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大學(xué)
畢業(yè)論文(設(shè)計)開題報告
課題名稱 分區(qū)式殘膜回收機的設(shè)計
學(xué)生姓名
學(xué) 號
所屬學(xué)院
專 業(yè)
班 級
指導(dǎo)教師
起止時間
機械電氣化工程學(xué)院教務(wù)辦制
填 表 說 明
一、學(xué)生撰寫《開題報告》應(yīng)包含的內(nèi)容:
1、本課題來源及研究的目的和意義;
2、本課題所涉及的問題在國內(nèi)(外)研究現(xiàn)狀及分析;
3、對課題所涉及的任務(wù)要求及實現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析;
4、本課題需要重點研究的、關(guān)鍵的問題及解決的思路;
5、完成本課題所必須的工作條件及解決的辦法;
6、完成本課題的工作方案及進(jìn)度計劃;
7、主要參考文獻(xiàn)(不少于7篇)。
二、本報告必須由承擔(dān)畢業(yè)論文(設(shè)計)課題任務(wù)的學(xué)生在接到“畢業(yè)論文(設(shè)計)任務(wù)書”的兩周內(nèi)獨立撰寫完成,并交指導(dǎo)教師審閱。
三、開題報告要求手寫體,字?jǐn)?shù)在3000字以上,由學(xué)生在本報告冊內(nèi)填寫,頁面不夠可自行添加A4紙張。
四、每個畢業(yè)論文(設(shè)計)課題須提交開題報告一式三份,一份學(xué)生本人留存,一份指導(dǎo)教師存閱,一份學(xué)生所在學(xué)院存檔,備檢備查。
一、本課題來源及研究的目的和意義
1.本課題來源:自選題
2.目的與意義:
2.1 地膜覆蓋的作用
(1)保持土壤水分,增加作物抗旱能力,提高成活率。
(2)改善光照條件,提高光和效率。
(3)抑制雜草生長和病蟲的危害,提高農(nóng)作物的品質(zhì)。
(4)地膜覆蓋技術(shù)遏制了土壤中鹽分的上升,對于鹽堿地的作物起到了很好的保護(hù)作用。
(5)地膜覆蓋技術(shù)有效的將自然力與土壤之間分離開來,減少了自然力對土地的破壞,尤其是對翻耕之后的土地作用更大。
(6)因為地膜的保溫保墑作用,使許多農(nóng)作物逐漸向北方低溫適作區(qū)推移,充分有效地利用了我國的耕地資源。
2.2殘膜污染產(chǎn)生的問題
(1)影響土壤物理性狀,降低土壤肥力
大量殘留的農(nóng)用地膜在土壤中很難被分解,影響土壤中的水,肥,氣活動,給土壤環(huán)境帶來嚴(yán)重污染,不利于農(nóng)業(yè)的生態(tài)生態(tài)平衡。其表現(xiàn)在:一是破壞土壤的通透性和團粒結(jié)構(gòu)的形成,使土壤上下隔離,形成斷層,造成土壤板結(jié),降低了土壤的吸水保水能力,導(dǎo)致有水下不去,有漿上不來,使土壤的物理性得不到充分發(fā)揮。二是地膜的殘留會使土壤膠體吸附能力降低。
(2)影響作物生長發(fā)育,造成減產(chǎn)
地膜在土壤中,使種子不能很好地發(fā)芽,即使發(fā)芽,根系也因無法穿透地膜而扎不下去,達(dá)不到根深蒂固的目的,作物易遭受災(zāi)害。如果種子播到殘膜下面,發(fā)芽后也生長不出來,造成缺苗斷條,使作物減產(chǎn)。殘膜覆蓋連續(xù)15年之后,耕地會顆粒無收。
(3)危害人體健康
農(nóng)膜生產(chǎn)過程中添加一些助劑,當(dāng)農(nóng)膜廢棄在田間或土壤里時,其中的助劑會向土壤和水中滲透,會污染大氣,土質(zhì)和水域等。特別是一些重金屬有毒添加劑,會通過土壤富集于蔬菜,糧食及動物體中,人食用后直接影響健康。
(4)破壞環(huán)境,有礙觀瞻
殘膜被丟棄于田頭地角,積存于排泄渠道,散落于水體或亂掛在樹枝桿頭,成為白色污染的重要標(biāo)志,既不雅觀還可能纏繞犁頭和播種機輪盤,影響田間作業(yè)。
2.3殘膜污染的治理
