組合式棉桿拔桿機(jī)的設(shè)計(jì)【三維SW】【含5張CAD高清圖紙和文檔】【LB1系列】
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塔里木大學(xué)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))中期檢查記錄表 2016年4月18日學(xué)生姓名康濤班級(jí)農(nóng)機(jī)16-4班課題名稱(chēng)組合式棉稈收獲機(jī)的設(shè)計(jì)課題完成進(jìn)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(kāi)始修改; 3.畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)已經(jīng)開(kāi)始,已將部分裝置的設(shè)計(jì)寫(xiě)出存在的問(wèn)題及整改措施(學(xué)生自述)1. 三維圖中動(dòng)力來(lái)源沒(méi)有畫(huà)清楚,提輥裝置的傳動(dòng)存在一些問(wèn)題,一些動(dòng)力的傳動(dòng)存在問(wèn)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(wèn)題,后期需要進(jìn)行仔細(xì)的修改。3. 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)不全,缺少計(jì)算和參考文獻(xiàn),后期需要繼續(xù)完成。指導(dǎo)教師意見(jiàn)(課題進(jìn)展情況、優(yōu)缺點(diǎn)、整改措施等)指導(dǎo)教師簽名 年 月 日學(xué)院意見(jiàn)負(fù)責(zé)人簽名 年 月 日塔里木大學(xué)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))任務(wù)書(shū)學(xué)院機(jī)械電氣化工程學(xué)院班級(jí)農(nóng)機(jī)16-4學(xué)生姓名康濤學(xué)號(hào)8031212411課題名稱(chēng)組合式棉桿拔桿機(jī)的設(shè)計(jì)起止時(shí)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(chēng)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(gè)產(chǎn)品附加值高和市場(chǎng)潛力大的平臺(tái)。我國(guó)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(guò)生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)化技術(shù),將棉稈轉(zhuǎn)化成木炭、可燃?xì)怏w或電力;另外,棉稈還具有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,可作為很好的畜類(lèi)動(dòng)物飼料1-3。由此可見(jiàn),棉稈資源豐富,是一種利用價(jià)值很高的農(nóng)業(yè)生物質(zhì)能。依據(jù)現(xiàn)有國(guó)內(nèi)棉稈收獲經(jīng)驗(yàn),為解決棉稈可靠拔取與輸送問(wèn)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(xiàn),了解國(guó)內(nèi)外棉桿拔桿機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀與相關(guān)工藝。2)查找專(zhuān)利及相關(guān)文獻(xiàn),熟悉了解棉桿拔桿機(jī)的結(jié)構(gòu)。3)利用機(jī)械傳動(dòng)理論及原理,對(duì)拔桿機(jī)進(jìn)行傳動(dòng)設(shè)計(jì)和機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。4)利用solidworks設(shè)計(jì)軟件,設(shè)計(jì)拔桿機(jī)的三維實(shí)體模型,并生成關(guān)鍵部件及裝配圖工程圖。擬定工作進(jìn)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(xiě)開(kāi)題報(bào)告,并制定總體方案。第三至八周:設(shè)計(jì)拔桿機(jī)的三維實(shí)體模型,并生成關(guān)鍵部件及裝配圖工程圖。第九周:對(duì)拔桿機(jī)進(jìn)行傳動(dòng)設(shè)計(jì)和機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。第 十 周:撰寫(xiě)畢業(yè)論文,修改圖紙中存在的問(wèn)題。第十一周:編寫(xiě)答辯提綱,準(zhǔn)備答辯。第十二周:答辯主要參考文獻(xiàn)1 趙海軍,史建新.殘膜回收工藝探討J.中國(guó)農(nóng)機(jī)化,2004,06:68-71.2 劉文海,馬衛(wèi)星.淺議棉稈殘膜機(jī)械回收J(rèn).農(nóng)機(jī)化,2005,05:23.3 李金霞,卞科,許斌.棉稈資源特性及其在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用J.河南農(nóng)業(yè)科學(xué),2007,01:46-49.4 沈茂,張國(guó)忠,周勇,周明.我國(guó)棉柴機(jī)械收獲技術(shù)現(xiàn)狀綜述J.農(nóng)機(jī)化研究,2009,05:1-5.5 王鋒德,燕曉輝,董世平,孫玉峰,王俊友.我國(guó)棉花秸稈收獲裝備及收儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)路線(xiàn)分析J.農(nóng)機(jī)化研究,2009,12:217-220.6 崔相全,馬繼春,薦世春,王小瑜,曲萍.我國(guó)棉花棉稈收獲機(jī)械現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)J.農(nóng)業(yè)裝備與車(chē)輛工程,2011,11:4-6.7 張佳喜,葉菲.我國(guó)棉花秸稈收獲裝備現(xiàn)狀分析J.農(nóng)機(jī)化研究,2011,08:241-244.8 陳明江,平英華,曲浩麗,陳永生.棉稈機(jī)械化收獲技術(shù)與裝備現(xiàn)狀及發(fā)展對(duì)策J.中國(guó)農(nóng)機(jī)化,2012,05:23-26.9 張愛(ài)民,禚冬玲,王振偉,李偉,劉凱凱.棉稈收獲機(jī)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向J.山東農(nóng)機(jī)化,2014,04:36-37.10 孟培興.自走式棉柴收獲機(jī)P.河北:CN201378948,2010-01-13.11 花俊國(guó).浮壓雙鏈夾持式拔棉稈機(jī)的研究J.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2006,05:549-552.12 張鳳元,高金庫(kù),原重現(xiàn).棉柴收獲機(jī)設(shè)計(jì)與研究J.糧油加工與食品機(jī)械,1993,04:14-17.13 張永新,楊曉春.一種側(cè)置齒輪傳動(dòng)揭膜撥稈機(jī)P. :CN201742692U,2011-02-16.14 唐遵峰,韓增德,甘幫興,包春林,郝付平.不對(duì)行棉稈拔取收獲臺(tái)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)J.農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào),2010,10:80-85.15 黃新平.棉稈粉碎收獲機(jī)的設(shè)計(jì)J.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2003,04:136-138.16 坎雜,李景彬,朱江麗.棉稈粉碎收獲機(jī)的研制J.農(nóng)機(jī)化研究,2005,06:120-121.17 郭玉富.同步驅(qū)動(dòng)棉花秸稈收獲機(jī)P.天津:CN1625932,2005-06-15.18 史建新,陳發(fā),郭俊先,王學(xué)農(nóng),袁新國(guó).拋送式棉稈粉碎還田機(jī)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)J.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2006,03:68-72.任務(wù)下達(dá)人(簽字)年 月 日任務(wù)接受人意見(jiàn)任務(wù)接受人簽名 年 月 日注:1、此任務(wù)書(shū)由指導(dǎo)教師填寫(xiě),任務(wù)下達(dá)人為指導(dǎo)教師。2、此任務(wù)書(shū)須在學(xué)生畢業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié)開(kāi)始前一周下達(dá)給學(xué)生本人。3、此任務(wù)書(shū)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(jī)康濤 李平(1. 塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院, 阿拉爾 843300)摘要:本文通過(guò)對(duì)棉稈收獲機(jī)的設(shè)計(jì)同時(shí)介紹了拔稈機(jī)的發(fā)展歷史、種類(lèi)、工作原理及其主要參數(shù)。并詳細(xì)的分析了組合式拔稈機(jī)的構(gòu)成、以及日常維護(hù)和基本安全操作規(guī)程,并分析了拔稈機(jī)的日常檢修及其常見(jiàn)故障分析。依據(jù)現(xiàn)有國(guó)內(nèi)棉稈收獲經(jīng)驗(yàn),為解決棉稈可靠拔取與輸送問(wèn)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(jī)架、提輥裝置、拔稈齒輥裝置。