1、青儲機割臺升降限位機構設計作者： 指導教師：摘要：本實用裝置青儲機采用液壓裝置控制割臺的升降，可根據不同的工作要求和經常變化的工作條件隨時調整割臺的高度，確保聯合收割機正常工作。割臺升降的限位設計采用強度足夠的調節絲杠、單作用柱塞式液壓缸安全卡配合等組成，保證青儲機割臺滿足正常工作要求，及其割臺出需要檢修時和避免液壓缸出現故障時而產生的險，割臺的限位裝置就保護了人員及身設備的安全。通過對現有青儲機的技術資料的查閱，結合設計任務，確定了本設計的基本結構，以及通過相關計算確定了本設計機構中重要的零部件的基本參數。其特點是：設計安裝結構簡單，性能可靠，經濟成本低，適用于一般青儲機的工作要求。關鍵字：

2、割臺；液壓缸；絲杠；限位裝置Lifting ensilage machine cutting table limiting mechanism designAuthor: Wang Chao Tutor: Zhang Yongjian, Lv Quangui, Guo JunxianAbstract：The hydraulic lifting device control header of the device of the utility green machine, can the header height adjusted according to different work re

3、quirements and changing working conditions, to ensure the normal work of combine harvester. Limit design header lifting with strength enough the adjusting screw, single action plunger type hydraulic cylinder safety card and etc, ensure the ensilage machine cutting platform to meet the normal require

4、ments, and the header to maintenance and avoid dangerous fault of hydraulic cylinder and the position limiting device, the header protects personnel and the safety of the equipment. Through access to technical information on the existing green machine, according to the design task, to determine the

5、basic structure of the design, and through the relevant calculation to determine the basic parameters of components important this design in the organization. Its characteristics are: design and installation, simple structure, reliable performance, low cost, suitable for general ensilage machine and

6、 job requirements.Keywords:header; hydraulic cylinder; the limiting device第一章 引言1.1 課題研究的目的和意義我國各地區種植農藝技術完全不同，收獲作業技術條件差異很大，要實現高適應性、高可靠性、高穩定性作業，諸多關鍵技術有待解決。研究與開發新型節能高效系列通用收獲機收割臺，與國內現有谷物聯合收割機配套直接收獲谷物籽粒，可以發揮現有谷物聯合收割機保有量大的優勢，具有配套投資成本低、作業效率高、經濟性好的特點。對新機具的研究應用,將為實現農業現代化提供機械化技術支撐，有利于提高青貯機收獲機械化技術水平，降低生產成本，提生

7、產的綜合效益，促進農民增收，有利于加快農村經濟結構調整，促進農村勞動力轉移，增加農民收入，對于促進建設社會主義新農村以及保證農業的可持續發展具有重要的戰略意義。近些年來，農業收獲機械快速發展, 由于種植條件的不同，對比目前常用青貯收獲機割臺存在的缺點日趨明顯。從大規模農業收獲來講，收獲機械割臺的通用是實現高效率收獲的重要因素，以及割臺在工作中的能力能否達到要求，對收獲機械割臺的操作靈活和滿足工作要求。青儲機工作時往往因為割臺高度調整不當,可能導致機器堵塞,引發機器故障,直接影響到收割機的收獲效率。這就使收獲機械割臺機構這個裝置受到了人們很大的重視。1.2 國內外研究及應用割臺升降機構的現狀 現

8、很多公司利用傳感器改裝青儲機機割臺液壓升降裝置,使安裝在青儲機割臺上的傳感器能夠準確測得割臺與行駛路面之間的距離,采用用PLD工作原理,編輯邏輯程序,對探測到的數據進行收集,分析,處理并發出指令給青儲機割臺液壓升降系統,使割臺自動升降,保持與行駛路面適當距離,避免割臺在行駛或收割作業過程中遇到凹凸不平路面時發生與地面相碰現象,造成不必要的經濟損失,同時可以提高收割效率,有利于下一季精確收割,精確播種,避免浪費。從而為青儲機機割臺的研制與改裝提供理論與實踐支持。液壓系統改進設計目前,我國所使用的聯合收割機的割臺多用機械式控制。針對這一現狀對聯合收割機的割臺升降系統進行了改進。以弱電信號控制液壓系

