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塔里木大學(xué) 畢業(yè)論文（設(shè)計）中期檢查記錄表 2016年4月18日 學(xué)生姓名 康濤 班級 農(nóng)機16-4班 課題名稱 組合式棉稈收獲機的設(shè)計 課題完成進度（學(xué)生自述） 1.三維圖已經(jīng)基本完成； 2.二維圖用solidworks軟件導(dǎo)出尚未開始修改； 3.畢業(yè)設(shè)計說明書已經(jīng)開始，已將部分裝置的設(shè)計寫出 存在的問題及整改措施（學(xué)生自述） 1. 三維圖中動力來源沒有畫清楚，提輥裝置的傳動存在一些問題，一些動力的傳動存在問題，后期需改正添加。 2. 由于二維圖是用三維軟件導(dǎo)出，存在一定的問題，后期需要進行仔細的修改。 3. 畢業(yè)設(shè)計說明書不全，缺少計算和參考文獻，后期需要繼續(xù)完成。 指導(dǎo)教師意見（課題進展情況、優(yōu)缺點、整改措施等） 指導(dǎo)教師簽名 年 月 日 學(xué)院意見 負責(zé)人簽名 年 月 日 塔里木大學(xué) 畢業(yè)論文（設(shè)計）任務(wù)書 學(xué)院 機械電氣化工程學(xué)院 班級 農(nóng)機16-4 學(xué)生姓名 康濤 學(xué)號 8031212411 課題名稱 組合式棉桿拔桿機的設(shè)計 起止時間 2014年11月15日—— 2015年5月27日（共 12周） 指導(dǎo)教師 李平 職稱 副教授 課題內(nèi)容 農(nóng)業(yè)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展為農(nóng)業(yè)提供了一個產(chǎn)品附加值高和市場潛力大的平臺。我國農(nóng)業(yè)生物質(zhì)能資源主要包括農(nóng)作物秸稈、畜禽糞便、農(nóng)產(chǎn)品加工副產(chǎn)品和能源作物等，其中農(nóng)作物秸稈和能源作物秸稈有著非常廣泛的用途。棉稈可用于生產(chǎn)人造纖維、刨花板、吸音板等板材和造紙；還可通過生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)化技術(shù)，將棉稈轉(zhuǎn)化成木炭、可燃氣體或電力；另外，棉稈還具有很高的營養(yǎng)價值，可作為很好的畜類動物飼料[1-3]。由此可見，棉稈資源豐富，是一種利用價值很高的農(nóng)業(yè)生物質(zhì)能。依據(jù)現(xiàn)有國內(nèi)棉稈收獲經(jīng)驗，為解決棉稈可靠拔取與輸送問題，提出了一種新的拔取輸送方式，提輥裝置與拔稈齒輥相結(jié)合的組合方式。 1）查找相關(guān)文獻，了解國內(nèi)外棉桿拔桿機的發(fā)展現(xiàn)狀與相關(guān)工藝。 2）查找專利及相關(guān)文獻，熟悉了解棉桿拔桿機的結(jié)構(gòu)。 3）利用機械傳動理論及原理，對拔桿機進行傳動設(shè)計和機構(gòu)設(shè)計。 4）利用solidworks設(shè)計軟件，設(shè)計拔桿機的三維實體模型，并生成關(guān)鍵部件及裝配圖工程圖。 擬定工作進度（以周為單位） 第一周：查找相關(guān)資料，熟悉課題內(nèi)容。 第二周：撰寫開題報告，并制定總體方案。 第三至八周：設(shè)計拔桿機的三維實體模型，并生成關(guān)鍵部件及裝配圖工程圖。 第九周：對拔桿機進行傳動設(shè)計和機構(gòu)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 主要參考文獻 [1] 趙海軍,史建新.殘膜回收工藝探討[J].中國農(nóng)機化,2004,06:68-71. 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[18] 史建新,陳發(fā),郭俊先,王學(xué)農(nóng),袁新國.拋送式棉稈粉碎還田機的設(shè)計與試驗[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2006,03:68-72. 任務(wù)下達人（簽字） 年 月 日 任務(wù)接受人意見 任務(wù)接受人簽名 年 月 日 注：1、此任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫，任務(wù)下達人為指導(dǎo)教師。 2、此任務(wù)書須在學(xué)生畢業(yè)實踐環(huán)節(jié)開始前一周下達給學(xué)生本人。 3、此任務(wù)書一式三份，一份留學(xué)院存檔，一份學(xué)生本人留存，一份指導(dǎo)教師留存。 組合式棉稈收獲機 康濤 李平 (1. 塔里木大學(xué)機械電氣化工程學(xué)院， 阿拉爾 843300） 摘要：本文通過對棉稈收獲機的設(shè)計同時介紹了拔稈機的發(fā)展歷史、種類、工作原理及其主要參數(shù)。并詳細的分析了組合式拔稈機的構(gòu)成、以及日常維護和基本安全操作規(guī)程，并分析了拔稈機的日常檢修及其常見故障分析。依據(jù)現(xiàn)有國內(nèi)棉稈收獲經(jīng)驗，為解決棉稈可靠拔取與輸送問題，提出了一種新的拔取輸送方式，提輥裝置與拔稈齒輥相結(jié)合的組合方式。該裝置主要包括機架、提輥裝置、拔稈齒輥裝置。主要工作過程是提輥裝置進行土層淺層的翻攪，拔稈齒輥裝置與提輥裝置配合進行棉稈的拔取與輸送。該方式一方面能有效拔取棉稈，降低功耗，加快莖稈向后輸送。另一方面增加了棉稈收獲機械的田間適應(yīng)性。 關(guān)鍵詞：棉花拔稈；組合式；高效 中圖分類號:TD451 文獻標(biāo)識碼：A 0引言 棉花秸稈是棉花的主要副產(chǎn)品,也是工農(nóng)業(yè)的重要生物資源,棉花秸稈收獲裝備對實現(xiàn)棉花秸稈的資源化和商品化至為關(guān)鍵。我國農(nóng)業(yè)生物質(zhì)能資源主要包括農(nóng)作物秸稈、畜禽糞便、農(nóng)產(chǎn)品加工副產(chǎn)品和能源作物等，其中農(nóng)作物秸稈和能源作物秸稈有著非常廣泛的用途。棉稈可用于生產(chǎn)人造纖維、刨花板、吸音板等板材和造紙；還可通過生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)化技術(shù)，將棉稈轉(zhuǎn)化成木炭、可燃氣體或電力；另外，棉稈還具有很高的營養(yǎng)價值，可作為很好的畜類動物飼料[2]。由此可見，棉稈資源豐富，是一種利用價值很高的農(nóng)業(yè)生物質(zhì)能。 棉稈機械化收獲目前常采用的方式主要有剪切收獲和提拔式收獲兩種。