主要工作過(guò)程是提輥裝置進(jìn)行土層淺層的翻攪,拔稈齒輥裝置與提輥裝置配合進(jìn)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(jī)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(lèi)號(hào):TD451文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A0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(duì)實(shí)現(xiàn)棉花秸稈的資源化和商品化至為關(guān)鍵。我國(guó)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(guò)生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)化技術(shù),將棉稈轉(zhuǎn)化成木炭、可燃?xì)怏w或電力;另外,棉稈還具有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,可作為很好的畜類(lèi)動(dòng)物飼料2。由此可見(jiàn),棉稈資源豐富,是一種利用價(jià)值很高的農(nóng)業(yè)生物質(zhì)能。棉稈機(jī)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(shí)現(xiàn)棉稈的全部收獲,造成資源浪費(fèi),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(shí)間較長(zhǎng),不利于后續(xù)整地作業(yè)和農(nóng)作物生長(zhǎng)。此外棉花種植過(guò)程中地膜的使用,造成土壤白色污染日益嚴(yán)重。通過(guò)對(duì)殘膜回收機(jī)田間作業(yè)情況進(jìn)行調(diào)查,結(jié)果表明棉稈及棉根對(duì)殘膜回收機(jī)的作用效果有著嚴(yán)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(diǎn)3。因而無(wú)論是進(jìn)行棉稈收獲還是秸稈還田,棉稈收獲機(jī)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(guò)對(duì)比各種棉稈收獲裝置優(yōu)缺點(diǎn)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(wú)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(dòng)力1總體設(shè)計(jì)思路組合式棉稈收獲機(jī)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(yùn)送出去。1.1設(shè)計(jì)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(shí)將棉稈從根部旋切拔出,于此同時(shí)拔稈齒輥卡住棉冠抓取棉稈,棉稈運(yùn)行至傳送帶上方時(shí)由于棉稈自重落到傳送帶上,由傳送帶運(yùn)送到一邊便于打捆運(yùn)輸。 1.2設(shè)計(jì)總體結(jié)構(gòu)組合式棉稈收獲機(jī)的總體結(jié)構(gòu)示意圖,如圖1所示。組合式棉稈收獲機(jī)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(jìn)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?jī)升X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(jī)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(jī)架 5拔稈齒輥6拔稈彎齒 7傳動(dòng)輪 8驅(qū)動(dòng)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(jì)2.1提輥裝置的設(shè)計(jì)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(shí)將棉稈從根部旋切拔出。在旋切過(guò)程中,提輥刀要對(duì)土壤和棉根進(jìn)行切削,同時(shí)由于提輥刀具的旋轉(zhuǎn)作用,還會(huì)將切削下的土壤向后拋送。2.2拔稈齒輥的設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)任意位置拔取,任意行距,無(wú)需調(diào)整機(jī)具對(duì)準(zhǔn)棉稈行距,實(shí)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(yùn)行到傳送帶上方時(shí),由于重力作用方便下落,保證棉稈拔取高效進(jìn)行。2.3 傳送帶的設(shè)計(jì)傳送裝置是起到方便收獲的作用,因?yàn)槊薅挵稳『笊⒙湟坏?,?duì)于后面的集中成捆運(yùn)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(dòng)力,提高了效率。其中確定傳送帶軸直徑為5cm,電機(jī)轉(zhuǎn)速為800r/min。傳送帶輪與電機(jī)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(zhǎng):C =2r=3.145=15.7cm線(xiàn)速度v=800c=80015.7=12560cm/min所以傳送帶運(yùn)行速度為 =12560/6000=2.09m/s3總結(jié)棉花是主要的經(jīng)濟(jì)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(jìn)行再利用。這是我課題研究的動(dòng)機(jī)對(duì),搞好棉花秸稈的綜合利用,加快推進(jìn)棉花秸稈綜合利用,實(shí)現(xiàn)棉花秸稈的資源化和商品化,對(duì)國(guó)家促進(jìn)資源節(jié)約、環(huán)境保護(hù)和農(nóng)民增收具有的重大意義。所以說(shuō)棉花秸稈收獲裝備對(duì)實(shí)現(xiàn)棉花秸稈的資源化和商品化至為關(guān)。希望這個(gè)設(shè)計(jì)能真正實(shí)際運(yùn)用到棉稈收獲中。其中運(yùn)用到實(shí)際情況需要改進(jìn)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(wèn)題,拔稈齒輥后方加撥稈條。參考文獻(xiàn)1張佳喜,葉菲.我國(guó)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(jī)械化研究所,2011:3-202張永新,楊曉春.一種側(cè)置齒輪傳動(dòng)揭膜撥稈機(jī)P. :CN201742692U,2011-02-16.3曹樹(shù)紅.可伸縮式玉米撥禾裝置設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)分析J.山東理工大學(xué),2014:7-94胡凱,王吉奎,李斌,蔣蓓,丁雙雙,李天文.棉稈粉碎還田與殘膜回收聯(lián)合作業(yè)機(jī)研制與試驗(yàn)J.石河子大學(xué)機(jī)械電氣工程學(xué)院,2013:3-9 5李怡.棉稈起拔機(jī)關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究J.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士論文,2014:8-26 4張佳榮.提高破碎篩分設(shè)備生產(chǎn)能力的探討J.采礦技術(shù) 2005(5):52- 546郭振華,史建新,康秀生.提輥式拔棉稈阻力分析J.農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)械交通學(xué)院,2009:24-57 7趙東波.棉花拔稈清膜旋耕機(jī)研究設(shè)計(jì)J.昌吉州農(nóng)牧機(jī)械化技術(shù)推廣站,2010:6-85 8王吉奎,付威,王衛(wèi)兵,李斌.SMS-1500型秸稈粉碎與殘膜回收機(jī)的設(shè)計(jì)J.石河子大學(xué)機(jī)械電氣工程學(xué)院,2011:51-869趙海軍,史建新.殘膜回收工藝探討J.中國(guó)農(nóng)機(jī)化,2004:68-71.10劉文海,馬衛(wèi)星.淺議棉稈殘膜機(jī)械回收J(rèn).農(nóng)機(jī)化,2005:211王鋒德,燕曉輝,董世平,孫玉峰,王俊友.我國(guó)棉花秸稈收獲裝備及收儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)路線(xiàn)分析J.農(nóng)機(jī)化研究,2009,12:217-220.12崔相全,馬繼春,薦世春,王小瑜,曲萍.我國(guó)棉花棉稈收獲機(jī)械現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)J.農(nóng)業(yè)裝備與車(chē)輛工程,2011,11:4-613張佳喜,葉菲.我國(guó)棉花秸稈收獲裝備現(xiàn)狀分析J.農(nóng)機(jī)化研究,2011,08:241-24414陳明江,平英華,曲浩麗,陳永生.棉稈機(jī)械化收獲技術(shù)與裝備現(xiàn)狀及發(fā)展對(duì)策J.中國(guó)農(nóng)機(jī)化,2012,05:23-2615張愛(ài)民,禚冬玲,王振偉,李偉,劉凱凱.棉稈收獲機(jī)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向J.山東農(nóng)機(jī)化,2014,04:36-37.16楊樹(shù)川,楊術(shù)明,佘永衛(wèi).撥禾輪運(yùn)動(dòng)軌跡的計(jì)算機(jī)仿真J.