中型水田耕耙平地机传动系统的原理分析及方案设计

2019-02-28范永锋崔新德房灿松

科学与财富 2019年1期

范永锋崔新德房灿松

摘要：本文主要对中型水田耕耙平地机传动系统进行原理分析，对中间传动及侧边传动两种典型的水田耕耙平地机传动方式进行了详细的描述，客观的分析了两种传动方式各自的优点及不足，并对不足之处提出了改进的方式。以便更加深刻的了解中型水田耕耙平地机的传动原理，得到合理的设计方案。

一、中间传动与侧边传动两种传动方式的分析比较

1.1 中间传动方式的原理分析

中间传动系统主要由万向节和中间齿轮箱组成，万向节为普通的十字轴万向节，中间齿轮箱主要由一对锥齿轮、三个圆柱齿轮组成。

采用这种传动形式的齿轮箱，拖拉机动力经万向节传给中间齿轮箱，经齿轮减速并改变方向后，传递达到刀轴，使刀轴做旋转运动，机器正常工作。刀轴分为左、右两端安装在齿轮箱两侧。这种结构形式的特点是机架牢固，刚性好，布局合理，特别是用于耕幅大于拖拉机轮距时，更能显示出它的优越性[1]。

中间传动形式的齿轮箱虽然结构简单巧妙但有中间齿轮由于其直径较大制造成本高、中间漏耕等缺陷。其中最主要的是中间漏耕地问题。中间齿轮箱处由于齿轮箱自身的宽度限制，不能安装弯刀，如不设置特殊的工作部件来弥补，将出现漏耕或工作部件挂草堵塞等现象[2]。

现阶段已经设计出了一些消除漏耕的装置，其根据中间齿轮箱宽度，设计出装在中间齿轮箱的特殊刀具，以达到消除中间漏耕的目的。如选用中间传动方式，可以选用已有的消除漏耕装置，也可以借鉴其他装置的优点，自行设计中间消除漏耕装置。

1.2 侧边传动方式的原理分析

侧边传动的中间齿轮箱把由拖拉机动力输出轴和万向节传来的动力，更换传动方向和变速后传给侧边齿轮（或链条）箱。主要有无变速齿轮的中间齿轮箱和交换齿轮的中间齿轮箱两种。交换齿轮的中间齿轮箱可根据拖拉机的动力输出轴的转速较方便的选择一对交换圆柱齿轮而得到需要的刀軸转速，来满足农业生产的使用要求[3]。

侧边传动想主要有齿轮传动和链条传动两种。

齿轮传动主要有三个圆柱齿轮和四个圆柱齿轮两种。其中，三个圆柱齿轮的侧边齿轮箱既是传动部分，又是框架的组成部分，所以要求牢固、可靠、刚性好。这种箱体中心距小，结构重量比较轻。缺点是中间齿轮较大，锻造加工比较困难[4]。

四个圆柱齿轮的侧边齿轮箱箱体中心距较大，与有交换齿轮的中间齿轮箱配合使用。与三个齿轮的侧边齿轮箱比较，中间齿轮较小，但零件多，结构重量较大。

侧边链条箱由链轮、张紧滑轨、链条箱体等零件组成。链条规格为一英寸双排套筒滚子链（加强型）。主、被动链轮中心距有两种，小的中心距和上述三个齿轮传动的主、被动齿轮中心距相同，大的中心距和四个齿轮传动的中心距相同，主要考虑到侧边齿轮传动和链条传动旋耕机中某些零件的通用性，以降低制造成本。在结构和工艺等方面，链条传动比齿轮传动有一定的优越性，关键要提高链条的寿命，工作可靠性和降低成本，同时也要注意正确的使用和调整[5]。

二、中型水田耕耙平地机传动系统原理说明

通过上诉对中型水田耕耙平地机传动系统的原理分析可以看出，中间传动方式与侧边传动方式都存在着各自的缺点。

中间传动方式中由于中间齿轮箱宽度问题，存在着中间漏耕现象。侧边传动中，侧边齿轮箱制造成本高，制造难度大，同时设备自重较大，侧边链条箱存在着链条容易损坏的问题，严重影响了其维护成本和使用寿命，制约了此种传动方式的发展。

三、中型水田耕耙平地机传动系统的初步方案设计

综上所述，初步选择中间传动方式。因所给题目中为与40匹马力拖拉机配套的水田耕耙平地机，耕幅为2.6m，采用中间传动方式可以更大的提高其工作效率，尤其是其耕幅大于拖拉机轮距，更能体现出中间传动方式的优越性。

同时由于需要提高水田耕耙平地机工作时的速度，需要结构更加牢固，而中间传动方式具有机架牢固，刚性好，布局合理等特点。

四、万向节联轴器的选择与分析

万向节传动装置主要应用于现代汽车中，由万向节、传动轴和支承装置组成，主要用于在工作过程中相对位置不断改变的两根轴之间的动力传递。主要有普通十字轴万向节，球环式万向节，等角速万向节（球叉式、球笼式、双联式、三销式等），挠性万向节等。

万向节传动的工作条件在很大程度上决定于它所连两轴的夹角。一般希望此角度越小越好，过大会导致寿命的下降和效率的降低。

被万向节传动所连接的两轴之间的距离很大时，当采用一根传动轴超过临界转速时，则必须在万向节传动中安装中间支撑，以便缩短万向节传动轴的长度。

实践表明，万向节传动所速接的两轴的位置和所传递的动力大小不同，万向节传动将有不同的结构形式。同时因为生产和使用条件不一样，往往所选结构形式也不一样。所以设计制造出的万向节传动装置能满足如下要求：

⑴ 保证所连接的两轴相对位置在预计范围内变动时能可靠地传递扭矩。