剪切收獲，主要是利用割刀將棉稈從根部割斷，此種收獲方式不能實現(xiàn)棉稈的全部收獲，造成資源浪費，另外由于棉稈根莖較硬不易腐爛、不易粉碎，在土壤里留存時間較長，不利于后續(xù)整地作業(yè)和農(nóng)作物生長。此外棉花種植過程中地膜的使用，造成土壤白色污染日益嚴重。通過對殘膜回收機田間作業(yè)情況進行調(diào)查，結(jié)果表明棉稈及棉根對殘膜回收機的作用效果有著嚴重的影響。拔稈式收獲，具備不留根茬、作業(yè)成本低，有助于殘膜回收等優(yōu)點[3]。因而無論是進行棉稈收獲還是秸稈還田，棉稈收獲機采用拔稈式收獲方法不僅提高了棉稈的利用率，也將大大提高殘膜收凈率。通過對比各種棉稈收獲裝置優(yōu)缺點及田間適應(yīng)性，提出一種有提輥裝置與拔稈齒輥裝置相結(jié)合的拔稈裝置，有效的解決了拔稈效率和田間適應(yīng)性，拔稈徹底，無殘留，也將大大提高殘膜收回率，提高了田間作業(yè)效率，節(jié)約大量勞動力 1總體設(shè)計思路 組合式棉稈收獲機有三部分組成，提輥裝置、拔稈齒輥、傳送裝置。提輥切斷棉根，拔稈齒輥把棉稈送到傳送帶上，由傳送帶運送出去。 1.1設(shè)計原理 采用提輥裝置的旋切原理,使提輥刀具在地表一定深度旋切土壤,同時將棉稈從根部旋切拔出，于此同時拔稈齒輥卡住棉冠抓取棉稈，棉稈運行至傳送帶上方時由于棉稈自重落到傳送帶上，由傳送帶運送到一邊便于打捆運輸。 1.2設(shè)計總體結(jié)構(gòu) 組合式棉稈收獲機的總體結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示。 組合式棉稈收獲機主要由提輥裝置、拔稈齒輥、傳送裝置三部分組成。提輥裝置的作用是進去土層翻攪，切斷棉根，利于棉稈的拔取。拔稈齒輥主要由拔稈齒組成，每組有11根拔稈齒，每兩齒相距25cm，這樣就能保證棉稈的抓取，提高棉稈拔取率。傳送裝置主要是由傳送帶和傳送軸組成。傳送帶上面由凸條紋，利于棉稈的傳送，傳送裝置可以變換方向，調(diào)節(jié)棉稈的傳送方向。 圖1錘式破碎機的總體結(jié)構(gòu)示意圖 1提輥帶輪 2提輥裝置 3傳送帶軸 4機架 5拔稈齒輥6拔稈彎齒 7傳動輪 8驅(qū)動輪 9前懸掛 11傳送帶輪 12傳送帶13地輪14提輥刀片 2關(guān)鍵部件的設(shè)計 2.1提輥裝置的設(shè)計 提輥裝置由提輥刀片，軸組成。提輥式拔棉稈是采用旋切原理,使提輥刀具在地表下一定深度旋切土壤,同時將棉稈從根部旋切拔出。在旋切過程中,提輥刀要對土壤和棉根進行切削,同時由于提輥刀具的旋轉(zhuǎn)作用,還會將切削下的土壤向后拋送。 2.2拔稈齒輥的設(shè)計 撥禾輪是此設(shè)備的主要部件，主要承擔(dān)提取棉稈放到傳送帶上。采用11根彎齒，每根彎齒間距20公分，可實現(xiàn)任意位置拔取，任意行距，無需調(diào)整機具對準(zhǔn)棉稈行距，實現(xiàn)快速拔稈，高效率工作。次撥禾輪齒采取微彎曲處理，保證抓取棉稈。而且撥禾輪齒向左傾斜，使棉稈運行到傳送帶上方時，由于重力作用方便下落，保證棉稈拔取高效進行。 2.3 傳送帶的設(shè)計 傳送裝置是起到方便收獲的作用，因為棉稈拔取后散落一地，對于后面的集中成捆運輸不便，首先收獲量太大，所以傳送裝置安置在滾軸下面，由傳送帶直接將拔取的棉稈傳送至一邊，便于集中打捆。以此，大大減少了勞動力，提高了效率。 其中確定傳送帶軸直徑為5cm，電機轉(zhuǎn)速為800r/min。傳送帶輪與電機帶輪直徑1：1，所以確定傳送帶軸轉(zhuǎn)速為800r/min。 傳送帶軸周長：C =2πr=3.14×5=15.7cm 線速度v=800c=800×15.7=12560cm/min 所以傳送帶運行速度為 =12560/6000=2.09m/s 3總結(jié) 棉花是主要的經(jīng)濟作物之一，棉花秸稈也是棉花的主要副產(chǎn)品，但是大部分棉稈都是采用粉碎還田方式處理，只有少部分進行再利用。這是我課題研究的動機對，搞好棉花秸稈的綜合利用,加快推進棉花秸稈綜合利用,實現(xiàn)棉花秸稈的資源化和商品化,對國家促進資源節(jié)約、環(huán)境保護和農(nóng)民增收具有的重大意義。所以說棉花秸稈收獲裝備對實現(xiàn)棉花秸稈的資源化和商品化至為關(guān)。希望這個設(shè)計能真正實際運用到棉稈收獲中。其中運用到實際情況需要改進拔稈齒輥和提輥裝置的配合速度，防止出現(xiàn)拔取不順利。還有一方面防止出現(xiàn)棉稈的隨帶問題，拔稈齒輥后方加撥稈條。 參考文獻 [1]張佳喜,葉　菲.我國棉花秸稈收獲裝備現(xiàn)狀分析[J].農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)機械化研究所 ,2011:3-20 [2]張永新,楊曉春.一種側(cè)置齒輪傳動揭膜撥稈機[P]. ：CN201742692U,2011-02-16. 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[16]楊樹川，楊術(shù)明，佘永衛(wèi).撥禾輪運動軌跡的計算機仿真[J].寧夏大學(xué) 機械工程學(xué)院,2010:20-45 塔里木大學(xué) 畢業(yè)論文（設(shè)計）開題報告 課題名稱 組合式棉桿拔桿機的設(shè)計 學(xué)生姓名 康濤 學(xué) 號 8031212411 所屬學(xué)院 機械電氣化工程學(xué)院 專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機械化及其自動化 班 級 農(nóng)機16-4班 指導(dǎo)教師 李平 起止時間 2015.10.15-2016.5.25 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度計劃； 7、主要參考文獻（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，字數(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。 1 本題來源及研究的目的和意義 1.1 課題的來源：自選題 1.2 研究的目的 棉花是主要的經(jīng)濟作物之一。大部分采用粉碎還田方式處理，只有少部分進行再利用。主要因為一方面棉桿粉碎還田，可補充和更新土壤有機質(zhì)等養(yǎng)分，保持土壤水分和改善土壤物理性狀。另一方面從國內(nèi)外目前棉稈收獲機械現(xiàn)狀來看，國內(nèi)有多家機構(gòu)在積極探求新的棉稈收獲機械型式，但大多機型適應(yīng)性較差、機械故障率高，可靠性差，難以進行大面積推廣,且對收獲裝置的工作參數(shù)也缺乏系統(tǒng)的專門研究，以致于收獲效果不是很理想。