(1)提高地膜的質(zhì)量,改變現(xiàn)在廣泛使用的地膜厚度。實驗結(jié)果表明,使現(xiàn)有的
0.008mm厚的地膜增加到 0.012mm,同時增加一些抵抗老化的化學(xué)物質(zhì),這樣不僅提高了地膜在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的作用,同時也可以使地膜重復(fù)利用和快速回收。
(2)從生產(chǎn)實際的角度出發(fā),根據(jù)農(nóng)藝要求不同來提高地膜的使用效率和回收效率。例如可以更具不同地區(qū)的地勢,地貌,氣候變化來找出收取地膜的最佳時期。這樣既有利于農(nóng)作物的生長也能很好的回收殘膜。
(3)隨著地膜覆蓋種植技術(shù)的廣泛應(yīng)用?;厥諝埬さ墓ぷ饕仓饾u加大,想依靠人工來對殘膜進(jìn)行收取已經(jīng)不能滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要了。因此要加大殘膜回收機械的研制與改良,使地膜回收工作更高效、更環(huán)保。
(4)加強對一些新的可降解地膜的研究與推廣利用,從而減少普通地膜的使用。如目前我國正在努力開發(fā)研制的光降解地膜、生物降解地膜、和液態(tài)降解地膜等。這些種類的地膜可以從根本上解殘膜回收,殘膜污染的問題。
二、本課題所涉及的問題在國內(nèi)(外)研究現(xiàn)狀及分析
1、國內(nèi)研究現(xiàn)狀及分析
目前我國所使用過和理論研究度過的殘膜回收機有幾十種。按殘膜回收的時間劃分分為三類:苗期殘膜回收機械,秋后作物收獲完成之后的殘膜回收機械,春天播種之前殘膜回收機械。
1.1苗期殘膜回收機械
(1) 卷膜式棉花苗期殘膜回收機
該機具在苗期回收殘膜是可以依次完成起膜、送膜、卷膜等收膜工序。這一機具通過卷膜滾進(jìn)行收膜,收取的膜成卷,減少了二次污染。
(2) 棉花苗期地膜回收機
該機具是一種不扎膜、不挑膜,而是從膜下將膜拱起,自動抖掉膜上積土,順利卷膜且極少傷苗的棉花苗期收膜機。它采用起膜鏟和扁紡捶狀抖土滾相結(jié)合的結(jié)構(gòu),能很好地實現(xiàn)膜苗、膜土分離,地膜回收率不低于 95.7%。
(3) CSM-130B 型齒鏈?zhǔn)綉覓焓漳C
該機具屬于國家專利產(chǎn)品,由兵團農(nóng)機技術(shù)推廣站和農(nóng)八師 134 團共同研制設(shè)計。主要用在苗期收膜,在收膜導(dǎo)輪與抓膜齒鏈的共同作用下,加上殘膜本身的強度,使殘膜被提升的同時從植株上取下,而不破壞植株。
1.2秋后殘膜回收機
(1)4CM系列殘膜回收整地機
此機具利用掘鏟將土塊、地膜、雜物一并鏟起。土塊被壓碎滾壓碎還田,雜物和地膜被齒刺式分離輸送帶運往集膜裝置。在機架底部有碾壓板完成整地。該機型在 2011 年 5 月的農(nóng)機博覽會上很受參會人員的青睞。
(2)彈齒式收膜機
該機具工作時,先由松土器松土和起膜鏟將膜鏟起,然后用彈齒拾膜輪將殘膜收起。該機具適用于 700mm 和 1000mm 的壟作,適用性較好,收膜率高達(dá) 91.6%。
(3)梳齒滾筒式殘膜回收機
該機工作時,由 20KW 小型拖拉機懸掛拖帶,先由撿拾滾筒上的片狀勾膜齒進(jìn)行一次撿膜,再由緊跟在后面的摟膜齒進(jìn)行二次摟膜。該機具結(jié)構(gòu)簡單,殘膜回收率高,便于維護(hù),符合農(nóng)民的要求
1.3春播前殘膜回收機械
春播前對殘膜進(jìn)行回收,此時的殘膜由于在地里時間較長,由于風(fēng)沙等原因作用下使大部分殘膜成為了小碎片,加上播前整地時間緊,所以此階段殘膜回收作業(yè)難度較大。主要有以下幾種機型:
(1) CMJ-5 型春秋兩用密排彈齒式殘膜回收機
該機的主要用途是在播種前對地表殘膜進(jìn)行回收。在小四輪拖拉機的脫引下,機具上的前排齒和后排齒進(jìn)行摟膜。這種機具重量輕,不需保養(yǎng),作業(yè)成本低,深受廣大職工的歡迎。
(2) IMS-450 型彈齒摟膜機