9、統,從而達到割臺自動升降的目的。傳統的青儲機割臺是利用機械仿形機構或人工方法控制液壓閥門操縱液壓缸來調整工作高度的,割臺高度自動控制系統就是在此基礎上再增設傳感機構、電磁閥門和電氣控制系統來實現的國內有一種全喂入收割機割臺升降輔助機構，它包括與割臺相連的割臺搖桿和與機車相連的機車搖桿，所述的割臺搖桿和機車搖桿相互鉸接，割臺搖桿和機車搖桿相互構成開口向下的V形結構。割臺搖桿和機車搖桿構成的雙搖桿倒V型結構，使是其一方面可以防止左右晃動，另一方面該雙搖桿倒V型結構可自由隨割臺的升降而升縮。還有一種青儲機割臺總成的快換機構，包括有割臺總成和工作整機，在縱傳動軸管的中間后部固定設置有割臺聯結框架，在割

10、臺聯結框架的上端兩側分別設置有掛接定位座板；工作整機的前端上設置有喂入機構框架，喂入機構框架上端與割臺聯結框架上端兩側掛接定位座板相對應的位置上分別設置有向上凸起的掛接定位塊，在裝配中，掛接定位座板安裝在掛接定位塊上；通過本技術方案，使得割臺總成與整機的裝卸不需要外部裝備和工具，工作整機自身的動作即可實現自行裝卸，使割臺總成裝卸和更換方便快捷；大大提高了工作整機的工作范圍和工作效率。1.3 課題設計的主要內容目前，我國的耕種面積不是很集中，而且有很多地方的田地凹凸不平，耕種、收割，對機械化作業的農業機械要求穩定性較高，尤其是向大型青儲機這樣的收割機，在田地收獲時，穩定性很重要，收獲和后面的儲藏

11、，工作負荷比較大，尤其是割臺升降的限位控制，直接影響著收割效率，也影響著廣大農民的親身利益，所以其割臺的穩定性及其割臺限位裝置的研究和發展有重要意義。收割臺高度的限位控制,通常是用手工控制液壓閥門操縱液壓油缸來實現。但是，青儲機一般工作在田地里，工作環境較差，液壓缸要求的共作環境又較高，所以青儲機在工作時，液壓缸很用意出現故障，尤其是控制割臺升降的液壓缸出現泄露，這樣如果沒有割臺升降高度的限位機構，那么割臺將會立刻降到最低位置，很重的割臺，將會產生很大的沖擊很震動，會損壞割臺及其割臺零部件，損壞青儲機其他裝置。所以本設計采用了保險裝置，采用強度足夠的限位絲杠和安全卡，來防止此類事情的發生，此限

12、位裝置裝配簡單，無需從新找位置配合，直接通過定位塊固定在液壓缸缸體上，限位絲杠的中心線和液壓缸的中心線平行，整個限位裝置性能可靠。安全卡配合直接連接在油缸活塞桿支座上，完全不影響液壓缸正常工作，定位塊的位置可以調節一定的限位高度（定位塊一般情況下不移動），還有調節絲杠也可以在定位塊不動的情況下，通過調節同樣可以起到青儲機割臺升降高度的限位。第二章 總體方案設計2.1 設計的基本原理控制割臺升降的液壓缸：根據液壓缸工作時所承受的最大力通過計算，估算合適的液壓缸活塞直徑，并根據配合選擇合適的液壓缸。限位絲杠：根據割臺工作時最大承載力，所達到限位位置時限位螺桿所承受的最大負荷，通過做大負荷進行計算，

13、選擇能達到工作要求的絲杠或自行設計加工制造的絲杠。其他輔助裝置：根據其工作特性和配合要求進行相應的設計和選擇使用。割臺升降：割臺升降平穩，操作簡單，能達到相應的工作要求最高點和最低點，可靠性較高。限位：限位裝置簡單可靠，操作方便，根據工作要求可以任意調節其限位裝置，保證了工作時的可靠性和安全性。總體結構設計與工作原理青儲機割臺升降限位機構裝置主要液壓缸、油缸支座、油缸限位座焊合裝置、安全卡裝、加強板、開口銷、彈簧銷、鏈環裝置、調節絲杠等組成。其工作原理是采用機械限位裝置進行青儲機割臺升降限位，由控制液壓缸進而控制割臺升降高度，工作時青儲機割臺的高度和非工作時青儲機的割臺高度由調節絲杠控制，作業