棉稈機械化收獲目前常采用的方式主要有剪切收獲和提拔式收獲兩種。剪切收獲，主要是利用割刀將棉稈從根部割斷，此種收獲方式不能實現(xiàn)棉稈的全部收獲，造成資源浪費，另外由于棉稈根莖較硬不易腐爛、不易粉碎，在土壤里留存時間較長，不利于后續(xù)整地作業(yè)和農(nóng)作物生長。此外棉花種植過程中地膜的使用，造成土壤白色污染日益嚴重。通過對殘膜回收機田間作業(yè)情況進行調(diào)查，結(jié)果表明棉稈及棉根對殘膜回收機的作用效果有著嚴重的影響。依據(jù)現(xiàn)有國內(nèi)棉稈收獲經(jīng)驗，為解決棉稈可靠拔取與輸送問題，提出了一種新的拔取輸送方式，提輥裝置與拔稈齒輥相結(jié)合的組合方式 1.3 研究的意義 農(nóng)業(yè)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展為農(nóng)業(yè)提供了一個產(chǎn)品附加值高和市場潛力大的平臺。我國農(nóng)業(yè)生物質(zhì)能資源主要包括農(nóng)作物秸稈、畜禽糞便、農(nóng)產(chǎn)品加工副產(chǎn)品和能源作物等，其中農(nóng)作物秸稈和能源作物秸稈有著非常廣泛的用途。棉稈可用于生產(chǎn)人造纖維、刨花板、吸音板等板材和造紙；還可通過生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)化技術(shù)，將棉稈轉(zhuǎn)化成木炭、可燃氣體或電力；另外，棉稈還具有很高的營養(yǎng)價值，可作為很好的畜類動物飼料[1-3]。由此可見，棉稈資源豐富，是一種利用價值很高的農(nóng)業(yè)生物質(zhì)能。 2 本課題國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2.1 國內(nèi)外棉桿拔桿機研究現(xiàn)狀 國外棉稈拔取收獲機械基本上以對輥式起拔裝置為主，以一組間隙可調(diào)、相對滾動的膠輥為拔稈部件，對行收獲，棉稈拔出直接切斷還田。由于受膠輥結(jié)構(gòu)尺寸的限制，對于國內(nèi)棉稈的收獲并不適應(yīng)。 國內(nèi)應(yīng)用較廣的機型是水平齒盤式拔棉稈機，通過地輪驅(qū)動拔稈齒盤，旋轉(zhuǎn)的拔稈齒盤與擋桿構(gòu)成拔稈部件。結(jié)構(gòu)簡單、使用方便，功率消耗小，但該機型只能拔收2行，工作效率低。且機器的拔凈率受土壤堅實度和棉花的種植行距影響較大，板結(jié)地塊拔凈率較低、棉稈拔斷率較高，損失較大。 3 本課題需要重點研究的關(guān)鍵的問題及解決的思路 3.1需要重點研究的主要問題 （1）提輥裝置、拔稈齒輥裝置組合設(shè)計。該裝置主要包括機架、提輥裝置、拔稈齒輥裝置。主要工作過程是提輥裝置進行土層淺層的翻攪，拔稈齒輥裝置與提輥裝置配合進行棉稈的拔取與輸送。該方式一方面能有效拔取棉稈，降低功耗，加快莖稈向后輸送。 （2）該組合裝置如何能高效率，低功耗工作。本項目通過對莖稈在提輥及拔稈齒輥裝置共同作用下的運動規(guī)律進行分析，建立莖稈的運動學(xué)方程，結(jié)合高速攝影，分析影響拔取及輸送的主要因素，以整機消耗功率最小為目標(biāo)函數(shù)，以喂入量、組合裝置的結(jié)構(gòu)參數(shù)及運行參數(shù)為約束條件對各參數(shù)進行優(yōu)化，在ADAMS軟件中對棉稈、樣機的提拔輸送裝置進行建模，以優(yōu)化參數(shù)對莖稈的運動進行仿真試驗，并對莖稈的軌跡進行模擬分析，以尋求最佳拔取輸送參數(shù)值。為設(shè)計性能優(yōu)良的棉稈收獲機提供理論依據(jù)。 四 完成本課題需要的工作條件及解決的辦法 （1）查閱有關(guān)資料選擇相關(guān)參數(shù)及材料,設(shè)計棉桿拔桿機。 （2）設(shè)計完各零部件后，進行裝配組合，試驗設(shè)計的可靠性。 （3）運用Solidworks軟件，繪制三維零件圖和裝配圖。 （4）運用三維設(shè)計軟件完成整機各零部件的三維建模并進行運動仿真。 五 工作方案及進度計劃 工作方案： 1、設(shè)計并繪制出棉桿拔桿機總體機架。 2、提輥裝置的設(shè)計。 3、拔稈齒輥裝置設(shè)計。 4、傳動系統(tǒng)的設(shè)計。 5、繪制所有零部件并查閱相關(guān)說明，各零部件尺寸要嚙合達到合適效果。 6、組裝裝配圖并生成三維立體模型，觀察效果并加以改進。 進度計劃： 第 一 周：查找相關(guān)資料、熟悉課題內(nèi)容。 第 二 周：撰寫開題報告，并制定總體方案。 第三周至第八周：設(shè)計棉桿拔桿機的三維實體模型圖，并生成關(guān)鍵部件及裝配圖工程圖。 第 九 周：對棉桿拔桿機進行傳動設(shè)計和機構(gòu)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 六 參考文獻 [1] 趙海軍,史建新.殘膜回收工藝探討[J].中國農(nóng)機化,2004,06:68-71. 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地膜與提輥旋切裝置纏繞 解決的思路拔桿齒輥由液壓馬達驅(qū)動并實現(xiàn)轉(zhuǎn)速可調(diào) 使拔桿齒輥與提輥的旋切同步 就是當(dāng)拔桿齒齒刀嵌入棉桿莖時起拔時 提輥旋切裝置旋切棉桿根部 加大提輥旋切裝置的旋轉(zhuǎn)速度和切土面積 3 9 2020 4課題進程安排 第一周 查找相關(guān)資料 熟悉課題內(nèi)容 第二周 撰寫開題報告 并制定總體方案 第三周至第八周 設(shè)計棉桿拔桿機的三維實體模型圖 并生成關(guān)鍵部件及裝配圖工程圖 第九周 對棉桿拔桿機進行傳動設(shè)計和機構(gòu)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 3 9 2020 塔里木大學(xué) 畢業(yè)論文（設(shè)計）綜合成績評定表 學(xué)生姓名 康濤 班級 農(nóng)機16-4 論文（設(shè)計）題目 組合式棉稈收獲機的設(shè)計 評定項目 指導(dǎo)教師評分 （20%） 評閱教師評分 （20%） 答辯小組評分 （60%） 原始得分 （百分制） 85 86 76 按評分比例 折合得分 17 17.2 45.6 總分 79.8 等級 評定 根據(jù)指導(dǎo)教師、評閱教師、答辯專家組評審意見，經(jīng)綜合評定，該生畢業(yè)論文（設(shè)計）的等級為： 學(xué)院答辯委員會負責(zé)人（簽字）： 年 月 日 學(xué)生姓名 康濤指導(dǎo)老師 李平時間 2016年05月 組合式棉稈收獲機 