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13 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)
青貯飼料收獲機(jī)的設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名 代山林
學(xué) 號 8031209136
所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院
專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動化
班 級 13-1
指導(dǎo)教師 李傳峰
日 期 2013.05
塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院制
前 言
玉米秸稈具有很高的利用價(jià)值。近年來,隨著畜牧業(yè)的快速發(fā)展,動物飼料短缺的問題日益嚴(yán)重,在冬季尤為嚴(yán)重。在我國農(nóng)村,玉米秸稈作為動物飼料有著悠久的歷史,但是玉米秸稈在進(jìn)行收獲時(shí)大多采用人工收獲,費(fèi)時(shí)費(fèi)力;機(jī)器收獲則多是將秸稈粉碎還田。目前市場上出現(xiàn)了一種玉米收獲機(jī),能夠?qū)⒔斩挿鬯榈耐瑫r(shí)送入集草車,這種方法固然便于收集,但運(yùn)貯作業(yè)費(fèi)工費(fèi)時(shí)。
本實(shí)用新型提供一種玉米收獲機(jī)的摘穗莖稈切碎復(fù)合裝置,包括摘穗棍,工作時(shí),穗莖兼收割臺將果穗摘下并將莖稈收集、切碎,然后,果穗經(jīng)果穗升運(yùn)器進(jìn)入果穗箱,碎玉米莖稈在碎莖稈拋送器的作用下被拋送至集草箱。
關(guān)鍵詞:穗莖兼收;摘穗裝置;切碎裝置
目錄
1緒論 1
1.1課題研究的目的和意義 1
1.2國內(nèi)玉米收獲機(jī)的研制狀況 1
1.3 國外玉米收獲機(jī)的研制狀況及趨勢 2
1.4現(xiàn)有玉米秸稈青貯機(jī)械收獲的方法 3
1.5 課題研究的主要內(nèi)容 5
2. 總體方案的設(shè)計(jì) 5
2.1設(shè)計(jì)的基本原理 5
2.2樣機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理 5
3 關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì) 6
3.1設(shè)計(jì)指標(biāo) 6
3.2摘穗輥設(shè)計(jì) 6
3.3滾筒刀的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8
4主要部件的選擇及強(qiáng)度校核 10
4.1 軸的設(shè)計(jì)與校核 10
4.2鍵的強(qiáng)度校核 13
4.3螺旋輸送器的計(jì)算 13
4.4 V帶的選擇 15
結(jié) 論 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課題研究的目的和意義
玉米是我國三大糧食作物之一,是僅次于小麥的主要糧食作物,是優(yōu)質(zhì)飼料和重要的工業(yè)原料,同時(shí)秸稈還是畜牧業(yè)的重要飼料。搞好玉米的生產(chǎn)加工和秸稈的綜合利用對農(nóng)業(yè)、農(nóng)民、農(nóng)村乃至整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展都具有重要意義。我國21各省、市、自治區(qū)都有玉米種植。種植面積、總產(chǎn)量僅次于美國,居世界第二位,玉米年產(chǎn)量達(dá)12029萬噸,約占世界玉米總產(chǎn)量的18%。玉米生產(chǎn)對工農(nóng)業(yè)的發(fā)展起著舉足輕重的作用。目前,我國的小麥?zhǔn)斋@已基本實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化,而玉米機(jī)收水平只有5%,成為玉米生產(chǎn)過程的瓶頸和難點(diǎn)。玉米生產(chǎn)機(jī)械化水平低嚴(yán)重影響了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化的整體水平,阻礙了農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的進(jìn)程。