14、人員對調節絲杠是隨時可以調節的，青儲機作業時液壓缸的活塞桿上面的安全卡裝置是要被鏈環裝置提起來的，如作業時割臺出現故障進行檢查時，安全卡裝置要放下來，目的是防止液壓缸故障，割臺高度迅速下降再次出現人員設備安全事故，這是對絲杠限位的安全輔助。大大的提高了青儲機割臺作業時的可靠性和安全性。方案一：割臺升降電動缸如圖（1）電控限位裝置。設計思路是，臺升降電動缸實現將電機的回轉運動轉換為絲杠副的直線往復運動。電動缸主要由絲杠副、減速器、電機、承載套筒等組成,如圖（2）所示。電機通過減速器將扭矩傳遞于絲杠,絲杠副螺母做直線運動。套筒與螺母固連,套筒一端連接割臺。螺母做往復直線運動時,套筒推動割臺同步做升

15、降運動。根據電機與絲杠主軸的安裝位置,可以采用垂直式、折返式(絲杠主軸與電機主軸平行)等形式。割臺升降電動缸作為線性執行器,實現割臺的升降往復運動,主要技術指標有運動行程、線速度,位移和加速度等。其缺點是設計復雜，所要的設計要求電氣測量和控制精度較高，且工作環境要求較高，但青儲機工作環境都在農田里，環境很惡劣，地區不平，振動動很大，對電子測量元件影響很大，影響檢測及其反饋控制的精度要求，其經濟性現階段也不適用。 圖1 割臺升降限位電動缸方案二：液壓缸控制割臺升降限位絲杠限制割臺升降高度安全卡保證安全工作。如圖（2）設計思路是，采用機械裝置的限位機構，通過液壓缸和安全卡及其限位絲杠簡單的配合實現

16、對青儲機割臺升降高度的控制及其限位，其設計簡單可靠，且經濟性好。但是其設計的操作稍微繁瑣，比起電液控制，每次限位調節都要人為調節。但是根據工作環境要求所迫，這種簡單的機械限位裝置足以滿足工作要求，且可靠性也較高，設計制造的經濟成本低，根據技術和其他條件節制，其簡單機械限位機構適合于現階段青儲機廣泛使用。 圖2 割臺升降限位裝置配合初步方案的確定：方案進行分析對比，確定方案二為實施方案。第三章 標準件的選擇3.1 液壓缸的選擇割臺升降高度的工作性能和工作質量，全都依賴于液壓缸的性能參數。根據青儲機割臺的工作要求和割臺的載荷情況，對其進行受力分析。經調查得出割臺工作時總重量為1300kg,供給液壓

17、缸油泵工作壓力為16MP，根據青儲機割臺安裝要求，其限位機構里的液壓缸安裝與水平面傾斜角度為最大為35度，最小為6度。分別以35度和6度進行受力分析。將液壓缸那個位置等效為質點，根據已有的數據和機構裝置角度進行受力分析，計算出這個質點所承受的最大力，然候將這個里近似的看作為液壓缸的輸出的推力，并且根據如下公式計算出近似的液壓缸活塞桿的直徑，進而確定選擇液壓缸的基本參數及型號，進而確定青儲機控制割臺升降的液壓缸。其中F柱塞缸輸出的推力，計算后得24000N；p取油泵壓力16MP；取0.98；取3.14。經計算得出= 41.2 mm =38.6 mm經整合分析取活塞桿直徑為= 50 mm計算出了所

18、需活塞桿直徑的大概數值，經過查資料，為了保證壓力足夠和計算誤差，選擇時柱塞直徑可稍微比計算值偏大選擇。可選用型號為YD50型單作用柱塞式液壓缸。主要參數為：柱塞直徑50mm；柱塞行程350mm；公稱力是62公斤力/厘米；最低工作壓力為50公斤力/厘米；工作壓力16MP，最大工作壓力21MP3.2 銷軸的選擇連接焊在過橋的油缸支座與液壓缸體配合的銷軸，選用GB882-88銷軸B型3095。連接焊在割臺外殼底部的油缸支座與液壓缸活塞配合的銷軸，選用銷軸GB882-88銷軸B型20120。3.3 螺栓的選擇用來固定定位塊的連接螺栓，主要承受剪切力，故采用受剪螺栓連接，采用GB5782M1255。連接