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計答辯 1 課題研究的目的與意義2 課題研究主要內(nèi)容3 主要部件結(jié)構(gòu)的設(shè)計4 創(chuàng)新與改進 提綱 目的 研究組合式棉稈收獲機的目的就是全面代替人工拔稈 節(jié)約勞動力 而且相比其他拔稈機械有效的解決了拔稈效率和田間適應(yīng)性 拔稈徹底 無殘留 1 課題研究的目的及其意義 齒盤式棉稈收獲機 意義 棉花是主要的經(jīng)濟作物之一 棉花秸稈也是棉花的主要副產(chǎn)品 但是大部分棉稈都是采用粉碎還田方式處理 只有少部分進行再利用 近年來 隨著棉稈造紙 造板 發(fā)電 氣化及油化等技術(shù)的廣泛應(yīng)用 棉稈資源商品化需求量迅猛增加 棉稈需求日益提高 搞好棉花秸稈的綜合利用 加快推進棉花秸稈綜合利用 實現(xiàn)棉花秸稈的資源化和商品化 對國家促進資源節(jié)約 環(huán)境保護和農(nóng)民增收具有的重大意義 所以說棉花秸稈收獲裝備對實現(xiàn)棉花秸稈的資源化和商品化至為關(guān)鍵 通過對比各種棉稈收獲裝置優(yōu)缺點及田間適應(yīng)性 提出一種有提輥裝置與拔稈齒輥裝置相結(jié)合的拔稈裝置 有效的解決了拔稈效率和田間適應(yīng)性 拔稈徹底 無殘留 2 課題研究的主要內(nèi)容經(jīng)過綜合考慮認真分析 確定組合式棉稈收獲機的總體結(jié)構(gòu) 主要由機架 提輥裝置 拔稈齒輥 傳送帶 電機等構(gòu)成 組合式棉稈收獲機的工作原理 采用提輥裝置的旋切原理 使提輥刀具在地表一定深度旋切土壤 同時將棉稈從根部旋切拔出 于此同時拔稈齒輥卡住棉冠抓取棉稈 棉稈運行至傳送帶上方時由于棉稈自重落到傳送帶上 由傳送帶運送到一邊便于打捆運輸 組合式棉稈收獲機的整體結(jié)構(gòu) 3 主要部件的設(shè)計3 1提輥裝置的的設(shè)計提輥裝置裝有三組刀片 高速旋轉(zhuǎn)對土壤和棉根進行切削 經(jīng)查閱資料和實驗分析刀片當(dāng)入土深度為10cm 旋轉(zhuǎn)速度為630r min左右 前進速度為4km h時對土壤的切削力 拖拉機消耗功率和有效拔稈率最好 3 2拔稈齒輥的設(shè)計這五組拔稈裝置每組有11根齒條 每兩根齒條相距25cm 保證棉稈的抓取率 拔稈齒輥長260cm 可同時拔取4行棉稈 由于提輥裝置和拔稈齒輥帶輪直徑比為1 1 5 這就形成了不一樣的轉(zhuǎn)速 解決了棉根未完全切斷拔稈齒就會抓取棉稈的現(xiàn)象 實現(xiàn)了棉根完全切斷的同時抓取棉稈 3 3傳送帶的設(shè)計傳送帶上有凸槽 有利于棉稈輸送 防止棉稈脫落 經(jīng)過計算動力采用的是800r min可變向電機 可任意改變傳送方向 傳送帶運行速度為2m s 保證棉稈高效率輸送 避免棉稈累計或因傳送帶速度過高 棉稈不能成功輸送 卡齒條 4 創(chuàng)新與改進創(chuàng)新 提出了一種新的拔取輸送方式 提輥裝置與拔稈齒輥相結(jié)合的組合方式 改進 改進了拔稈齒輥 齒條由直線型改為微彎曲型 有利于抓取棉稈 增加了拔稈齒條 大大增加了棉稈收獲率 謝謝大家 誠請各位老師指正 16屆畢業(yè)設(shè)計 組合式棉稈收獲機的設(shè)計 學(xué)生姓名 康濤____________ 學(xué) 號 8031212411________ 所屬學(xué)院 機械電氣化工程學(xué)院_ 專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機械化及其自動化__ 班 級 16-4___________ 指導(dǎo)老師 李平___________ 日 期 2016.05_________ 塔里木大學(xué)機械電氣化工程學(xué)院制 前 言 棉花是主要的經(jīng)濟作物之一，大部分棉稈采用粉碎還田方式處理，只有少部分進行再利用。主要因為一方面棉桿粉碎還田，可補充和更新土壤有機質(zhì)等養(yǎng)分，保持土壤水分和改善土壤物理性狀。 從國內(nèi)外目前棉稈收獲機械現(xiàn)狀來看，國內(nèi)有多家機構(gòu)在積極探求新的棉稈收獲機械型式，但大多機型適應(yīng)性較差、機械故障率高，可靠性差，難以進行大面積推廣,且對收獲裝置的工作參數(shù)也缺乏系統(tǒng)的專門研究，以致于收獲效果不是很理想。棉稈機械化收獲目前常采用的方式主要有剪切收獲和提拔式收獲兩種。剪切收獲，主要是利用割刀將棉稈從根部割斷，此種收獲方式不能實現(xiàn)棉稈的全部收獲，造成資源浪費，另外由于棉稈根莖較硬不易腐爛、不易粉碎，在土壤里留存時間較長，不利于后續(xù)整地作業(yè)和農(nóng)作物生長。此外棉花種植過程中地膜的使用，造成土壤白色污染日益嚴重。通過對殘膜回收機田間作業(yè)情況進行調(diào)查，結(jié)果表明棉稈及棉根對殘膜回收機的作用效果有著嚴重的影響。依據(jù)現(xiàn)有國內(nèi)棉稈收獲經(jīng)驗，為解決棉稈可靠拔取與輸送問題，提出了一種新的拔取輸送方式，提輥裝置與拔稈齒輥相結(jié)合的組合方式。該裝置主要包括機架、提輥裝置、拔稈齒輥裝置。主要工作過程是提輥裝置進行土層淺層的翻攪，拔稈齒輥裝置與提輥裝置配合進行棉稈的拔取與輸送。該方式一方面能有效拔取棉稈，降低功耗，加快莖稈向后輸送。另一方面增加了棉稈收獲機械的田間適應(yīng)性。后懸掛加置了殘膜回收裝置，大大減少了田間白色污染。 關(guān)鍵詞 ：棉稈；拔稈收膜；高效 目錄 1緒論 1 1.1課題背景 1 1.2研究的目的和意義 1 1.3國內(nèi)外棉花拔稈收膜機的發(fā)展?fàn)顩r 1 2本課題需要重點研究的關(guān)鍵的問題及解決的思路 6 2.1棉花種植情況 6 2.2棉花阻力分析 6 2.3機械設(shè)計遇到的問題 7 3總體方案設(shè)計 7 3.1設(shè)計任務(wù) 7 3.2基本要求 7 3.3注意事項 7 3.4機構(gòu)選型原則 8 4組合式棉稈收獲機的機構(gòu)設(shè)計 8 4.1 組合式棉稈收獲機的基本結(jié)構(gòu)如圖4-1所示 8 4.2組合棉稈收獲機的工作原理 9 4.3提輥裝置的設(shè)計 9 4.4撥禾輪的設(shè)計 9 4.5傳送裝置的設(shè)計 10 5組合式棉花拔稈機的設(shè)計計算與校核 10 5.1電動機的選擇 10 5.2提輥裝置拔棉稈的阻力分析 11 5.3撥禾輪運動軌跡分析 13 5.4傳送帶的設(shè)計計算 15 總 結(jié) 16 致 謝 17 參考文獻 18 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 1 緒論 1.1 課題背景 農(nóng)業(yè)生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展為農(nóng)業(yè)提供了一個產(chǎn)品附加值高和市場潛力大的平臺。