造成玉米生產(chǎn)機(jī)械化水平低的主要原因,一是農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝不配套。采用一年兩作地區(qū)多采用套作種植,行距不相等,不便于機(jī)械作業(yè);二是現(xiàn)有玉米生產(chǎn)機(jī)型少,供農(nóng)民選擇的余地小,功能單一不能很好滿足不同用戶的需求。有的用戶需要滅茬、有的需要秸稈兼收、有的需要青儲等等;三是玉米生產(chǎn)機(jī)械特別是收獲機(jī)械造價(jià)高,利用率低,農(nóng)民一次性投資大,投資回收期長。此外,農(nóng)民焚燒秸稈問題一個(gè)重要的原因是沒有合適的穗莖兼收型玉米收獲機(jī),將玉米秸稈回收利用,用于畜牧飼料,減少對秸稈的焚燒造成的空氣污染。
玉米收獲機(jī)械化可以帶動玉米的產(chǎn)業(yè)化種植,減輕農(nóng)民勞動強(qiáng)度。而秸稈可以直接粉碎還田增加土壤的有機(jī)質(zhì)含量,或者秸稈回收用于飼料,為大力發(fā)展畜牧業(yè)提供豐富的飼料保障,有效地改善農(nóng)牧業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),使得畜牧業(yè)比重進(jìn)一步提高,農(nóng)牧業(yè)發(fā)展處于良性循環(huán),從而增加了農(nóng)民收入。避免秸稈焚燒帶來的資源浪費(fèi)和大氣污染,嚴(yán)重影響道路交通和民航的正常運(yùn)營。因此,結(jié)合我國國情和各種使用條件,研制一種新型穗莖兼收玉米聯(lián)合收獲機(jī)(即一次完成玉米果穗、莖稈的收獲)既適應(yīng)農(nóng)民傳統(tǒng)收獲玉米的習(xí)慣,又增加了莖稈青貯收獲,具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。
社會經(jīng)濟(jì)效益:把農(nóng)民和畜牧養(yǎng)殖戶從繁重的體力勞動中解放出來,一臺機(jī)械收獲效率每天可代替60個(gè)手工勞動者的作業(yè)效率,大大縮短了秋收秋種時(shí)間和養(yǎng)殖戶頭痛的飼料收集問題,還可帶動畜牧業(yè)的發(fā)展和第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
從根本上增加了農(nóng)民、機(jī)手和養(yǎng)殖專業(yè)戶的收入,解放了生產(chǎn)力,大大減輕了農(nóng)民的勞動強(qiáng)度,提高了廣大農(nóng)民的生存質(zhì)量,使農(nóng)民有更多的時(shí)間從事其它產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
環(huán)保效益,解決秸稈焚燒造成污染,確保高速公路、機(jī)場等公用設(shè)施的安全,利于保護(hù)環(huán)境。
1.2國內(nèi)玉米收獲機(jī)的研制狀況
我國玉米收獲機(jī)械研制起步晚,水平低,玉米機(jī)械化收經(jīng)歷了從引進(jìn)國外樣機(jī)試用、仿制、改進(jìn)到消化吸收、自行設(shè)計(jì)兩個(gè)階段,并取得了很好的成果。到目前為止,我國從事玉米收獲機(jī)研制生產(chǎn)的單位有60多家,已開發(fā)研制出的機(jī)型有60多個(gè)產(chǎn)品。從整體情況看,目前生產(chǎn)玉米聯(lián)合收獲機(jī)除懸掛式(背負(fù)式)外,大都處于樣機(jī)研制或試驗(yàn)階段。各種機(jī)型仍需不斷改進(jìn)和完善,到大規(guī)模投入生產(chǎn)應(yīng)用尚需一段時(shí)間。我國生產(chǎn)的玉米聯(lián)合收獲機(jī)按收獲工藝可分為兩種:摘穗—?jiǎng)兤ぁ胧占o稈粉碎還田(或收集);摘穗—果穗收集—莖稈粉碎還田(或收集)。玉米收獲工藝研制的機(jī)型有牽引式、懸掛式(背負(fù)式)、自走式和玉米割臺等四種機(jī)型。