19、安全卡和橡膠塊的的螺栓，采用GB5873M825。3.4 螺母的選擇根據所用螺栓規格進行選擇：GB6170M12 GB6170M8根據設計的絲杠螺紋直徑進行螺母選擇：GB6170-M243.5 墊圈的選擇根據需要選用普通平墊圈：GB93198712第四章 關鍵零部件設計青儲機割臺限位機構的關鍵部件主要包括限位調節絲杠、油缸限位座焊合體、安全卡裝配、定位塊。4.1 限位調節絲杠限位調節絲杠是本限位機構設計的重要部分。如圖3所示，它影響著本機構的結構、復雜程度和工作可靠性。限位絲杠連接著定位塊，定位快裝夾在液壓缸上，并通過螺栓固定鎖死。需要調節割臺高度降落位置時，只需要調節絲杠就即可。絲杠直徑：影

20、響調節青儲機割臺高度降落限位行程，絲杠在液壓缸下面且與液壓缸活塞桿中心線平行。取材料Q235材料的圓剛直徑為25mm長度。經過查詢機械設計手冊，Q235的抗剪壓強度是120-160Pa,所以其抗壓的強度大于抗剪強度，割臺工作時的絲杠承受最大限位強度為大致為13MPa，其最大強度遠遠小于其抗壓強度，所以選擇Q235材料的圓鋼滿足其割臺升降限位機構工作要求。絲杠的螺紋：根據設計工作要求，絲杠要配合M24的螺母使用，所以絲杠的螺紋公稱直徑加工為24mm，根據限高度要求螺紋加工長度為170mm，絲杠和螺母配合使用，絲杠可以調節，調節后，用螺母進行鎖緊。絲杠的長度：根據螺紋長度和直徑要求，取絲杠的長度為

21、240mm，在絲杠一端加工一個長度為40mm的方。限位絲杠需要調節時，可用扳手在加工的四方上進行調節絲杠。圖 3 限位調節絲杠4.2 油缸限位座焊合體限位座管：根據單作用柱塞式液壓缸的活塞桿直徑，用方管Q235A加工一個限位座管，方管端面邊80mm，厚度取5mm，方管總長取155mm，根據裝配關系，在加工和液壓缸活塞桿配合的兩個直徑為22mm的孔。限位座管裝配后，材料Q235的屈服強度滿足工作要求。 擋板座：同樣采用Q235的鋼板，加工一個擋板，因為擋板和絲杠接觸時，要承受載荷，所以擋板厚度為8mm鋼板。加強筋：采用Q235的鋼板，加工一個加強筋，因問此加強筋限位時受力較大，所以采用厚度為10

22、mm鋼板。如圖4所示，將限位座管、擋板座、加強筋按照焊合要求，焊合在一起，組成油缸限位座焊合體，其性能滿足工作要求，是限位裝置的主要部分。 圖 4 油缸限位座焊合體 4.3 安全卡裝配安全卡槽鋼：用Q235A的鋼板加在折彎機上加工成一個厚度為5mm的槽鋼，根據液壓缸活塞缸的長度和割臺升降高度要求取槽鋼總長為360mm，還有和活塞桿配合的兩個直徑為22mm孔。 加強板：用Q235的鋼板加工成2個厚度為4mm的加強板，同樣也有和活塞桿配合的直徑為22mm的孔。 安全卡擋板：用Q235的鋼板加工一個厚度為5mm的安全卡擋板，其主要是在液壓缸工作時，用鏈環把安全卡裝配懸空起來，安全卡擋板上的直徑為7m

23、m的孔和鏈環配合使用。橡膠墊：根據安全安槽鋼里面的大小做成一個橡膠墊，用螺栓連接，主要是在非工作時，防止液壓缸的活塞桿和安全卡槽鋼剛性接觸么，損壞活塞桿的表面精度，使液壓缸發省泄露。如圖 5 所示，安全卡槽鋼、安全卡擋板、橡膠墊、加強板、螺栓、螺母、墊圈組成了安全卡裝配。加強板、安全卡擋板和安全卡槽鋼按照焊接要求，正確焊接成型，螺栓連接連接安全卡槽鋼哥橡膠墊。液壓缸故障時，安全卡可以起到安全卡限位作用。圖 5 安全卡裝配 1、安全卡槽鋼 2、橡膠墊 3、墊圈 4、螺母5、螺桿4.4 定位塊 如圖6所示，鑄造成型的定位塊，是ZG45材料，加工成一個M24的內螺紋和限位絲杠配合使用。其強度可以承受