棉花是主要的經(jīng)濟作物之一，大部分棉稈采用粉碎還田方式處理，只有少部分進行再利用。棉花秸稈是棉花的主要副產(chǎn)品,也是工農(nóng)業(yè)的重要生物資源,棉花秸稈收獲裝備對實現(xiàn)棉花秸稈的資源化和商品化至為關(guān)鍵，與此棉花的種植還有地膜的使用，這就使的在棉花收獲后會有棉稈收獲和殘膜收回問題。本項目擬針對現(xiàn)有拔稈式收獲機械存在的問題進行分析，提出一種組合式棉稈拔取收獲裝置，進行樣機設(shè)計及制造、田間試驗并對該裝置的作用機理進行研究，研究棉稈生物特性參數(shù)、土壤物理特性、兩種裝置動力學(xué)參數(shù)對于收獲作業(yè)質(zhì)量的影響機理，構(gòu)建該裝置收獲作業(yè)數(shù)學(xué)模型，綜合分析影響機械收獲效果的多因素關(guān)系。本研究將為棉稈收獲技術(shù)與裝備的研發(fā)提供理論基礎(chǔ)和新方法[1]。 1.2 研究的目的和意義 棉花秸稈是棉花的主要副產(chǎn)品,也是工農(nóng)業(yè)的重要生物資源,棉花秸稈收獲裝備對實現(xiàn)棉花秸稈的資源化和商品化至為關(guān)鍵。我國農(nóng)業(yè)生物質(zhì)能資源主要包括農(nóng)作物秸稈、畜禽糞便、農(nóng)產(chǎn)品加工副產(chǎn)品和能源作物等，其中農(nóng)作物秸稈和能源作物秸稈有著非常廣泛的用途。棉稈可用于生產(chǎn)人造纖維、刨花板、吸音板等板材和造紙；還可通過生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)化技術(shù)，將棉稈轉(zhuǎn)化成木炭、可燃氣體或電力；另外，棉稈還具有很高的營養(yǎng)價值，可作為很好的畜類動物飼料[2]。由此可見，棉稈資源豐富，是一種利用價值很高的農(nóng)業(yè)生物質(zhì)能。 棉稈機械化收獲目前常采用的方式主要有剪切收獲和提拔式收獲兩種。剪切收獲，主要是利用割刀將棉稈從根部割斷，此種收獲方式不能實現(xiàn)棉稈的全部收獲，造成資源浪費，另外由于棉稈根莖較硬不易腐爛、不易粉碎，在土壤里留存時間較長，不利于后續(xù)整地作業(yè)和農(nóng)作物生長。此外棉花種植過程中地膜的使用，造成土壤白色污染日益嚴重。通過對殘膜回收機田間作業(yè)情況進行調(diào)查，結(jié)果表明棉稈及棉根對殘膜回收機的作用效果有著嚴重的影響。拔稈式收獲，具備不留根茬、作業(yè)成本低，有助于殘膜回收等優(yōu)點[3]。因而無論是進行棉稈收獲還是秸稈還田，棉稈收獲機采用拔稈式收獲方法不僅提高了棉稈的利用率，也將大大提高殘膜收凈率。通過對比各種棉稈收獲裝置優(yōu)缺點及田間適應(yīng)性，提出一種有提輥裝置與拔稈齒輥裝置相結(jié)合的拔稈裝置，有效的解決了拔稈效率和田間適應(yīng)性，拔稈徹底，無殘留，也將大大提高殘膜收回率，提高了田間作業(yè)效率，節(jié)約大量勞動力[4]。 1.3國內(nèi)外棉花拔稈收膜機的發(fā)展?fàn)顩r 國外棉軒收獲技術(shù)研究進展及其代表機型簡述 1）棉軒刨挖技術(shù) 這種技術(shù)釆用對稱傾斜雙圓盤對棉軒進行刨挖，與雙圓盤開溝器的作業(yè)原理相同，代表機型為美國的Dave和Orthman棉稈挖刨機，如圖1-1，1-2所示。其中機型根據(jù)需要可調(diào)整其收獲棉稈的行數(shù)，其參數(shù)有2、4、6、8行四種，對不同濕度棉桿有較強的適應(yīng)性。而Orthman機型的圓盤角度和高度是可調(diào)的，拔軒機構(gòu)設(shè)計為可折疊式，采用平行四桿仿形，并在其后面安裝切碎裝置，實現(xiàn)棉稈的起拔與切碎還田[4]。 圖1-1 Dave Koenig 拔棉稈機 圖 1-2 Orthman 拔棉稈機 2） 棉稈拔取技術(shù) 這種技術(shù)采用45°傾角安裝橡膠輪胎對輯起拔。代表機型有澳大利亞生產(chǎn)的Muti拔棉桿機以及美國生產(chǎn)的AMADAS棉稈拔取切碎收獲機，如圖所1-3，1-4示。這兩種機型能將棉稈連根拔起并切碎，機具行走速度快，有較高的穩(wěn)定性且設(shè)有傳動安全防護措施。但該技術(shù) 對種植行距要求較高，適用于標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)模化種植。 圖 1-3 Muti 拔棉稈機 圖 1-4 AMADAS 高速棉稈切碎收獲機 國外棉稈拔取收獲機械基本上以對輥式起拔裝置為主，以一組間隙可調(diào)、相對滾動的膠輥為拔稈部件，對行收獲，棉稈拔出直接切斷還田。起拔裝置是棉稈拔稈收獲機械中最關(guān)鍵的部件，起拔性能的好壞，直接影響整機的工作性能。一般起拔裝置有齒盤式、鋤鏟式、夾持式、對輥式、提輥式及齒輥式幾種類型。由于受膠輥結(jié)構(gòu)尺寸的限制，對于國內(nèi)棉稈的收獲并不適應(yīng)。 目前應(yīng)用較廣泛的棉軒收獲機械所采用的收獲原理和方法大致可以分為：產(chǎn)切法、滾切法、提拔法三種[5]。 國內(nèi)棉軒收獲技術(shù)研究進展及其代表機型簡述 1）產(chǎn)切法 該方法利用“V”型雙翼刀以一定角度深入土壤下約80mm，由動力機帶動產(chǎn)刀將棉根伊斷，并將棉稈向上抬起，再由輸送裝置將其收集成堆。由于刀入土作業(yè)，其前行過程中由前次作業(yè)所帶起的土壤及作物根巷若不能及時掉落并與辛產(chǎn)刀分離，下次作業(yè)時伊刀前端就會大量壅土，不但增加了伊刀工作阻力，致使作業(yè)效率低下，也增加了機具的功耗。該方法存在動力消耗大、殘留棉根較多、鋪放不整齊等缺點。 該方法的典型機型為4MC-4型綿花稻稈收獲機，由農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)機械化研究所研制生產(chǎn)，其機械結(jié)構(gòu)如圖1-5所示。該機具作業(yè)幅寬為1.8m，作業(yè)速度為7km/h～12km/h，一次可收獲4行棉稈，鏟稈率為96%，集堆率為90%。一次可收獲4行棉稈，鏟稈率為96%， 集堆率為90%。集堆率為90%[6]。 圖1-5 4MC-4型棉稈收獲機田間作業(yè) 2）滾切法 該方法基于旋耕原理，采用旋轉(zhuǎn)刀棍作為收獲部件進行作業(yè)。為便于纟產(chǎn)切提拔，在水平刀棍上等角度安裝三組刀片。機組在田間作業(yè)時，隨著機組前行，刀輥逆向旋轉(zhuǎn)切入棉稈根部，刀片將棉根產(chǎn)斷，并將其拔起。刀棍為通軸刨刀，在整個作業(yè)過程中機具無需考慮棉稈行距，且土壤被刀輔不斷翻動，棉根被產(chǎn)斷，不會發(fā)生壅土現(xiàn)象。