國內(nèi)可實(shí)現(xiàn)果穗收獲、莖稈切碎一體化的技術(shù)已申報(bào)專利有很多,代表性的有:立式摘穗莖桿切碎裝置;在普通臥式摘穗輥式收獲機(jī)割臺下方安裝與摘穗輥平行的刀軸,在刀軸上安裝不同形式的切刀,通過動定刀配合、動動刀配合等方式實(shí)現(xiàn)玉米收獲、秸稈粉碎一體化技術(shù)兩種技術(shù)類型。但總體說來國內(nèi)的果穗收獲、莖稈切碎一體化的技術(shù)尚未成熟。我國玉米收獲機(jī)械化仍然存在著許多問題。首先表現(xiàn)在基礎(chǔ)部件研究不足,很多單位只是注重整機(jī)的研制開發(fā),從而造成眾多機(jī)型在收獲工藝和機(jī)構(gòu)參數(shù)上大同小異、重復(fù)制造。其次是產(chǎn)品的穩(wěn)定性、可靠性差,機(jī)器故障頻繁,從而造成玉米籽粒破碎率、果穗損失率高等問題。
我國目前從事玉米聯(lián)合收獲機(jī)研究和制造的單位有30多家,約20個(gè)產(chǎn)品,分為自走式、懸掛式、牽引式和谷物聯(lián)合收獲機(jī)配玉米割臺等四種形式,又分單行和多行。但各廠家的產(chǎn)量都不大,其主要原因就是如上所提到的機(jī)具的適應(yīng)性題、農(nóng)民的購買力和玉米收獲機(jī)的關(guān)鍵部件的可靠性等問題。因此必須加快對玉米聯(lián)合收獲機(jī)械化關(guān)鍵技術(shù)與裝備的研究,以加速玉米收獲機(jī)械化的進(jìn)程。在自動化程度方面,由于國產(chǎn)玉米收獲機(jī)以實(shí)用為主,主要考慮降低制造成本,對自動化要求不高,因此明顯落后于國外產(chǎn)品。目前,在已研制的機(jī)型中還有可靠性差、效率低、對作物的不同行距適應(yīng)能力不強(qiáng)等問題,個(gè)別機(jī)型的損失率和破碎率還有待進(jìn)一步降低。
國內(nèi)近期玉米收獲機(jī)械仍以價(jià)格較低的懸掛式機(jī)型為主,適應(yīng)多種行距的玉米收獲機(jī)具將會隨著技術(shù)的不斷完善迅速占領(lǐng)市場。穗莖兼收型玉米聯(lián)合收獲機(jī),可以實(shí)現(xiàn)莖稈資源的回收利用,將是玉米聯(lián)合收獲機(jī)近期研究、開發(fā)的重點(diǎn),以適應(yīng)畜牧業(yè)發(fā)展的要求,在畜牧業(yè)發(fā)展就快的地區(qū),這種機(jī)型有較好的發(fā)展前景,預(yù)計(jì)未來幾年將會出現(xiàn)比較實(shí)用的暢銷機(jī)型。
1.3 國外玉米收獲機(jī)的研制狀況及趨勢
目前國外玉米收獲機(jī)的研究與生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)成熟,目前在美國、德國、烏克蘭、俄羅斯等西方國家的玉米收獲(包括籽粒和秸稈青貯)已基本實(shí)現(xiàn)了全部機(jī)械化作業(yè)。國外多采用一年一作的種植方式,玉米收獲時(shí)含水率低,主要采用玉米摘穗直接脫粒的收獲工藝。如美國的Johndeere公司、Case公司、德國的Mengle公司、道依茨公司生產(chǎn)的玉米聯(lián)合收獲機(jī),絕大部分是在小麥聯(lián)合收獲機(jī)上換裝玉米割臺,并通過調(diào)節(jié)脫粒滾筒的轉(zhuǎn)速和脫粒間隙進(jìn)行玉米的收獲。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)特點(diǎn):
(1)在保證良好性能的前提下,向高效、大型、大功率、大割幅、大喂入量和高速發(fā)展。喂入量已由一般的5~6千克/秒發(fā)展到10~12千克/秒所配發(fā)動機(jī)的功率最大到243千瓦,正在研發(fā)的有276千瓦;割臺最大割幅已超過9米。配谷物聯(lián)合收割機(jī)的玉米割臺由收割4~6行發(fā)展到收割8行。發(fā)動機(jī)功率為19千瓦。最高作業(yè)速度超過3.6千米/小時(shí)?! ?