寧夏大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院,2010:20-45塔里木大學(xué)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))開(kāi)題報(bào)告課題名稱(chēng) 組合式棉桿拔桿機(jī)的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 康濤 學(xué) 號(hào) 8031212411 所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè) 農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化 班 級(jí) 農(nóng)機(jī)16-4班 指導(dǎo)教師 李平 起止時(shí)間 2015.10.15-2016.5.25 機(jī)械電氣化工程學(xué)院教務(wù)辦制填 表 說(shuō) 明一、學(xué)生撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告應(yīng)包含的內(nèi)容:1、本課題來(lái)源及研究的目的和意義;2、本課題所涉及的問(wèn)題在國(guó)內(nèi)(外)研究現(xiàn)狀及分析;3、對(duì)課題所涉及的任務(wù)要求及實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析;4、本課題需要重點(diǎn)研究的、關(guān)鍵的問(wèn)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(jì)劃;7、主要參考文獻(xiàn)(不少于7篇)。二、本報(bào)告必須由承擔(dān)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))課題任務(wù)的學(xué)生在接到“畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))任務(wù)書(shū)”的兩周內(nèi)獨(dú)立撰寫(xiě)完成,并交指導(dǎo)教師審閱。三、開(kāi)題報(bào)告要求手寫(xiě)體,字?jǐn)?shù)在3000字以上,由學(xué)生在本報(bào)告冊(cè)內(nèi)填寫(xiě),頁(yè)面不夠可自行添加A4紙張。四、每個(gè)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))課題須提交開(kāi)題報(bào)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(lái)源及研究的目的和意義1.1 課題的來(lái)源:自選題1.2 研究的目的棉花是主要的經(jīng)濟(jì)作物之一。大部分采用粉碎還田方式處理,只有少部分進(jìn)行再利用。主要因?yàn)橐环矫婷迼U粉碎還田,可補(bǔ)充和更新土壤有機(jī)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(guó)內(nèi)外目前棉稈收獲機(jī)械現(xiàn)狀來(lái)看,國(guó)內(nèi)有多家機(jī)構(gòu)在積極探求新的棉稈收獲機(jī)械型式,但大多機(jī)型適應(yīng)性較差、機(jī)械故障率高,可靠性差,難以進(jìn)行大面積推廣,且對(duì)收獲裝置的工作參數(shù)也缺乏系統(tǒng)的專(zhuān)門(mén)研究,以致于收獲效果不是很理想。棉稈機(jī)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(shí)現(xiàn)棉稈的全部收獲,造成資源浪費(fèi),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(shí)間較長(zhǎng),不利于后續(xù)整地作業(yè)和農(nóng)作物生長(zhǎng)。此外棉花種植過(guò)程中地膜的使用,造成土壤白色污染日益嚴(yán)重。通過(guò)對(duì)殘膜回收機(jī)田間作業(yè)情況進(jìn)行調(diào)查,結(jié)果表明棉稈及棉根對(duì)殘膜回收機(jī)的作用效果有著嚴(yán)重的影響。依據(jù)現(xiàn)有國(guó)內(nèi)棉稈收獲經(jīng)驗(yàn),為解決棉稈可靠拔取與輸送問(wèn)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(gè)產(chǎn)品附加值高和市場(chǎng)潛力大的平臺(tái)。我國(guó)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(guò)生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)化技術(shù),將棉稈轉(zhuǎn)化成木炭、可燃?xì)怏w或電力;另外,棉稈還具有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,可作為很好的畜類(lèi)動(dòng)物飼料1-3。由此可見(jiàn),棉稈資源豐富,是一種利用價(jià)值很高的農(nóng)業(yè)生物質(zhì)能。2 本課題國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀2.1 國(guó)內(nèi)外棉桿拔桿機(jī)研究現(xiàn)狀國(guó)外棉稈拔取收獲機(jī)械基本上以對(duì)輥式起拔裝置為主,以一組間隙可調(diào)、相對(duì)滾動(dòng)的膠輥為拔稈部件,對(duì)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(duì)于國(guó)內(nèi)棉稈的收獲并不適應(yīng)。國(guó)內(nèi)應(yīng)用較廣的機(jī)型是水平齒盤(pán)式拔棉稈機(jī),通過(guò)地輪驅(qū)動(dòng)拔稈齒盤(pán),旋轉(zhuǎn)的拔稈齒盤(pán)與擋桿構(gòu)成拔稈部件。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便,功率消耗小,但該機(jī)型只能拔收2行,工作效率低。且機(jī)器的拔凈率受土壤堅(jiān)實(shí)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(diǎn)研究的關(guān)鍵的問(wèn)題及解決的思路3.1需要重點(diǎn)研究的主要問(wèn)題(1)提輥裝置、拔稈齒輥裝置組合設(shè)計(jì)。該裝置主要包括機(jī)架、提輥裝置、拔稈齒輥裝置。主要工作過(guò)程是提輥裝置進(jìn)行土層淺層的翻攪,拔稈齒輥裝置與提輥裝置配合進(jìn)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(xiàng)目通過(guò)對(duì)莖稈在提輥及拔稈齒輥裝置共同作用下的運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行分析,建立莖稈的運(yùn)動(dòng)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(jī)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(yùn)行參數(shù)為約束條件對(duì)各參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,在ADAMS軟件中對(duì)棉稈、樣機(jī)的提拔輸送裝置進(jìn)行建模,以?xún)?yōu)化參數(shù)對(duì)莖稈的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行仿真試驗(yàn),并對(duì)莖稈的軌跡進(jìn)行模擬分析,以尋求最佳拔取輸送參數(shù)值。為設(shè)計(jì)性能優(yōu)良的棉稈收獲機(jī)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(jì)棉桿拔桿機(jī)。 (2)設(shè)計(jì)完各零部件后,進(jìn)行裝配組合,試驗(yàn)設(shè)計(jì)的可靠性。 (3)運(yùn)用Solidworks軟件,繪制三維零件圖和裝配圖。 (4)運(yùn)用三維設(shè)計(jì)軟件完成整機(jī)各零部件的三維建模并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真。五 工作方案及進(jìn)度計(jì)劃工作方案:1、設(shè)計(jì)并繪制出棉桿拔桿機(jī)總體機(jī)架。2、提輥裝置的設(shè)計(jì)。3、拔稈齒輥裝置設(shè)計(jì)。4、傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。5、繪制所有零部件并查閱相關(guān)說(shuō)明,各零部件尺寸要嚙合達(dá)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(jìn)。進(jìn)度計(jì)劃: 第 一 周:查找相關(guān)資料、熟悉課題內(nèi)容。 第 二 周:撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告,并制定總體方案。 第三周至第八周:設(shè)計(jì)棉桿拔桿機(jī)的三維實(shí)體模型圖,并生成關(guān)鍵部件及裝配圖工程圖。 第 九 周:對(duì)棉桿拔桿機(jī)進(jìn)行傳動(dòng)設(shè)計(jì)和機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。 第 十 周:撰寫(xiě)畢業(yè)論文,修改圖紙中存在的問(wèn)題。 第十一周:編寫(xiě)答辯提綱,準(zhǔn)備答辯。 第十二周:答辯六 參考文獻(xiàn)1 趙海軍,史建新.殘膜回收工藝探討J.中國(guó)農(nóng)機(jī)化,2004,06:68-71.2 劉文海,馬衛(wèi)星.淺議棉稈殘膜機(jī)械回收J(rèn).農(nóng)機(jī)化,2005,05:23.3 李金霞,卞科,許斌.棉稈資源特性及其在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用J.河南農(nóng)業(yè)科學(xué),2007,01:46-49.4 沈茂,張國(guó)忠,周勇,周明.我國(guó)棉柴機(jī)械收獲技術(shù)現(xiàn)狀綜述J.農(nóng)機(jī)化研究,2009,05:1-5.5 王鋒德,燕曉輝,董世平,孫玉峰,王俊友.我國(guó)棉花秸稈收獲裝備及收儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)路線(xiàn)分析J.農(nóng)機(jī)化研究,2009,12:217-220.6 崔相全,馬繼春,薦世春,王小瑜,曲萍.我國(guó)棉花棉稈收獲機(jī)械現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)J.