該方法同樣消耗動力較大，但工作效率較高，對不同棉桿的行距適應(yīng)性較強，主要適應(yīng)于直徑較細小，高度不超過1m的密植棉桿[7]。 該技術(shù)的典型機型為4M BOX-1.5型棉花拔稈清膜旋耕機，由昌吉州農(nóng)牧業(yè)機械技術(shù)推廣站研制生產(chǎn)，其機械結(jié)構(gòu)如圖1-6所示。該機可一次性收獲4行棉稈，不受株距、行距限制，兼具清除回收地膜的功能，作業(yè)速度1.4M/s，棉禾干凈拔率高達99%[8]。 1.機架 2.主動軸 3.邊側(cè)板 4.滾輪帶齒拔稈波輪5.邊側(cè)板入土開溝器 6.滾刀起拔器 7.摟把器機架 8.拉筋 9.摟把器拉桿 10.壓簧杠桿鎖死機構(gòu) 11.摟把器彈齒 圖1-6棉花拔軒清膜旋耕機結(jié)構(gòu)示意圖 3） 提拔法 該方法利用夾持裝置夾持棉稈，在機組田間行進速度配合下，拉動起拔機構(gòu)產(chǎn)生向上的提拔力，將棉根從土壤中拔出。大部分機械設(shè)計有撿拾喂入部分，或設(shè)計有輸送機械，可將棉稈直接收集或鋪放在地面上。這類機具的工作原理、設(shè)計結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，制造成本較高，同時對棉花種植的株距、行距、機具在田間的行進速度與夾持裝置的配合要求也很高。但該方法動力消耗較少，拔凈率較高，殘留棉根較少。 提拔式的棉稈收獲機按照夾持機構(gòu)的形狀和結(jié)構(gòu)可分為輯式、鏈桿式與夾式。輯式起拔機構(gòu)分圓錐輯、半回柱輯、圓柱輯及圓柱圓錐綜合無等；鏈桿式起拔機構(gòu)分為單鏈桿式、雙鏈桿式、鏈爪式及齒盤鏈桿式等；夾式起拔機構(gòu)分為鉗夾式、平動夾式及盤夾式。 在國內(nèi)對于棉花秸稈機械化收獲技術(shù)和裝備的研究主要是借鑒國外技術(shù)集中于對拔取收獲技術(shù)和裝備進行研究，但因季節(jié)變化問題，品種問題，不同地域問題，土壤堅實度，溫度及濕度等對該方式的棉稈收獲機械有很大的影響，造成收獲機械適應(yīng)性差，可靠性不高。雖然拔稈式收獲具備很多優(yōu)點，但目前國內(nèi)棉稈拔稈式收獲裝備技術(shù)落后，對機械收獲動力學(xué)特性和作業(yè)質(zhì)量產(chǎn)生機理不明晰，使得我國棉稈收獲機械難以大面積推廣應(yīng)用[9]。 因此，本項目提出棉稈組合式撥稈收獲裝置的研制，一方面為棉稈高效收獲技術(shù)與裝備的研發(fā)提供一種解決思路及理論基礎(chǔ)。另一方面也有助于提升棉稈收獲效率、降低勞動強度、提高棉稈資源化利用水平，長遠來看，對于恢復(fù)和穩(wěn)定我國棉花生產(chǎn)具有長遠的戰(zhàn)略意義。 2 本課題需要重點研究的關(guān)鍵的問題及解決的思路 2.1棉花種植情況 是國家重要的商品棉生產(chǎn)基地，經(jīng)過九五、十五、十一五計劃的發(fā)展，棉花已基本形成了300萬噸的生產(chǎn)能力。根據(jù)農(nóng)科院的資料，在土壤肥沃，光照充足的地區(qū)，棉花合理密植，每畝株數(shù)以15000株左右為宜。對于機采棉，可以采用10cm，66cm的株距和行距。對于地膜覆蓋，可以采用20cm，60cm的株距和行距。本課題所采用的是3米的寬幅，每次收獲4行，符合大部分地區(qū)，保證棉稈收獲高效進行[10]。 2.2棉花阻力分析 棉稈起拔阻力是棉桿收獲研究的重要技術(shù)參數(shù)，也是棉稈收獲機械設(shè)計的重要理論依據(jù)。 棉花根系屬直根系，分為主根和側(cè)根，在土壤養(yǎng)分、水分和土質(zhì)合適的情況下，根系生長非常發(fā)達。棉稈起拔過程中，根系發(fā)生斷裂，土壤產(chǎn)生變形，同時根系與土壤間還存在點著力和摩擦力，這些因素綜合形成起拔阻力。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐經(jīng)驗表明，在相同的起拔條件下，與垂直方向成一夾角、沿傾斜方向起拔棉稈所需的起拔力小于沿垂直方向上的起拔力。山西省運城市農(nóng)機科研所沈新民曾對棉稈的起拔阻力進行了測定，分析了土壤情況、棉稈生長情況等因素對拔取力的影響，得出土質(zhì)的不同、土壤干基含水率及土壤堅實度對棉稈起拔阻力影響較大。 棉稈在田間的生長、起拔示意如圖2-1所示。由圖2-1可知，起拔機構(gòu)對棉稈進行起拔時，起拔力F與地面形成夾角α其為水平起拔力與垂直起拔力的合力。沿不同方向起拔時，棉稈根系斷裂過程、土壤變形過程以及根系與土壤間的粘著力均存在差異，使所需起拔力的大小有所不同。針對不同土壤條件、不同起拔角度下的棉稈起拔力F進行測量，可以分析上述因素的影響，為棉稈起拔機械的合理設(shè)計提供依據(jù)[11]。 1.棉稈主莖 2.起拔裝置 圖2-1 起拔力測量原理[12] 2.3機械設(shè)計遇到的問題 1）提輥裝置、拔稈齒輥裝置組合設(shè)計。該裝置主要包括機架、提輥裝置、拔稈齒輥裝置。主要工作過程是提輥裝置進行土層淺層的翻攪，拔稈齒輥裝置與提輥裝置配合進行棉稈的拔取與輸送。該方式一方面能有效拔取棉稈，降低功耗，加快莖稈向后輸送。 2）該組合裝置如何能高效率，低功耗工作。本項目通過對莖稈在提輥及拔稈齒輥裝置共同作用下的運動規(guī)律進行分析，建立莖稈的運動學(xué)方程，結(jié)合高速攝影，分析影響拔取及輸送的主要因素，以整機消耗功率最小為目標(biāo)函數(shù)，以喂入量、組合裝置的結(jié)構(gòu)參數(shù)及運行參數(shù)為約束條件對各參數(shù)進行優(yōu)化，在ADAMS軟件中對棉稈、樣機的提拔輸送裝置進行建模，以優(yōu)化參數(shù)對莖稈的運動進行仿真試驗，并對莖稈的軌跡進行模擬分析，以尋求最佳拔取輸送參數(shù)值。為設(shè)計性能優(yōu)良的棉稈收獲機提供理論依據(jù)。 3 總體方案設(shè)計 3.1設(shè)計任務(wù) 1)相關(guān)外文資料翻譯和查找搜集相關(guān)技術(shù)資料 2)撰寫任務(wù)書和開題報告； 3)根據(jù)給定的技術(shù)參數(shù)，確定機器的執(zhí)行機構(gòu)，設(shè)計機器整體結(jié)構(gòu)； 4)撰寫設(shè)計說明書； 5)繪制總裝圖、部裝圖和零件圖。 3.2基本要求 1)結(jié)構(gòu)簡單，制造容易； 2)操作、維護方便、安全。 