(2)向擴(kuò)大機(jī)器的通用性和提高適應(yīng)性發(fā)展。除發(fā)展多種專用割臺(大豆、玉米、向日葵、水稻或捋穗型割臺)外,同一臺機(jī)器還可配不同割幅的割臺以適應(yīng)不同作物和不同單產(chǎn)的需要;改進(jìn)機(jī)體結(jié)構(gòu)(如收割臺的仿型機(jī)構(gòu)、清糧室的自動調(diào)平裝置等),使其更好地適應(yīng)不同作物和傾斜地面;行走裝置配置多種寬度的輪胎、履帶,以提高工作的適應(yīng)能力。
(3)對保持收獲中低損失率、高清潔度的主要工作部件的研究更為深入新型脫粒分離裝置的研究,以提高生產(chǎn)率,減少谷粒損失為目標(biāo),是現(xiàn)代玉米聯(lián)合收割機(jī)最主要的發(fā)展趨勢。在傳統(tǒng)的紋桿切流滾筒及鍵式逐鎬器的脫粒分離裝置之后,雙滾筒橫置的軸流式結(jié)構(gòu)廣為應(yīng)用,繼而又研制了單滾筒或雙滾筒縱置的軸流式脫粒分離結(jié)構(gòu),大大提高了脫粒率。
(4)新材料和先進(jìn)制造技術(shù)的廣泛應(yīng)用使產(chǎn)品性能更好,可靠性更高將玉米聯(lián)合收割機(jī)機(jī)架、割臺體加大壁厚或加強(qiáng)骨架,用大直徑薄壁鋼管作軸,紋桿進(jìn)行表面硬化處理;各種聯(lián)合收割機(jī)在易堵塞的部件上設(shè)置各種快速切離的安全裝置,傳動膠帶采用新的結(jié)構(gòu)和材料;切割裝置都進(jìn)行8小時(shí)以上磨合試驗(yàn)和升溫運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn);重要工作部件裝機(jī)前的磨合試驗(yàn)或試運(yùn)轉(zhuǎn),嚴(yán)格保證體系。
(5)廣泛應(yīng)用機(jī)電一體化和自動化技術(shù),向舒適性、使用安全性、操作方便性方向發(fā)展為改善駕駛員工作條件,普遍裝有現(xiàn)代化的密閉駕駛室以隔熱、隔噪音;轉(zhuǎn)動部件轉(zhuǎn)速、收割機(jī)切割高度、谷物損失量、糧箱填充量、排草堵塞等配有信息顯示;自控裝置包括自動對行、割茬高度自動調(diào)節(jié),自動控制車速,自動停車等;安全生產(chǎn)的警報(bào)輸出和互鎖補(bǔ)償系統(tǒng)有故障警報(bào)、信號報(bào)警或語音報(bào)警、啟動耳鎖、單柄操作互鎖、運(yùn)輸與收獲互鎖等功能。
(6)向智能化收獲機(jī)發(fā)展集全球衛(wèi)星定位系統(tǒng),地理信息系統(tǒng)和遙感系統(tǒng)于一身的"精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)"技術(shù)在智能化玉米收割機(jī)上的應(yīng)用是當(dāng)今收獲機(jī)械化最新、最重要的技術(shù)發(fā)展。通過以上的比較不難發(fā)現(xiàn),我國的玉米聯(lián)合收獲機(jī)械的現(xiàn)狀跟國外一些先進(jìn)技術(shù)相比還有相當(dāng)大的差距,我國的科研人員在機(jī)器的制造質(zhì)量和可靠性、發(fā)展模式及如何使農(nóng)藝和農(nóng)機(jī)相結(jié)合等科研課題上,應(yīng)該有很大的發(fā)展空間。
1.4現(xiàn)有玉米秸稈青貯機(jī)械收獲的方法
現(xiàn)有玉米秸稈青貯機(jī)械收獲的方法有 5 種:
(1)整稈側(cè)后輸送鋪放。撥禾輪把秸稈撥向割臺扶持切割秸稈后,秸稈由輸送鏈輸送到機(jī)組一側(cè)或側(cè)后方鋪放。玉米果穗需要人工提前摘穗或者鋪放后摘穗,秸稈收集后利用鍘草機(jī)粉碎,然后進(jìn)行青貯或飼喂。
圖1-1 4G-2.2C 型玉米收獲機(jī) 圖1-2 4YZQ-4 自走式穗莖兼收玉米收獲機(jī)
(2)運(yùn)輸車伴行飼草收集。玉米果穗由聯(lián)合收獲機(jī)或人工收獲,秸稈分別由聯(lián)合收獲機(jī)的粉碎裝置和秸稈切碎回收機(jī)(青貯機(jī))粉碎后拋送到伴行的運(yùn)輸車上。代表機(jī)型有山東海山集團(tuán)的 4YZQ-4 自走式莖穗兼收玉米收獲機(jī)(圖1.2)、石家莊中州機(jī)械制造有限公司的 4JQHSJ-170 型秸稈切碎回收機(jī)等。