農(nóng)業(yè)裝備與車(chē)輛工程,2011,11:4-6.7 張佳喜,葉菲.我國(guó)棉花秸稈收獲裝備現(xiàn)狀分析J.農(nóng)機(jī)化研究,2011,08:241-244.8 陳明江,平英華,曲浩麗,陳永生.棉稈機(jī)械化收獲技術(shù)與裝備現(xiàn)狀及發(fā)展對(duì)策J.中國(guó)農(nóng)機(jī)化,2012,05:23-26.9 張愛(ài)民,禚冬玲,王振偉,李偉,劉凱凱.棉稈收獲機(jī)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向J.山東農(nóng)機(jī)化,2014,04:36-37.10 孟培興.自走式棉柴收獲機(jī)P.河北:CN201378948,2010-01-13.11 花俊國(guó).浮壓雙鏈夾持式拔棉稈機(jī)的研究J.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2006,05:549-552.12 張鳳元,高金庫(kù),原重現(xiàn).棉柴收獲機(jī)設(shè)計(jì)與研究J.糧油加工與食品機(jī)械,1993,04:14-17.13 張永新,楊曉春.一種側(cè)置齒輪傳動(dòng)揭膜撥稈機(jī)P. :CN201742692U,2011-02-16.14 唐遵峰,韓增德,甘幫興,包春林,郝付平.不對(duì)行棉稈拔取收獲臺(tái)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)J.農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào),2010,10:80-85.15 黃新平.棉稈粉碎收獲機(jī)的設(shè)計(jì)J.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2003,04:136-138.16 坎雜,李景彬,朱江麗.棉稈粉碎收獲機(jī)的研制J.農(nóng)機(jī)化研究,2005,06:120-121.17 郭玉富.同步驅(qū)動(dòng)棉花秸稈收獲機(jī)P.天津:CN1625932,2005-06-15.18 史建新,陳發(fā),郭俊先,王學(xué)農(nóng),袁新國(guó).拋送式棉稈粉碎還田機(jī)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)J.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2006,03:68-72. 學(xué)生簽名 年 月 日指導(dǎo)教師審閱意見(jiàn)指導(dǎo)教師簽名 年 月 日2016屆畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告 組合式棉花拔桿機(jī)的設(shè)計(jì)專(zhuān)業(yè) 農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化班級(jí) 農(nóng)機(jī)16 4班報(bào)告人 康濤指導(dǎo)老師 李平 1課題研究的目的與意義2課題內(nèi)容3課題涉及關(guān)鍵問(wèn)題與解決的思路4課題的進(jìn)度安排 目錄 3 9 2020 我國(guó)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 棉花是主要的經(jīng)濟(jì)作物之一 大部分采用粉碎還田方式處理 只有少部分進(jìn)行再利用 棉稈機(jī)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(shí)現(xiàn)棉稈的全部收獲 造成資源浪費(fèi) 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(shí)間較長(zhǎng) 不利于后續(xù)整地作業(yè)和農(nóng)作物生長(zhǎng) 依據(jù)現(xiàn)有國(guó)內(nèi)棉稈收獲經(jīng)驗(yàn) 為解決棉稈可靠拔取與輸送問(wèn)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 研制組合式棉花拔桿機(jī) 對(duì)以后棉花秸稈的回收利用有著重大的意義 1研究目的意義 3 9 2020 2課題內(nèi)容 本課題設(shè)計(jì)的是組合式棉桿拔桿機(jī) 該裝置主要包括機(jī)架 提輥裝置 拔稈齒輥裝置 主要工作過(guò)程是提輥裝置進(jìn)行土層淺層的翻攪 拔稈齒輥裝置與提輥裝置配合進(jìn)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(jī)械的田間適應(yīng)性 3課題涉及關(guān)鍵問(wèn)題與解決的思路 關(guān)鍵問(wèn)題提輥的旋切裝置如果沒(méi)有完全把棉桿根部旋切鏟斷 拔桿齒輥拔棉花桿時(shí)就會(huì)出現(xiàn)拔桿不徹底 留有棉花桿根部或者不會(huì)拔起 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(dá)驅(qū)動(dòng)并實(shí)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(shí)起拔時(shí) 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(jìn)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(xiě)開(kāi)題報(bào)告 并制定總體方案 第三周至第八周 設(shè)計(jì)棉桿拔桿機(jī)的三維實(shí)體模型圖 并生成關(guān)鍵部件及裝配圖工程圖 第九周 對(duì)棉桿拔桿機(jī)進(jìn)行傳動(dòng)設(shè)計(jì)和機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 第十周 撰寫(xiě)畢業(yè)論文 修改圖紙中存在的問(wèn)題 第十一周 編寫(xiě)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(jì))綜合成績(jī)?cè)u(píng)定表學(xué)生姓名康濤班級(jí)農(nóng)機(jī)16-4論文(設(shè)計(jì))題目組合式棉稈收獲機(jī)的設(shè)計(jì)評(píng)定項(xiàng)目指導(dǎo)教師評(píng)分(20%)評(píng)閱教師評(píng)分(20%)答辯小組評(píng)分(60%)原始得分(百分制)858676按評(píng)分比例折合得分1717.245.6總分79.8等級(jí)評(píng)定根據(jù)指導(dǎo)教師、評(píng)閱教師、答辯專(zhuān)家組評(píng)審意見(jiàn),經(jīng)綜合評(píng)定,該生畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))的等級(jí)為:學(xué)院答辯委員會(huì)負(fù)責(zé)人(簽字): 年 月 日學(xué)生姓名 康濤指導(dǎo)老師 李平時(shí)間 2016年05月 組合式棉稈收獲機(jī) 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)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(jì)4 創(chuàng)新與改進(jìn) 提綱 目的 研究組合式棉稈收獲機(jī)的目的就是全面代替人工拔稈 節(jié)約勞動(dòng)力 而且相比其他拔稈機(jī)械有效的解決了拔稈效率和田間適應(yīng)性 拔稈徹底 無(wú)殘留 1 課題研究的目的及其意義 齒盤(pán)式棉稈收獲機(jī) 意義 棉花是主要的經(jīng)濟(jì)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(jìn)行再利用 近年來(lái) 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(jìn)棉花秸稈綜合利用 實(shí)現(xiàn)棉花秸稈的資源化和商品化 對(duì)國(guó)家促進(jìn)資源節(jié)約 環(huán)境保護(hù)和農(nóng)民增收具有的重大意義 所以說(shuō)棉花秸稈收獲裝備對(duì)實(shí)現(xiàn)棉花秸稈的資源化和商品化至為關(guān)鍵 通過(guò)對(duì)比各種棉稈收獲裝置優(yōu)缺點(diǎn)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(wú)殘留 2 課題研究的主要內(nèi)容經(jīng)過(guò)綜合考慮認(rèn)真分析 確定組合式棉稈收獲機(jī)的總體結(jié)構(gòu) 主要由機(jī)架 提輥裝置 拔稈齒輥 傳送帶 電機(jī)等構(gòu)成 組合式棉稈收獲機(jī)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(shí)將棉稈從根部旋切拔出 于此同時(shí)拔稈齒輥卡住棉冠抓取棉稈 棉稈運(yùn)行至傳送帶上方時(shí)由于棉稈自重落到傳送帶上 由傳送帶運(yùn)送到一邊便于打捆運(yùn)輸 組合式棉稈收獲機(jī)的整體結(jié)構(gòu) 3 主要部件的設(shè)計(jì)3 1提輥裝置的的設(shè)計(jì)提輥裝置裝有三組刀片 高速旋轉(zhuǎn)對(duì)土壤和棉根進(jìn)行切削 經(jīng)查閱資料和實(shí)驗(yàn)分析刀片當(dāng)入土深度為10cm 旋轉(zhuǎn)速度為630r min左右 前進(jìn)速度為4km h時(shí)對(duì)土壤的切削力 拖拉機(jī)消耗功率和有效拔稈率最好 3 2拔稈齒輥的設(shè)計(jì)這五組拔稈裝置每組有11根齒條 每?jī)筛X條相距25cm 保證棉稈的抓取率 拔稈齒輥長(zhǎng)260cm 可同時(shí)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(huì)抓取棉稈的現(xiàn)象 實(shí)現(xiàn)了棉根完全切斷的同時(shí)抓取棉稈 3 3傳送帶的設(shè)計(jì)傳送帶上有凸槽 有利于棉稈輸送 防止棉稈脫落 經(jīng)過(guò)計(jì)算動(dòng)力采用的是800r min可變向電機(jī) 可任意改變傳送方向 傳送帶運(yùn)行速度為2m s 保證棉稈高效率輸送 避免棉稈累計(jì)或因傳送帶速度過(guò)高 棉稈不能成功輸送 卡齒條 4 創(chuàng)新與改進(jìn)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(jìn) 改進(jìn)了拔稈齒輥 齒條由直線(xiàn)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(chéng)請(qǐng)各位老師指正 16屆畢業(yè)設(shè)計(jì)組合式棉稈收獲機(jī)的設(shè)計(jì)學(xué)生姓名 康濤_學(xué) 號(hào) 8031212411_ 所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院_ 專(zhuān) 業(yè) 農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化_ 班 級(jí) 16-4_ 指導(dǎo)老師 李平_ 日 期 2016.05_ 塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院制前 言棉花是主要的經(jīng)濟(jì)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(jìn)行再利用。