24、割臺最大限位時的載荷，裝配在液壓缸體端，用螺栓連接禁固，也可以調節割臺限位位置，在本限位裝置里，此定位塊屬于重要零件。 圖 6 定位塊第五章 主要部件的強度校核 5.1 絲杠強度校核如圖7所示，絲杠主要成受軸向力，采用受軸向載荷緊螺栓連接（動載荷）強度校核方法進行對絲杠強度校核。 圖7 定位塊和限位絲杠裝配受軸向載荷螺栓連接（動載荷）的基本公式： 強度校核計算公式：許用應力計算公式：式中：軸向載荷22665N；螺栓小徑為22mm。查表獲得：相對剛度為0.2，按表1選取。尺寸因數為0.74，按表2查得。制造工藝因數，切制螺紋，受力不均勻因數，受壓螺母缺口應力集中因數為3，按表3查得。抗壓疲勞極限

25、取150按表4選取。安全因數，控制預緊力表1螺栓連接的相對剛度墊片材料金屬（或無墊片）皮革銅皮石棉橡膠0.20.30.70.80.9表2尺寸因數螺栓直徑d1216202430364248566410.870.80.740.650.640.600.570.540.53表3缺口應力集中因數螺栓材料/MPa400600800100033.94.85.2表4抗壓疲勞極限材料10Q235-A354540Cr120150120160170220190250240340 代入數值經過計算得 明顯可以看出其所選用的材料加工成的絲杠滿足強度要求。結論：絲杠軸向抗壓強度足夠5.2 固定定位塊的GB5782M125

26、5螺栓連接強度校核受橫向載荷鉸制孔螺栓連接的基本計算公式：按擠壓強度校核計算：按抗剪強度校核計算：按擠壓強度設計計算：按抗剪強度設計計算：式中：受橫向載荷，取22665N；受剪直徑22mm；查表獲得；受擠壓高度，取、中的較小值取20mm；m受剪2面。許用應力的計算公式分兩組情況，如表5：表5許用應力計算公式強度計算被連接件材料靜載荷動載荷擠壓強度鋼鑄鐵抗剪強度鋼和鑄鐵表中：為材料的屈服極限，由螺栓機械性能等級所決定，取180MPa。代入數值經過計算得 所起其螺栓連抗壓強度和抗剪強度要求結論：其螺栓連接強度足夠。 結論作為一名機械的初學者，在畢業設計的過程中我深入的體會到機械設計的規范化與標準化

27、，認識到學習的重要性，更加鞏固了我大學四年所學到的知識，受益匪淺。在設計前期，我們根據學校給的設計題目查閱了大量的文獻資料，撰寫自己的文獻綜述，查閱有關于設計內容的論文和相關的設計說明書，進行嚴密的審閱，并且構思自己的設計方法和設計大綱，為我后面具體設計大下了夯實的基礎。在畢業設計的過程中，機械設計手冊成了我最好的朋友。在我們機械專業，所有的設計都是建立在標準化與規范化的基礎上的創新。所有的零部件的設計我們都在滿足其機械性能的基礎上優先選用標準件，在大量的翻閱手冊的過程中，我認識到手冊在機械的重要性，離開手冊，任何設計都是空洞，沒有依據的。在這幾個月的設計中，我對大學階段所學的專業知識又有了一次全面而深入的學習，在機械制造、機械設計、互換性技術與應用等課本中本來生疏的的知識在這一段時間里又有了實踐性的認識。在畫圖階段時，對工程制圖原理和尺寸公差標注有了很大的學習，同時在設計的過程中，我們大學所學到的所有課程都被聯系到了一起，整個的機械課程的融合和使用成了一個系統，特別是后期設計說明書的書寫，對材料的選用，對零件的校核，深入的對機械設計那么課得到了充分運用，那是對我大學所學知識的一次大演練。在整個設計過程中，我深深體會到了理論知識運用到實踐中的難度，我明白了要將所學的知識