圖1-3 MR-810 細(xì)斷型玉米青貯收獲機(jī) 圖1-4 穗莖兼收型玉米聯(lián)合收獲機(jī)
(3)穗莖兼收玉米聯(lián)合收獲。背負(fù)式或自走式玉米收獲機(jī)收獲玉米時(shí),將秸稈切碎回收到集草箱,集滿后再卸到運(yùn)輸車上。代表機(jī)型有山東向農(nóng)公司生產(chǎn)的穗莖兼收玉米聯(lián)合收獲等。
圖1-5 XDNZ-2600 型自走式玉米青(黃)貯飼草料收獲機(jī)
(4)青(黃)貯飼草料收獲。采用仿形浮動雙圓盤立式割臺,將玉米整株(果穗和秸稈)粉碎后拋送到運(yùn)輸車上。這種方法作業(yè)效率高,但收集的飼草料不易保存,整機(jī)價(jià)格昂貴。代表機(jī)型如現(xiàn)代農(nóng)裝北方(北京)農(nóng)業(yè)機(jī)械有限公司生產(chǎn)的 XDNZ-2600 型自走式玉米青貯飼料收割機(jī)。
圖1-6 4JQHSJ-170 型秸稈切碎回收機(jī)
(5)秸稈青貯打捆聯(lián)合收獲。玉米秸稈由青貯機(jī)收獲粉碎,然后拋送至后方的集草箱,集草箱下方有打捆裝置,將飼草打成圓捆后用塑網(wǎng)或麻繩捆扎。代表機(jī)型有日本 STAR 公司生產(chǎn)的 MR-810 細(xì)斷型玉米青貯收獲機(jī)。
1.5 課題研究的主要內(nèi)容
在我國小麥玉米一年兩熟地區(qū),隨著工業(yè)燃料的發(fā)展,昔日作為農(nóng)村主要燃料的秸稈成了田間焚燒污染空氣的廢物,而迅速發(fā)展的畜牧業(yè)又需要大量的飼料。因此研制新型穗莖兼收型玉米收獲機(jī)具有重要的意義。
本實(shí)用新型提供一種玉米收獲機(jī)的摘穗莖稈切碎復(fù)合裝置,包括摘穗棍,工作時(shí),穗莖兼收割臺將果穗摘下并將莖稈收集、切碎,然后,果穗經(jīng)果穗升運(yùn)器進(jìn)入果穗箱,碎玉米莖稈在碎莖稈拋送器的作用下被拋送至集草箱。
2總體方案的設(shè)計(jì)
2.1設(shè)計(jì)的基本原理
本設(shè)計(jì)以現(xiàn)有玉米收獲和飼草青貯機(jī)械化技術(shù)為基礎(chǔ),對各個(gè)工作單元進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)和優(yōu)化組合,在收獲玉米果穗的同時(shí),可完成玉米莖桿的收集、切碎、拋送作業(yè),實(shí)現(xiàn)功能集成和運(yùn)動相位的準(zhǔn)確耦合。
2.2樣機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理
(1)樣機(jī)結(jié)構(gòu)
青貯玉米收獲機(jī)主要由穗莖兼收割臺、碎莖稈拋送器、喂料裝置等組成。其結(jié)構(gòu)圖(1-1):
圖1-1
(2)工作原理
工作時(shí),穗莖兼收割臺將果穗摘下并將莖桿收集、切碎。然后,果穗經(jīng)果穗升運(yùn)器進(jìn)入果穗箱,碎玉米莖桿在碎莖稈拋送器的作用下被拋送至集草箱。集草箱內(nèi)的穗莖稈由喂料裝置喂人打捆裝置成捆室,并在打捆裝置壓縮輥的作用下,將其卷壓成園捆,最后,由繞繩機(jī)構(gòu)對曹捆繞繩。
3關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)
3.1設(shè)計(jì)指標(biāo)
要求秸稈切碎長度<3cm
3.2摘穗輥設(shè)計(jì)
(1)輥型的設(shè)計(jì)
摘穗輥分為立式和臥式兩種,臥室摘穗輥分為前中后三段,前端為導(dǎo)流錐,是帶有螺旋凸棱的錐體,作用是將秸稈引導(dǎo)進(jìn)入兩摘穗輥間的間隙,中段為摘穗段,摘穗段主要有兩種結(jié)構(gòu),一種是在輥體上帶有螺旋狀凸棱,一種是單螺旋摘穗輥。摘穗輥的后段為強(qiáng)拉段,作用是將玉米秸稈的梢部和在摘穗過程成被拉斷的秸稈強(qiáng)行拉出摘穗輥,以防堵塞。帶有螺旋狀凸棱摘穗輥的簡圖見圖3-1。
圖3-1 多螺旋凸棱的摘穗輥
根據(jù)有關(guān)資料顯示圖3-1所示的多螺旋摘穗輥摘穗性能比單螺旋輥型好,因此本設(shè)計(jì)采用的是多螺旋臥式摘穗輥。
(2)摘穗輥性能參數(shù)的確定