主要因?yàn)橐环矫婷迼U粉碎還田,可補(bǔ)充和更新土壤有機(jī)質(zhì)等養(yǎng)分,保持土壤水分和改善土壤物理性狀。 從國(guó)內(nèi)外目前棉稈收獲機(jī)械現(xiàn)狀來(lái)看,國(guó)內(nèi)有多家機(jī)構(gòu)在積極探求新的棉稈收獲機(jī)械型式,但大多機(jī)型適應(yīng)性較差、機(jī)械故障率高,可靠性差,難以進(jìn)行大面積推廣,且對(duì)收獲裝置的工作參數(shù)也缺乏系統(tǒng)的專(zhuān)門(mén)研究,以致于收獲效果不是很理想。棉稈機(jī)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(shí)現(xiàn)棉稈的全部收獲,造成資源浪費(fèi),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(shí)間較長(zhǎng),不利于后續(xù)整地作業(yè)和農(nóng)作物生長(zhǎng)。此外棉花種植過(guò)程中地膜的使用,造成土壤白色污染日益嚴(yán)重。通過(guò)對(duì)殘膜回收機(jī)田間作業(yè)情況進(jìn)行調(diào)查,結(jié)果表明棉稈及棉根對(duì)殘膜回收機(jī)的作用效果有著嚴(yán)重的影響。依據(jù)現(xiàn)有國(guó)內(nèi)棉稈收獲經(jīng)驗(yàn),為解決棉稈可靠拔取與輸送問(wèn)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(jī)架、提輥裝置、拔稈齒輥裝置。主要工作過(guò)程是提輥裝置進(jìn)行土層淺層的翻攪,拔稈齒輥裝置與提輥裝置配合進(jìn)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(jī)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11.1課題背景11.2研究的目的和意義11.3國(guó)內(nèi)外棉花拔稈收膜機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r12本課題需要重點(diǎn)研究的關(guān)鍵的問(wèn)題及解決的思路62.1棉花種植情況62.2棉花阻力分析62.3機(jī)械設(shè)計(jì)遇到的問(wèn)題73總體方案設(shè)計(jì)73.1設(shè)計(jì)任務(wù)73.2基本要求73.3注意事項(xiàng)73.4機(jī)構(gòu)選型原則84組合式棉稈收獲機(jī)的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)84.1 組合式棉稈收獲機(jī)的基本結(jié)構(gòu)如圖4-1所示84.2組合棉稈收獲機(jī)的工作原理94.3提輥裝置的設(shè)計(jì)94.4撥禾輪的設(shè)計(jì)94.5傳送裝置的設(shè)計(jì)105組合式棉花拔稈機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核105.1電動(dòng)機(jī)的選擇105.2提輥裝置拔棉稈的阻力分析115.3撥禾輪運(yùn)動(dòng)軌跡分析135.4傳送帶的設(shè)計(jì)計(jì)算15總 結(jié)16致 謝17參考文獻(xiàn)18 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 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(gè)產(chǎn)品附加值高和市場(chǎng)潛力大的平臺(tái)。棉花是主要的經(jīng)濟(jì)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(jìn)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(duì)實(shí)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(huì)有棉稈收獲和殘膜收回問(wèn)題。本項(xiàng)目擬針對(duì)現(xiàn)有拔稈式收獲機(jī)械存在的問(wèn)題進(jìn)行分析,提出一種組合式棉稈拔取收獲裝置,進(jìn)行樣機(jī)設(shè)計(jì)及制造、田間試驗(yàn)并對(duì)該裝置的作用機(jī)理進(jìn)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(dòng)力學(xué)參數(shù)對(duì)于收獲作業(yè)質(zhì)量的影響機(jī)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(jī)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(duì)實(shí)現(xiàn)棉花秸稈的資源化和商品化至為關(guān)鍵。我國(guó)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(guò)生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)化技術(shù),將棉稈轉(zhuǎn)化成木炭、可燃?xì)怏w或電力;另外,棉稈還具有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,可作為很好的畜類(lèi)動(dòng)物飼料2。由此可見(jiàn),棉稈資源豐富,是一種利用價(jià)值很高的農(nóng)業(yè)生物質(zhì)能。棉稈機(jī)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(shí)現(xiàn)棉稈的全部收獲,造成資源浪費(fèi),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(shí)間較長(zhǎng),不利于后續(xù)整地作業(yè)和農(nóng)作物生長(zhǎng)。此外棉花種植過(guò)程中地膜的使用,造成土壤白色污染日益嚴(yán)重。通過(guò)對(duì)殘膜回收機(jī)田間作業(yè)情況進(jìn)行調(diào)查,結(jié)果表明棉稈及棉根對(duì)殘膜回收機(jī)的作用效果有著嚴(yán)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(diǎn)3。因而無(wú)論是進(jìn)行棉稈收獲還是秸稈還田,棉稈收獲機(jī)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(guò)對(duì)比各種棉稈收獲裝置優(yōu)缺點(diǎn)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(wú)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(dòng)力4。1.3國(guó)內(nèi)外棉花拔稈收膜機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r國(guó)外棉軒收獲技術(shù)研究進(jìn)展及其代表機(jī)型簡(jiǎn)述1)棉軒刨挖技術(shù)這種技術(shù)釆用對(duì)稱(chēng)傾斜雙圓盤(pán)對(duì)棉軒進(jìn)行刨挖,與雙圓盤(pán)開(kāi)溝器的作業(yè)原理相同,代表機(jī)型為美國(guó)的Dave和Orthman棉稈挖刨機(jī),如圖1-1,1-2所示。其中機(jī)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(duì)不同濕度棉桿有較強(qiáng)的適應(yīng)性。而Orthman機(jī)型的圓盤(pán)角度和高度是可調(diào)的,拔軒機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)棉稈的起拔與切碎還田4。圖1-1 Dave Koenig 拔棉稈機(jī)圖 1-2 Orthman 拔棉稈機(jī)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(duì)輯起拔。代表機(jī)型有澳大利亞生產(chǎn)的Muti拔棉桿機(jī)以及美國(guó)生產(chǎn)的AMADAS棉稈拔取切碎收獲機(jī),如圖所1-3,1-4示。這兩種機(jī)型能將棉稈連根拔起并切碎,機(jī)具行走速度快,有較高的穩(wěn)定性且設(shè)有傳動(dòng)安全防護(hù)措施。但該技術(shù)對(duì)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(jī)圖 1-4 AMADAS 高速棉稈切碎收獲機(jī)國(guó)外棉稈拔取收獲機(jī)械基本上以對(duì)輥式起拔裝置為主,以一組間隙可調(diào)、相對(duì)滾動(dòng)的膠輥為拔稈部件,對(duì)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(jī)械中最關(guān)鍵的部件,起拔性能的好壞,直接影響整機(jī)的工作性能。