据控制功能的不同,液压阀可分为压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。压力控制阀包括溢流阀(安全阀)、减压阀、顺序阀、压力继电器等;流量控制阀包括节流阀、调整阀、分流集流阀等