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2012年6月农机化研究第6期

激光测控自动农田清平机工作部件的研究

姜海勇1，何伟2，刘永1，弋景刚1

(1．河北农业大学机电工程学院，河北保定07100l；2．河北农业大学海洋学院，河北秦皇岛066003)

摘要：激光测控自动农田清平机主要用于农田清理和平整，也可广泛用于公路、铁路和广场建设。清平机的核

心工作部件是旋切刀辊，它集切土、汇中和倾抛于一体，所以优化设计旋切刀辊对整个清平机尤为重要。刀辊的

功率是清平机最重要的设计参数，包括旋切功率和抛扔功率。针对激光测控自动农田清平机的特种工作部件，

运用类比方法计算旋切功率，参照铣刀对灰铸铁的铣削，根据两种物质的强度换算得出工作部件的功率。

关键词：清平机；类比；旋切刀辊；功率

中圈分类号：蔓丝．5文献标识码：A文章编号1∞：3—1鼬X(2012)∞埘34—04

能。含游离石墨较多，硬度较高的碳化铁含量就较

0引言

少，因此会降低刀具的机械磨损，减小切削的难度。

激光测控自动农田清平机的工作部件是以螺旋

状的滑切刀片均匀布置在刀轴上的，这种工作部件旋

切力及旋切功率的计算方法尚不成熟¨J。旋切刀辊

对土壤的旋切清平加工与铣刀对灰铸铁的铣削非常

类似。清平机旋切力及旋切功率可通过灰铸铁与土

壤切削强度以及切削变形过程中两种物质的延伸率

做类比等值换算得出。首先，将灰铸铁和土壤的抗剪

切强度以及延伸率做比值，计算清平机旋切土壤旋切

力及旋切功率的换算系数和修正系数；将换算系数和

修正系数代人灰铸铁的旋切力和旋切功率计算公式，

可得清平机旋切力和旋切功率的计算公式；再加上工

图l灰铸铁的组织

作部件的抛扔功率，从而计算出清平机的工作功率。1k唧舯ization0fg唧casti瑚

Fig．1

根据《灰铸铁GB／T9439—1998》可知：一般规格

1土壤与灰铸铁旋切性能上的比较

的灰铸铁抗剪强度为350—500MPa，硬度为170HB左

1．1灰铸铁的物理性质右。灰铸铁的切削性能与它的硬度、抗拉强度、抗剪

灰铸铁中的碳主要以片状石墨的形式分布于金强度、延伸率、冲击值及导热系数有关，还与灰铸铁所

属基体中，可把灰铸铁看作是钢的基体加上片状石墨受旋切力、刀具的几何参数、切削液以及刀具的材料

组成，如图1所示。由于石墨的强度非常小，灰铸铁有关【2。5]。灰铸铁切削时的切屑是不连续的碎粒，碎

的组织可看作是钢基体上存在着许多“裂纹”，因而它粒大小与铣刀的刃口锋利程度和灰铸铁的含碳量有

的抗剪、抗拉强度以及塑性和冲击韧度都大大降低，关，含碳量越高，灰铸铁切屑的粉碎程度越严重。这

属于容易加工金属，所以切削速度对切削力影响较与土壤的含水量对土壤旋切效果的影响极为相似。

小，不需要太高的切削速度。灰铸铁切削时，由于自1．2土壤的物理性质

身材质的特性，含游离石墨的多少会影响它的加工性土的强度是指土壤抵抗外物体施加破坏力的能

力。随作用力方式的不同，土体破坏形式也不同，耕

收稿日期：20ll—ll—14