一般起拔裝置有齒盤(pán)式、鋤鏟式、夾持式、對(duì)輥式、提輥式及齒輥式幾種類(lèi)型。由于受膠輥結(jié)構(gòu)尺寸的限制,對(duì)于國(guó)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(jī)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(guó)內(nèi)棉軒收獲技術(shù)研究進(jìn)展及其代表機(jī)型簡(jiǎn)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(dòng)力機(jī)帶動(dòng)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(guò)程中由前次作業(yè)所帶起的土壤及作物根巷若不能及時(shí)掉落并與辛產(chǎn)刀分離,下次作業(yè)時(shí)伊刀前端就會(huì)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(jī)具的功耗。該方法存在動(dòng)力消耗大、殘留棉根較多、鋪放不整齊等缺點(diǎn)。該方法的典型機(jī)型為4MC-4型綿花稻稈收獲機(jī),由農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所研制生產(chǎn),其機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖1-5所示。該機(jī)具作業(yè)幅寬為1.8m,作業(yè)速度為7km/h12km/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(jī)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(jìn)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(jī)組在田間作業(yè)時(shí),隨著機(jī)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(gè)作業(yè)過(guò)程中機(jī)具無(wú)需考慮棉稈行距,且土壤被刀輔不斷翻動(dòng),棉根被產(chǎn)斷,不會(huì)發(fā)生壅土現(xiàn)象。該方法同樣消耗動(dòng)力較大,但工作效率較高,對(duì)不同棉桿的行距適應(yīng)性較強(qiáng),主要適應(yīng)于直徑較細(xì)小,高度不超過(guò)1m的密植棉桿7。該技術(shù)的典型機(jī)型為4M BOX-1.5型棉花拔稈清膜旋耕機(jī),由昌吉州農(nóng)牧業(yè)機(jī)械技術(shù)推廣站研制生產(chǎn),其機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖1-6所示。該機(jī)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(dá)99%8。1.機(jī)架 2.主動(dòng)軸 3.邊側(cè)板 4.滾輪帶齒拔稈波輪5.邊側(cè)板入土開(kāi)溝器 6.滾刀起拔器 7.摟把器機(jī)架 8.拉筋 9.摟把器拉桿 10.壓簧杠桿鎖死機(jī)構(gòu) 11.摟把器彈齒圖1-6棉花拔軒清膜旋耕機(jī)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(jī)組田間行進(jìn)速度配合下,拉動(dòng)起拔機(jī)構(gòu)產(chǎn)生向上的提拔力,將棉根從土壤中拔出。大部分機(jī)械設(shè)計(jì)有撿拾喂入部分,或設(shè)計(jì)有輸送機(jī)械,可將棉稈直接收集或鋪放在地面上。這類(lèi)機(jī)具的工作原理、設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜,制造成本較高,同時(shí)對(duì)棉花種植的株距、行距、機(jī)具在田間的行進(jìn)速度與夾持裝置的配合要求也很高。但該方法動(dòng)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(jī)按照夾持機(jī)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(jī)構(gòu)分圓錐輯、半回柱輯、圓柱輯及圓柱圓錐綜合無(wú)等;鏈桿式起拔機(jī)構(gòu)分為單鏈桿式、雙鏈桿式、鏈爪式及齒盤(pán)鏈桿式等;夾式起拔機(jī)構(gòu)分為鉗夾式、平動(dòng)夾式及盤(pán)夾式。在國(guó)內(nèi)對(duì)于棉花秸稈機(jī)械化收獲技術(shù)和裝備的研究主要是借鑒國(guó)外技術(shù)集中于對(duì)拔取收獲技術(shù)和裝備進(jìn)行研究,但因季節(jié)變化問(wèn)題,品種問(wèn)題,不同地域問(wèn)題,土壤堅(jiān)實(shí)度,溫度及濕度等對(duì)該方式的棉稈收獲機(jī)械有很大的影響,造成收獲機(jī)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(diǎn),但目前國(guó)內(nèi)棉稈拔稈式收獲裝備技術(shù)落后,對(duì)機(jī)械收獲動(dòng)力學(xué)特性和作業(yè)質(zhì)量產(chǎn)生機(jī)理不明晰,使得我國(guó)棉稈收獲機(jī)械難以大面積推廣應(yīng)用9。因此,本項(xiàng)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(dòng)強(qiáng)度、提高棉稈資源化利用水平,長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看,對(duì)于恢復(fù)和穩(wěn)定我國(guó)棉花生產(chǎn)具有長(zhǎng)遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義。2 本課題需要重點(diǎn)研究的關(guān)鍵的問(wèn)題及解決的思路2.1棉花種植情況 是國(guó)家重要的商品棉生產(chǎn)基地,經(jīng)過(guò)九五、十五、十一五計(jì)劃的發(fā)展,棉花已基本形成了300萬(wàn)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(duì)于機(jī)采棉,可以采用10cm,66cm的株距和行距。對(duì)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(jìn)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(jī)械設(shè)計(jì)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(zhǎng)非常發(fā)達(dá)。棉稈起拔過(guò)程中,根系發(fā)生斷裂,土壤產(chǎn)生變形,同時(shí)根系與土壤間還存在點(diǎn)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(shí)踐經(jīng)驗(yàn)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(yùn)城市農(nóng)機(jī)科研所沈新民曾對(duì)棉稈的起拔阻力進(jìn)行了測(cè)定,分析了土壤情況、棉稈生長(zhǎng)情況等因素對(duì)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(jiān)實(shí)度對(duì)棉稈起拔阻力影響較大。棉稈在田間的生長(zhǎng)、起拔示意如圖2-1所示。由圖2-1可知,起拔機(jī)構(gòu)對(duì)棉稈進(jìn)行起拔時(shí),起拔力F與地面形成夾角其為水平起拔力與垂直起拔力的合力。沿不同方向起拔時(shí),棉稈根系斷裂過(guò)程、土壤變形過(guò)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(duì)不同土壤條件、不同起拔角度下的棉稈起拔力F進(jìn)行測(cè)量,可以分析上述因素的影響,為棉稈起拔機(jī)械的合理設(shè)計(jì)提供依據(jù)11。1.棉稈主莖 2.起拔裝置圖2-1 起拔力測(cè)量原理122.3機(jī)械設(shè)計(jì)遇到的問(wèn)題 1)提輥裝置、拔稈齒輥裝置組合設(shè)計(jì)。該裝置主要包括機(jī)架、提輥裝置、拔稈齒輥裝置。主要工作過(guò)程是提輥裝置進(jìn)行土層淺層的翻攪,拔稈齒輥裝置與提輥裝置配合進(jìn)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(xiàng)目通過(guò)對(duì)莖稈在提輥及拔稈齒輥裝置共同作用下的運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行分析,建立莖稈的運(yùn)動(dòng)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(jī)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(yùn)行參數(shù)為約束條件對(duì)各參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,在ADAMS軟件中對(duì)棉稈、樣機(jī)的提拔輸送裝置進(jìn)行建模,以?xún)?yōu)化參數(shù)對(duì)莖稈的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行仿真試驗(yàn),并對(duì)莖稈的軌跡進(jìn)行模擬分析,以尋求最佳拔取輸送參數(shù)值。為設(shè)計(jì)性能優(yōu)良的棉稈收獲機(jī)提供理論依據(jù)。3 總體方案設(shè)計(jì)3.1設(shè)計(jì)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(xiě)任務(wù)書(shū)和開(kāi)題報(bào)告; 3)根據(jù)給定的技術(shù)參數(shù),確定機(jī)器的執(zhí)行機(jī)構(gòu),設(shè)計(jì)機(jī)器整體結(jié)構(gòu); 4)撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū);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(jiǎn)單,制造容易;2)操作、維護(hù)方便、安全。