3.3注意事項 1)在設(shè)計開始前，應(yīng)認真研究題目，明確設(shè)計要求，閱讀參考資料，了解它們大體內(nèi)容，以便需要時查閱； 2)對設(shè)計方案及結(jié)構(gòu)，設(shè)計小組應(yīng)進行討論對比，以明確優(yōu)劣正誤，取長補短，改進設(shè)計； 3)設(shè)計草圖完成后，應(yīng)交指導(dǎo)教師審查后再修改加深； 4)設(shè)計說明書應(yīng)按規(guī)定格式編寫，連同所繪圖紙交指導(dǎo)教師審查認可后方可呈交； 5)認真做好準(zhǔn)備，進行設(shè)計答辯； 3.4機構(gòu)選型原則 1)滿足需要原則 所設(shè)計的產(chǎn)品應(yīng)最大限度地滿足用戶要求。應(yīng)在調(diào)查分析和預(yù)測市場需要情況下的基礎(chǔ)上，確定是否應(yīng)該進行該種機械產(chǎn)品的設(shè)計。 2)經(jīng)濟合理原則 所設(shè)計的機械產(chǎn)品應(yīng)該機構(gòu)先進，功能好，成本低、使用維修方便，在產(chǎn)品的壽命周期內(nèi)用最低的成本實現(xiàn)產(chǎn)品規(guī)定功能，做到物美價廉。 3)可靠性原則 在規(guī)定使用條件和規(guī)定時間內(nèi)，產(chǎn)品能完成規(guī)定功能的可靠程度高，即運行中不出現(xiàn)故障。 4)最優(yōu)化設(shè)計 在給定的設(shè)計目標(biāo)下，用優(yōu)化設(shè)計方法，從若干可行方案中找到優(yōu)選方案。 5)標(biāo)準(zhǔn)化原則 所設(shè)計的機械產(chǎn)品規(guī)格參數(shù)應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)，零部件應(yīng)能最大限度地與同類產(chǎn)品的零部件通用。 4組合式棉稈收獲機的機構(gòu)設(shè)計 4.1 組合式棉稈收獲機的基本結(jié)構(gòu)如下圖 1.提輥傳動輪 2.提輥裝置 3.傳送帶軸 4.機架 5.撥禾輪 6.撥禾齒 7.撥禾傳動輪 8.變向電機 9.懸掛 11.傳送帶傳動輪 12.傳送帶 13.地輪 14.提輥刀齒 圖 4-1 棉稈收獲機的裝配圖 4.2組合棉稈收獲機的工作原理 提輥裝置與撥禾輪相連，由此提供動力，提輥式拔棉稈是采用旋切原理,使提輥刀具在地表下一定深度旋切土壤,同時將棉稈從根部旋切拔出，同時撥禾輪彎齒抓取棉稈，由于棉稈冠較大，會卡在倆彎齒之間，棉稈隨彎齒運動到橫向傳送帶時，由于重力作用落下，由傳送帶傳出。 4.3提輥裝置的設(shè)計 1.輥軸2.刀片 圖4-2 提輥裝置 提輥式拔棉稈是采用旋切原理,使提輥刀具在地表下一定深度旋切土壤,同時將棉稈從根部旋切拔出。旋切刀具模型如圖4-2所示。在旋切過程中,提輥刀要對土壤和棉根進行切削,同時由于提輥刀具的旋轉(zhuǎn)作用,還會將切削下的土壤向后拋送。 4.4撥禾輪的設(shè)計 1. 五星輪2.彎齒軸 圖4-3 拔稈齒輥 撥禾輪是此設(shè)備的主要部件，主要承擔(dān)提取棉稈放到傳送帶上。采用11根彎齒，每根彎齒間距20公分，可實現(xiàn)任意位置拔取，任意行距，無需調(diào)整機具對準(zhǔn)棉稈行距，實現(xiàn)快速拔稈，高效率工作。次撥禾輪齒采取微彎曲處理，保證抓取棉稈。而且撥禾輪齒向左傾斜，使棉稈運行到傳送帶上方時，由于重力作用方便下落，保證棉稈拔取高效進行。 4.5傳送裝置的設(shè)計 1.傳動軸 2.傳送帶 圖 4-4傳送帶 傳送裝置是起到方便收獲的作用，因為棉稈拔取后散落一地，對于后面的集中成捆運輸不便，首先收獲量太大，所以傳送裝置安置在滾軸下面，由傳送帶直接將拔取的棉稈傳送至一邊，便于集中打捆。以此，大大減少了勞動力，提高了效率。 5 組合式棉花拔稈機的設(shè)計計算與校核 5.1電動機的選擇 根據(jù)資料得主軸的轉(zhuǎn)速在 800-1000 轉(zhuǎn)/分，按《機械設(shè)計實用手冊》推薦的傳動比合理取值范圍，取 V 帶的傳動比 圖即可滿足電動機的轉(zhuǎn)速與主軸的轉(zhuǎn)速相匹配。由《機械設(shè)計課程設(shè)計手冊》綜臺考慮電動機和傳動裝置的尺寸 、重量以及帶傳動的傳動比，選定電動機型號為Y100L。所選電動機的額定功率 P=1.5kw滿載轉(zhuǎn)速n=800r/min，總傳動比適中，傳動裝置結(jié)構(gòu)較緊湊。 Y100L-6主要參數(shù)如下表 電動機型號 額定功率/kw 滿載轉(zhuǎn)速/（r/min） 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩 質(zhì)量/kg Y100L 1.5 800 2.0 2.0 32 5.2提輥裝置拔棉稈的阻力分析 提輥式拔棉稈是采用旋切原理,使提輥刀具在地表下一定深度旋切土壤,同時將棉稈從根部旋切拔出。在旋切過程中,提輥刀要對土壤和棉根進行切削,同時由于提輥刀具的旋轉(zhuǎn)作用,還會將切削下的土壤向后拋送。另外,提輥式拔棉稈機械還要克服前進阻力。因此,提輥式拔棉稈機功率消耗可表示為 （5-1） 式中 －旋切功耗；——拋土功耗；——旋切部件前進滾阻功耗。 1） 旋切功耗 （5-2） 式中： —刃角； —土壤與刀的滑動摩擦系數(shù)； F—刃面上的法向力（N）； k—單位刀寬刃口切削阻力（N）； b—刀寬（m）[10] 2） 拋土功耗 （5-3） 式中：Q—每秒拋出土量（kg/s）； H—將土壤提升到拋土出口的高度（m）； T—土壤與刀表面的摩擦力(m/s)； Va-刀內(nèi)始端與外末端線速度均值(m/s)； F-土壤與上弧形面的摩擦力(N)； S-拋土位移(m)； V-刀外末端線速度(m/s)； M -每秒拋的土質(zhì)量(kg)。 3)旋切部件前進滾阻功耗。 （5-4） 式中: K一旋切比阻 Kg—取Kg= 15； —耕深修正系數(shù)； —土壤含水率修正系數(shù)； —植被修正系數(shù)； —作業(yè)方式修正系數(shù)； h—入土深度（m）； V—作業(yè)速度（m/s）； B—作業(yè)幅寬（m）[13]。 在上面各項阻力計算中,參數(shù)要根據(jù)實際工作地的土壤及機具條件確定。在提滾式拔棉稈機的工作過程中,提輥式拔棉稈的功耗大小主要由機具牽引速度、提輥直徑、耕深比和提輥轉(zhuǎn)速決定。通過計算分析,分別得出牽引速度與牽引阻力函數(shù)如圖5-1所示,提輥轉(zhuǎn)速與功率消耗函數(shù)如圖5-2所示,提輥直徑耕深之比與牽引阻力函數(shù)如圖5-3所示。 圖 5-1 牽引速度與牽引阻力關(guān)系 圖 5-2　提輥轉(zhuǎn)速與功率消耗關(guān)系 圖5-3　提輥直徑耕深之比與阻力關(guān)系 由牽引阻力與各參數(shù)函數(shù)圖像關(guān)系可知,牽引阻力與前進速度和提輥轉(zhuǎn)速成正比關(guān)系,而與提輥直徑耕深之比成反比關(guān)系。在提輥式拔棉稈作業(yè)中,綜合考慮提輥作業(yè)效果與阻力消耗,并通過試驗得出提滾直徑與耕深之比選擇1.2較為合適。