該機由農(nóng)七師 127 團彈簧廠生產(chǎn)。適用于播前整地后。機具由輪齒式拖拉機后懸掛,拖拉機前進(jìn)中,彈齒入土將殘膜和秸稈雜物撿拾成條,達(dá)到一定數(shù)量后,通過排膜結(jié)構(gòu)將其卸下。
(3) 4MQ-1.5 型吸氣式殘膜回收機
該機工作時挑膜輪將殘膜挑離地面,至風(fēng)機吸口處,由風(fēng)機產(chǎn)生負(fù)壓氣流將殘膜吸入風(fēng)機,再吸送到集膜箱中。
1.4我國殘膜回收機主要存在的問題
(1)作業(yè)功能單一,作業(yè)環(huán)節(jié)較長,殘膜回收率低,通常只有60%—70%,且回收后的殘膜潔凈度極差,膜,稈,土混合相當(dāng)嚴(yán)重,無法二次利用,形成了新的廢棄物群,加大了運輸成本。
(2)機具作業(yè)速度較低,因而導(dǎo)致生產(chǎn)率底下,經(jīng)濟效益不明顯,且回收時間較長,機具作業(yè)適應(yīng)性和可靠性較差,難以發(fā)揮機具效率。
(3)在耕后的耕作層中進(jìn)行殘膜回收時,對已耕松的農(nóng)田造成機械壓實,因此,為解決這一問題,可改為播種前整地時使用殘膜回收機械。
(4)耕前的殘膜都較碎小,難以揀拾,迫使在研制殘膜回收機械時不得不較密排列其揀拾稈齒,以提高其工作能力,并且進(jìn)行耕前殘膜回收的機械大都是聯(lián)合作業(yè)機械,這類機械機構(gòu)復(fù)雜,笨重。因此,目前國內(nèi)與其配套的絕大多數(shù)是中型輪式拖拉機,在動力儲備方面均是較弱環(huán)節(jié)。
2、國外研究現(xiàn)象以及分析
由于殘膜難降解,對土地污染嚴(yán)重,因此世界各國在殘膜回收方面都做了大量的努力,爭取早日解決殘膜污染問題。
(1)英國和前蘇聯(lián)主要采用懸掛式回收機。在進(jìn)行收膜候時,松土鏟將壓膜土耕松,然后將殘膜收卷到羊皮網(wǎng)或金屬網(wǎng)上,收好的地膜洗后備用。
(2)以色列在殘膜回收方面的研究起步比較早,主要是利用收卷的方式來收膜,因為以色列使用的地膜較厚,強度較大,覆蓋時間段,所以地膜收凈率非常高。
(3)日本國家的土壤土質(zhì)疏松,并且使用的地膜在質(zhì)量要求的標(biāo)注較高,覆蓋期大約在 1.5—3個月,地膜保留較完整,清理起來較容易。
(4)美國主要采用卷膜式的殘膜回收機械,利用卷膜滾將地膜從地表卷起。如 Sawyer 開發(fā)的就是這種類型的殘膜回收機械。
(5)歐洲國家主要采用高強度,耐老化的地膜。另一方面他們積極研制可降解免收地膜。
綜上所述,本課題研究的是一種適用于苗期可收獲后殘膜回收機,可將覆蓋在地表的殘膜,分為三個區(qū),即中間收膜部分,兩邊收膜部分,中間收膜部分用于回收兩壟之間的殘膜,而兩邊埋在土里的殘膜則通過兩邊收膜部分進(jìn)行回收。
三、對課題所涉及的任務(wù)要求及實現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可靠性分析
3.1、分區(qū)式殘膜收獲機工作過程
機具與拖拉機三點懸掛聯(lián)接,作業(yè)時拖拉機液壓系統(tǒng)置于懸浮狀態(tài),該分區(qū)式殘膜回收機上的四個邊架將該分區(qū)式殘膜回收機分為中間收膜部分和兩邊收膜部分。在中間收膜部分的邊架兩端上裝有切膜裝置,將在距離棉桿根部 2cm 處的薄膜切開,安裝在兩邊架之間的收膜裝置將切斷的兩壟之間的殘膜回收起來。對于收取邊膜的部分也是同樣在拖拉機的牽引下,切膜裝置將薄膜在距離棉桿根部2cm的地方切斷,然后起膜裝置將埋在土里的邊膜鏟于地表,后邊的收膜裝置將其卷起,待拖拉機到達(dá)田間地頭的時候,液壓系統(tǒng)將分區(qū)式殘膜回收機提升起來通過卸膜裝置卸膜,完成一次收膜過程。
(1)設(shè)計一款分區(qū)式殘膜收獲機,以小型拖拉機為牽引動力。
(2)改變以往殘膜回收機械效率低的現(xiàn)狀,提高其回收率。
(3)提高機具的作業(yè)速度,進(jìn)一步提高其生產(chǎn)率,增強經(jīng)濟效益。