3.3注意事項(xiàng)1)在設(shè)計(jì)開(kāi)始前,應(yīng)認(rèn)真研究題目,明確設(shè)計(jì)要求,閱讀參考資料,了解它們大體內(nèi)容,以便需要時(shí)查閱;2)對(duì)設(shè)計(jì)方案及結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)小組應(yīng)進(jìn)行討論對(duì)比,以明確優(yōu)劣正誤,取長(zhǎng)補(bǔ)短,改進(jìn)設(shè)計(jì);3)設(shè)計(jì)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(jì)說(shuō)明書(shū)應(yīng)按規(guī)定格式編寫(xiě),連同所繪圖紙交指導(dǎo)教師審查認(rèn)可后方可呈交;5)認(rèn)真做好準(zhǔn)備,進(jìn)行設(shè)計(jì)答辯;3.4機(jī)構(gòu)選型原則1)滿(mǎn)足需要原則所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品應(yīng)最大限度地滿(mǎn)足用戶(hù)要求。應(yīng)在調(diào)查分析和預(yù)測(cè)市場(chǎng)需要情況下的基礎(chǔ)上,確定是否應(yīng)該進(jìn)行該種機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。2)經(jīng)濟(jì)合理原則所設(shè)計(jì)的機(jī)械產(chǎn)品應(yīng)該機(jī)構(gòu)先進(jìn),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(shí)現(xiàn)產(chǎn)品規(guī)定功能,做到物美價(jià)廉。3)可靠性原則在規(guī)定使用條件和規(guī)定時(shí)間內(nèi),產(chǎn)品能完成規(guī)定功能的可靠程度高,即運(yùn)行中不出現(xiàn)故障。4)最優(yōu)化設(shè)計(jì)在給定的設(shè)計(jì)目標(biāo)下,用優(yōu)化設(shè)計(jì)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(jì)的機(jī)械產(chǎn)品規(guī)格參數(shù)應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),零部件應(yīng)能最大限度地與同類(lèi)產(chǎn)品的零部件通用。4組合式棉稈收獲機(jī)的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1 組合式棉稈收獲機(jī)的基本結(jié)構(gòu)如下圖1.提輥傳動(dòng)輪 2.提輥裝置 3.傳送帶軸 4.機(jī)架 5.撥禾輪 6.撥禾齒 7.撥禾傳動(dòng)輪 8.變向電機(jī) 9.懸掛 11.傳送帶傳動(dòng)輪 12.傳送帶 13.地輪 14.提輥刀齒圖 4-1 棉稈收獲機(jī)的裝配圖4.2組合棉稈收獲機(jī)的工作原理提輥裝置與撥禾輪相連,由此提供動(dòng)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(shí)將棉稈從根部旋切拔出,同時(shí)撥禾輪彎齒抓取棉稈,由于棉稈冠較大,會(huì)卡在倆彎齒之間,棉稈隨彎齒運(yùn)動(dòng)到橫向傳送帶時(shí),由于重力作用落下,由傳送帶傳出。4.3提輥裝置的設(shè)計(jì)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(shí)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(guò)程中,提輥刀要對(duì)土壤和棉根進(jìn)行切削,同時(shí)由于提輥刀具的旋轉(zhuǎn)作用,還會(huì)將切削下的土壤向后拋送。4.4撥禾輪的設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)任意位置拔取,任意行距,無(wú)需調(diào)整機(jī)具對(duì)準(zhǔn)棉稈行距,實(shí)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(yùn)行到傳送帶上方時(shí),由于重力作用方便下落,保證棉稈拔取高效進(jìn)行。4.5傳送裝置的設(shè)計(jì)1.傳動(dòng)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?yàn)槊薅挵稳『笊⒙湟坏?,?duì)于后面的集中成捆運(yùn)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(dòng)力,提高了效率。5 組合式棉花拔稈機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核5.1電動(dòng)機(jī)的選擇根據(jù)資料得主軸的轉(zhuǎn)速在 800-1000 轉(zhuǎn)/分,按機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)推薦的傳動(dòng)比合理取值范圍,取 V 帶的傳動(dòng)比 圖即可滿(mǎn)足電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與主軸的轉(zhuǎn)速相匹配。由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)綜臺(tái)考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸 、重量以及帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比,選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y100L。所選電動(dòng)機(jī)的額定功率 P=1.5kw滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速n=800r/min,總傳動(dòng)比適中,傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)較緊湊。Y100L-6主要參數(shù)如下表電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率/kw滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速/(r/min)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩質(zhì)量/kgY100L1.58002.02.0325.2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(shí)將棉稈從根部旋切拔出。在旋切過(guò)程中,提輥刀要對(duì)土壤和棉根進(jìn)行切削,同時(shí)由于提輥刀具的旋轉(zhuǎn)作用,還會(huì)將切削下的土壤向后拋送。另外,提輥式拔棉稈機(jī)械還要克服前進(jìn)阻力。因此,提輥式拔棉稈機(jī)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(jìn)滾阻功耗。1) 旋切功耗 (5-2)式中: 刃角;土壤與刀的滑動(dòng)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)102) 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(xiàn)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(xiàn)速度(m/s);M -每秒拋的土質(zhì)量(kg)。3)旋切部件前進(jìn)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(xiàng)阻力計(jì)算中,參數(shù)要根據(jù)實(shí)際工作地的土壤及機(jī)具條件確定。在提滾式拔棉稈機(jī)的工作過(guò)程中,提輥式拔棉稈的功耗大小主要由機(jī)具牽引速度、提輥直徑、耕深比和提輥轉(zhuǎn)速?zèng)Q定。通過(guò)計(jì)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(jìn)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?zhàn)鳂I(yè)效果與阻力消耗,并通過(guò)試驗(yàn)得出提滾直徑與耕深之比選擇1.2較為合適。在拖拉機(jī)牽引速度為4km/h的前提下,提輥轉(zhuǎn)速越高,拖拉機(jī)功率消耗越大;轉(zhuǎn)速越小,功率消耗越小,但是對(duì)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(yàn),選擇轉(zhuǎn)速為320 360r/min較為合適。作業(yè)幅寬為3m、前進(jìn)速度為4km/h以及提輥轉(zhuǎn)速為630r/min時(shí),計(jì)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(yùn)動(dòng)軌跡分析撥禾輪是臥式收割機(jī)割曬機(jī)及全喂入式聯(lián)合收割機(jī)的重要工作部件,其主要功能是: 在撥禾輪的轉(zhuǎn)動(dòng)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(jī)器按一定前進(jìn)速度做勻速運(yùn)動(dòng)外,還要繞其軸心以一定的角速度做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。其工作原理見(jiàn)圖 5-4 所示。