在拖拉機牽引速度為4km/h的前提下,提輥轉(zhuǎn)速越高,拖拉機功率消耗越大;轉(zhuǎn)速越小,功率消耗越小,但是對土壤的切削力小,又不利于拔棉稈。綜合考慮上述因素,根據(jù)試驗,選擇轉(zhuǎn)速為320～ 360r/min較為合適。作業(yè)幅寬為3m、前進速度為4km/h以及提輥轉(zhuǎn)速為630r/min時,計算提輥在沙性土壤中的牽引功率約為27kW左右[14]。 5.3撥禾輪運動軌跡分析 撥禾輪是臥式收割機割曬機及全喂入式聯(lián)合收割機的重要工作部件，其主要功能是: 在撥禾輪的轉(zhuǎn)動作用下，將作物引導(dǎo)撥向切割器; 在撥禾輪的扶持下，切割器完成作物的切割，已割作物向后推送[15]。撥禾輪除隨機器按一定前進速度做勻速運動外，還要繞其軸心以一定的角速度ω做旋轉(zhuǎn)運動。其工作原理見圖 5-4 所示。 圖 5-4 撥禾輪工作原理圖 以撥禾輪軸心 對地面的投影點為坐標(biāo)原點 O，以地面線沿前進方向為 X 軸，以過原點向上垂線為 Y軸，建立坐標(biāo)系，且設(shè)撥板由水平位置開始以角速度ω 逆向旋轉(zhuǎn)，則壓板端點 A 的坐標(biāo)方程為 （5-5） （5-6） 式中: R—撥禾輪半徑； ω—撥禾輪角速度； —機器前進速度； t—撥板由水平轉(zhuǎn)過的時間； H—撥禾輪安裝高度； h—割茬高度。 當(dāng)撥禾輪速比( 撥禾輪旋轉(zhuǎn)線速度與機器前進速度的比值) λ≤1 時，撥禾輪起不到應(yīng)有的功能; 當(dāng) λ ＞1 時，撥板的運動軌跡為余擺線，撥禾輪才具有前述的 三條功能。不同 λ 值時的撥板運動軌跡見圖 5-5 所示[16]。 圖5-5 不同λ值時的撥禾輪運動軌跡 5.4傳送帶的設(shè)計計算 其中確定傳送帶軸直徑為5cm，電機轉(zhuǎn)速為800r/min。傳送帶輪與電機帶輪直徑1：1，所以確定傳送帶軸轉(zhuǎn)速為800r/min。 傳送帶軸周長：C =2πr=3.14×5=15.7cm 線速度v=800c=800×15.7=12560cm/min 所以傳送帶運行速度為=12560/6000=2.09m/s 總 結(jié) 棉花是主要的經(jīng)濟作物之一，棉花秸稈也是棉花的主要副產(chǎn)品，但是大部分棉稈都是采用粉碎還田方式處理，只有少部分進行再利用。這是我課題研究的動機對，搞好棉花秸稈的綜合利用,加快推進棉花秸稈綜合利用,實現(xiàn)棉花秸稈的資源化和商品化,對國家促進資源節(jié)約、環(huán)境保護和農(nóng)民增收具有的重大意義。所以說棉花秸稈收獲裝備對實現(xiàn)棉花秸稈的資源化和商品化至為關(guān)。希望這個設(shè)計能真正實際運用到棉稈收獲中。 這次的設(shè)計從選題到實現(xiàn)，幾乎都是自己獨立完成的，這次畢業(yè)設(shè)計讓我更加熟悉了從理論到實踐的跨越，從當(dāng)初的各處查閱圖書到實地考察調(diào)研記錄，都有很多值得回味的地方。 通過本次設(shè)計，我學(xué)會了如何對進行合理分析。同時，在本次設(shè)計過程中同時了解了如何編寫技術(shù)文件和正確使用設(shè)計手冊，也使我們對畫圖軟件的應(yīng)用能力有了很大提高，更培養(yǎng)了我們嚴肅認真、一絲不茍和實事求是的學(xué)習(xí)和工作態(tài)度。 致 謝 本次設(shè)計能順利完成，首先要感謝李平老師的悉心指導(dǎo)，從選題到設(shè)計完成的整個過程中，遇到了很多問題，李平老師都能及時給予細心及準(zhǔn)確的指導(dǎo)，在設(shè)計思路出現(xiàn)混淆或錯誤時，用淺顯易懂的知識深度剖析，使我的設(shè)計思路清晰明朗，以免在設(shè)計過程中迷失方向，出現(xiàn)大的偏差。在整個設(shè)計過程中，老師都能一如既往的表現(xiàn)出高度負責(zé)的工作態(tài)度和精益求精的工作作風(fēng)，這些都是我所應(yīng)該學(xué)習(xí)的。在此，對李平老師表示誠摯的感謝！ 感謝母校為我提供了學(xué)習(xí)機會，使我的知識水平和認知能力得以提高，同時為我們提供了良好的學(xué)習(xí)條件，在設(shè)計過程中難免會遇到課程中沒有學(xué)習(xí)到的知識點，這時，到塔里木大學(xué)圖書館便能找到想要的資料。 感謝老師四年來對我的精心栽培，感謝學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)和老師們給予的幫助與關(guān)懷，感謝與我共同學(xué)習(xí)和生活了多年的同學(xué)們對我的關(guān)心與支持！ 經(jīng)過對自己設(shè)計的深入思考和研究，對本設(shè)計所涉及的知識有了更深刻地理解。我的設(shè)計的主要部件有機架、皮帶傳送裝置、滾軸、工作臺，每一部分的設(shè)計都經(jīng)過了計算和驗證，以及不斷地修改和改進。并且采用了SolidWorks制圖技術(shù)和AutoCAD制圖技術(shù)等。畢業(yè)設(shè)計是對所學(xué)知識的一次大總結(jié)，在設(shè)計之前，收集有關(guān)設(shè)計課題研究方面的資料、文獻是最為重要的。在設(shè)計工作開始時，只有對課題研究的內(nèi)容充分地了解，才會有設(shè)計目的和方向；所以收集、查閱有關(guān)文獻資料是必要的。畢業(yè)設(shè)計的目的主要是培養(yǎng)我們運用所學(xué)理論知識和專業(yè)知識來分析和解決機構(gòu)設(shè)計中所出現(xiàn)的一系列問題。本次的設(shè)計是幾年來學(xué)習(xí)過程中涵蓋面最廣的一次設(shè)計，它不僅體現(xiàn)了我們對機構(gòu)的設(shè)計，更重要的是對我們幾年來所學(xué)知識應(yīng)用到了實踐，使我明白了在今后設(shè)計過程中的一般步驟和方法。 總之，本次設(shè)計讓我受益匪淺，各方面的能力都有了提高。但由于本人設(shè)計能力有限，再加上實踐能力和經(jīng)驗不足，設(shè)計中難免有不足之處。但通過設(shè)計使我各方面的能力都得到了很大提高，為今后工作和學(xué)習(xí)奠定了堅實的基礎(chǔ)，我認為這才是最重要的 參考文獻 [1]張佳喜,葉　菲.我國棉花秸稈收獲裝備現(xiàn)狀分析[J].農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)機械化研究所 ,2011:3-20 [2]張永新,楊曉春.一種側(cè)置齒輪傳動揭膜撥稈機[P]. ：CN201742692U,2011-02-16. 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