(4)改變復(fù)雜結(jié)構(gòu),降低成本,實現(xiàn)普及。
3.2可靠性分析
本裝置主要對殘膜進(jìn)行回收,能對混合物進(jìn)行簡單的分離,綜合國內(nèi)殘膜回收機技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀分析,國內(nèi)殘膜回收技術(shù)比較成熟,本課題主要介紹了要設(shè)計的主要問題以及思路。綜上所述,該設(shè)計是可行的。
四、課題研究的關(guān)鍵內(nèi)容及其解決思路
4.1、課題的研究內(nèi)容
該機械動力源為小型拖拉機,通過拖拉機動力輸出工作。包括框架,切膜裝置,起膜裝置,收膜裝置,卸膜裝置幾部分組成,研究過程如下:
(1)分區(qū)式殘膜回收機的工作原理,根據(jù)大學(xué)學(xué)習(xí)的農(nóng)業(yè)機械學(xué)以及農(nóng)業(yè)機械化生產(chǎn)管理學(xué)知識。
(2)分區(qū)式殘膜回收機的整體框架的研究,框架是整個機械的支撐裝置。查找相關(guān)文獻(xiàn)專利說明。
(3)進(jìn)行起膜裝置的研究,重點是起膜工具的研究,這一部分用來將膜掀起。
(4)進(jìn)行切膜裝置的合理設(shè)計,這一部分用來切膜分膜。
(5)對收膜裝置及卸膜的研究,這是用來回收膜及卸掉膜。
(6)最后進(jìn)行整體的改進(jìn),提高回收效率,保證回收質(zhì)量。
4.2、關(guān)鍵問題及解決思路
(1)起膜工具及起膜角度的設(shè)計,查閱資料以及進(jìn)行實驗研究,做出合理的方案。
(2)初步確定回收裝置的設(shè)計,主要是回收工具及其分布。
(3)殘膜回收機起膜角度進(jìn)行了設(shè)計計算。
(4)殘膜回收機裝配方案 ,以符合起膜要求, 對起膜裝置的運動進(jìn)行了分析。
(5)卸膜部分的研究,參照以往回收機械進(jìn)行改造。
五、完成本課題所必須的工作條件
(1)知識方面:運用具備的學(xué)科知識,如農(nóng)業(yè)機械學(xué),農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理學(xué),機械設(shè)計基礎(chǔ),機械綜合設(shè)計,機械制造基礎(chǔ)等。
(2)硬件方面:有個人計算機,利用計算機等查閱工具,查閱有關(guān)資料選擇相關(guān)參數(shù)及材料,設(shè)計殘膜回收機構(gòu)。
(3)軟件知識:運用塔里木大學(xué)圖書館各種在線網(wǎng)絡(luò)資源,搜集相關(guān)資料。
(4)運用Solidworks,pore軟件,繪制三維零件圖和裝配圖。
(5)運用三維設(shè)計軟件完成整機各零部件的三維建模并進(jìn)行仿真。
六、完成本課題的工作方案及進(jìn)度計劃
6.1工作方案:
1.查找大量關(guān)于殘膜回收機原理設(shè)計出分區(qū)式殘膜回收機的雛形。
2.繪制所有零部件并查閱相關(guān)說明,各零部件尺寸要達(dá)到合適效果。
3.組裝裝配圖并生成三維立體模型,觀察效果并加以改進(jìn)。
6.2進(jìn)度計劃
第 一 周:查找分區(qū)式殘膜回收機的相關(guān)資料并且熟悉課題內(nèi)容。
第 二 周:撰寫開題報告,制定總體方案。
第三周至第八周:設(shè)計分區(qū)式殘膜回收機裝置的三維實體模型圖,并生成關(guān)鍵部件及裝配圖工程圖。
第 九 周:殘膜回收裝置進(jìn)行切膜設(shè)計和起膜設(shè)計。
第 十 周:撰寫畢業(yè)論文,修改圖紙中存在的問題。
第十一周:編寫答辯提綱,準(zhǔn)備答辯。
第十二周:答辯
七、主要參考文獻(xiàn)
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學(xué)生簽名
年 月 日
指導(dǎo)教師審閱意見
指導(dǎo)教師簽名
年 月 日