圖 5-4 撥禾輪工作原理圖以撥禾輪軸心 對(duì)地面的投影點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn) O,以地面線(xiàn)沿前進(jìn)方向?yàn)?X 軸,以過(guò)原點(diǎn)向上垂線(xiàn)為 Y軸,建立坐標(biāo)系,且設(shè)撥板由水平位置開(kāi)始以角速度 逆向旋轉(zhuǎn),則壓板端點(diǎn) A 的坐標(biāo)方程為 (5-5) (5-6)式中: R撥禾輪半徑;撥禾輪角速度;機(jī)器前進(jìn)速度;t撥板由水平轉(zhuǎn)過(guò)的時(shí)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(xiàn)速度與機(jī)器前進(jìn)速度的比值) 1 時(shí),撥禾輪起不到應(yīng)有的功能; 當(dāng) 1 時(shí),撥板的運(yùn)動(dòng)軌跡為余擺線(xiàn),撥禾輪才具有前述的三條功能。不同 值時(shí)的撥板運(yùn)動(dòng)軌跡見(jiàn)圖 5-5 所示16。圖5-5 不同值時(shí)的撥禾輪運(yùn)動(dòng)軌跡5.4傳送帶的設(shè)計(jì)計(jì)算 其中確定傳送帶軸直徑為5cm,電機(jī)轉(zhuǎn)速為800r/min。傳送帶輪與電機(jī)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(zhǎng):C =2r=3.145=15.7cm線(xiàn)速度v=800c=80015.7=12560cm/min所以傳送帶運(yùn)行速度為=12560/6000=2.09m/s總 結(jié)棉花是主要的經(jīng)濟(jì)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(jìn)行再利用。這是我課題研究的動(dòng)機(jī)對(duì),搞好棉花秸稈的綜合利用,加快推進(jìn)棉花秸稈綜合利用,實(shí)現(xiàn)棉花秸稈的資源化和商品化,對(duì)國(guó)家促進(jìn)資源節(jié)約、環(huán)境保護(hù)和農(nóng)民增收具有的重大意義。所以說(shuō)棉花秸稈收獲裝備對(duì)實(shí)現(xiàn)棉花秸稈的資源化和商品化至為關(guān)。希望這個(gè)設(shè)計(jì)能真正實(shí)際運(yùn)用到棉稈收獲中。 這次的設(shè)計(jì)從選題到實(shí)現(xiàn),幾乎都是自己獨(dú)立完成的,這次畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我更加熟悉了從理論到實(shí)踐的跨越,從當(dāng)初的各處查閱圖書(shū)到實(shí)地考察調(diào)研記錄,都有很多值得回味的地方。通過(guò)本次設(shè)計(jì),我學(xué)會(huì)了如何對(duì)進(jìn)行合理分析。同時(shí),在本次設(shè)計(jì)過(guò)程中同時(shí)了解了如何編寫(xiě)技術(shù)文件和正確使用設(shè)計(jì)手冊(cè),也使我們對(duì)畫(huà)圖軟件的應(yīng)用能力有了很大提高,更培養(yǎng)了我們嚴(yán)肅認(rèn)真、一絲不茍和實(shí)事求是的學(xué)習(xí)和工作態(tài)度。致 謝本次設(shè)計(jì)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(jì)完成的整個(gè)過(guò)程中,遇到了很多問(wèn)題,李平老師都能及時(shí)給予細(xì)心及準(zhǔn)確的指導(dǎo),在設(shè)計(jì)思路出現(xiàn)混淆或錯(cuò)誤時(shí),用淺顯易懂的知識(shí)深度剖析,使我的設(shè)計(jì)思路清晰明朗,以免在設(shè)計(jì)過(guò)程中迷失方向,出現(xiàn)大的偏差。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中,老師都能一如既往的表現(xiàn)出高度負(fù)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(duì)李平老師表示誠(chéng)摯的感謝!感謝母校為我提供了學(xué)習(xí)機(jī)會(huì),使我的知識(shí)水平和認(rèn)知能力得以提高,同時(shí)為我們提供了良好的學(xué)習(xí)條件,在設(shè)計(jì)過(guò)程中難免會(huì)遇到課程中沒(méi)有學(xué)習(xí)到的知識(shí)點(diǎn),這時(shí),到塔里木大學(xué)圖書(shū)館便能找到想要的資料。感謝老師四年來(lái)對(duì)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(duì)我的關(guān)心與支持!經(jīng)過(guò)對(duì)自己設(shè)計(jì)的深入思考和研究,對(duì)本設(shè)計(jì)所涉及的知識(shí)有了更深刻地理解。我的設(shè)計(jì)的主要部件有機(jī)架、皮帶傳送裝置、滾軸、工作臺(tái),每一部分的設(shè)計(jì)都經(jīng)過(guò)了計(jì)算和驗(yàn)證,以及不斷地修改和改進(jìn)。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(jì)是對(duì)所學(xué)知識(shí)的一次大總結(jié),在設(shè)計(jì)之前,收集有關(guān)設(shè)計(jì)課題研究方面的資料、文獻(xiàn)是最為重要的。在設(shè)計(jì)工作開(kāi)始時(shí),只有對(duì)課題研究的內(nèi)容充分地了解,才會(huì)有設(shè)計(jì)目的和方向;所以收集、查閱有關(guān)文獻(xiàn)資料是必要的。畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的主要是培養(yǎng)我們運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)來(lái)分析和解決機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中所出現(xiàn)的一系列問(wèn)題。本次的設(shè)計(jì)是幾年來(lái)學(xué)習(xí)過(guò)程中涵蓋面最廣的一次設(shè)計(jì),它不僅體現(xiàn)了我們對(duì)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì),更重要的是對(duì)我們幾年來(lái)所學(xué)知識(shí)應(yīng)用到了實(shí)踐,使我明白了在今后設(shè)計(jì)過(guò)程中的一般步驟和方法??傊敬卧O(shè)計(jì)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(jì)能力有限,再加上實(shí)踐能力和經(jīng)驗(yàn)不足,設(shè)計(jì)中難免有不足之處。但通過(guò)設(shè)計(jì)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(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),我認(rèn)為這才是最重要的參考文獻(xiàn)1張佳喜,葉菲.我國(guó)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(jī)械化研究所,2011:3-202張永新,楊曉春.一種側(cè)置齒輪傳動(dòng)揭膜撥稈機(jī)P. :CN201742692U,2011-02-16.3曹樹(shù)紅.可伸縮式玉米撥禾裝置設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)分析J.山東理工大學(xué),2014:7-94胡凱,王吉奎,李斌,蔣蓓,丁雙雙,李天文.棉稈粉碎還田與殘膜回收聯(lián)合作業(yè)機(jī)研制與試驗(yàn)J.石河子大學(xué)機(jī)械電氣工程學(xué)院,2013:3-95李怡.棉稈起拔機(jī)關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究J.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士論文,2014:8-266郭振華,史建新,康秀生.提輥式拔棉稈阻力分析J.農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)械交通學(xué)院,2009:24-577趙東波.棉花拔稈清膜旋耕機(jī)研究設(shè)計(jì)J.昌吉州農(nóng)牧機(jī)械化技術(shù)推廣站,2010:6-858王吉奎,付威,王衛(wèi)兵,李斌.SMS-1500型秸稈粉碎與殘膜回收機(jī)的設(shè)計(jì)J.石河子大學(xué)機(jī)械電氣工程學(xué)院,2011:51-86 9趙海軍,史建新.殘膜回收工藝探討J.中國(guó)農(nóng)機(jī)化,2004:68-71.10劉文海,馬衛(wèi)星.淺議棉稈殘膜機(jī)械回收J(rèn).農(nóng)機(jī)化,2005:211王鋒德,燕曉輝,董世平,孫玉峰,王俊友.我國(guó)棉花秸稈收獲裝備及收儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)路線(xiàn)分析J.農(nóng)機(jī)化研究,2009,12:217-220.12崔相全,馬繼春,薦世春,王小瑜,曲萍.我國(guó)棉花棉稈收獲機(jī)械現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)J.農(nóng)業(yè)裝備與車(chē)輛工程,2011,11:4-6.13張佳喜,葉菲.我國(guó)棉花秸稈收獲裝備現(xiàn)狀分析J.農(nóng)機(jī)化研究,2011,08:241-24414陳明江,平英華,曲浩麗,陳永生.棉稈機(jī)械化收獲技術(shù)與裝備現(xiàn)狀及發(fā)展對(duì)策J.中國(guó)農(nóng)機(jī)化,2012,05:23-2615張愛(ài)民,禚冬玲,王振偉,李偉,劉凱凱.棉稈收獲機(jī)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向J.山東農(nóng)機(jī)化,2014,04:36-37.16楊樹(shù)川,楊術(shù)明,佘永衛(wèi).撥禾輪運(yùn)動(dòng)軌跡的計(jì)算機(jī)仿真J.寧夏大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院,2010:20-4518
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