摘穗輥式玉米割臺配置方式為縱向傾斜,前低后高,軸線與水平線夾35~40.兩輥的軸線基本平行。
為減小果穗損傷和損失,摘穗輥直徑應(yīng)較小,摘穗輥直徑一般為40mm~l00mm,因此采用50mm。同樣為了減少果穗的損傷和籽粒的損失,應(yīng)減少果穗在摘穗輥上停留的時(shí)間,因此兩個(gè)摘穗輥有一個(gè)高度差,外側(cè)摘穗輥要高于內(nèi)側(cè)摘穗輥,這個(gè)高度差一般為35mm。外側(cè)摘穗輥軸線高于內(nèi)側(cè)摘穗輥,一般摘穗輥?zhàn)畹忘c(diǎn)應(yīng)在一個(gè)水平面上,但實(shí)際作業(yè)中倒流錐的功能與長度的關(guān)聯(lián)程度不大,因此兩摘穗輥總長均取1100mm。摘穗輥線速度v是保證摘穗輥正常工作的重要因素。當(dāng)v小于2.5m/s時(shí),由于摘穗輥與秸稈之問產(chǎn)生打滑,容易造成堵塞。當(dāng)線速度過高時(shí),將是果穗和摘穗輥?zhàn)矒袅υ龃螅肼淞<觿?。臥式摘穗輥水平配置傾角為35~40時(shí),其頂圓線速度為3.3m/s~3.8m/s,考慮到果穗損失采用3.5m/s。摘穗輥的轉(zhuǎn)速一般為600~820r/mi n,當(dāng)摘穗輥頂圓線速度為3.5m/s時(shí),摘穗輥的轉(zhuǎn)速為
(3-1)
可見轉(zhuǎn)速在許可范圍內(nèi)。摘穗輥之間的間隙也是影響摘穗性能的因素,兩摘穗輥之間的問隙較秸稈直徑小,約為秸稈直徑的30%~50%。玉米秸稈平均直徑為25mm,間隙約為7.5mm~12.5mm,調(diào)節(jié)摘穗輥前端的軸承可以調(diào)節(jié)間隙。
(3)摘穗輥各部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
摘穗輥分為前后兩部分,前部為導(dǎo)流錐,后部是摘穗段和強(qiáng)拉段,在軸上裝有軸承,軸承安裝在軸承座上,軸承座安裝在機(jī)架上,并且可通過調(diào)節(jié)軸承座與機(jī)架的間距來改變兩個(gè)摘穗輥之間的間隙。后段為強(qiáng)拉段,主要作用是將秸稈的末梢和摘穗中拉斷的秸稈強(qiáng)行拉出以防堵塞。強(qiáng)拉段上是與軸線平行的凸棱,為了加強(qiáng)拉引和喂入效果,強(qiáng)拉段采用五棱式。
①導(dǎo)流錐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
內(nèi)外側(cè)摘穗管導(dǎo)流錐的長度均取100mm,表面凸棱寬度為10mm,高度為5mm,螺距取42mm。導(dǎo)流錐如圖3-2所示。
圖3-2導(dǎo)流錐簡圖
②摘穗輥中段的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
摘穗輥的中段為主要摘穗?yún)^(qū)域,其表面有螺旋狀凸棱,且兩個(gè)棍子的螺旋方向相反,并且交錯(cuò)配置。中段長度一般為500mm~1000mm,螺距一般為160~170mm。為了保證摘穗質(zhì)量中段長度取900mm。
③摘穗輥強(qiáng)拉段的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
強(qiáng)拉段長度一般為120~320mm,強(qiáng)拉段表面有與軸線平行的凸棱,主要有雙長六棱,雙短八棱式和單長六棱式。因摘穗輥?zhàn)鳂I(yè)中同時(shí)也是切碎滾筒的喂入輥,因此為加強(qiáng)喂入效果,強(qiáng)拉段長度取150mm。
④調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
兩摘穗輥之間的間隙應(yīng)可調(diào),以適應(yīng)不同的玉米種植情況,并且摘穗輥前端需要支撐,同時(shí)摘穗輥工作中是高速旋轉(zhuǎn)的,在連接導(dǎo)流錐和摘穗輥后段的軸上安裝雙列軸承來支撐摘穗輥,因摘穗輥軸向力主要由變速箱內(nèi)圓錐輥?zhàn)虞S承承受,此處軸承主要受徑向力,因此此處采用雙列深溝球軸承安裝在軸承座上嗎,軸承座有凸臺,凸臺上有圓柱銷安裝孔,以便于軸承座安裝在機(jī)架上,通過調(diào)節(jié)機(jī)架上的螺母,可以實(shí)現(xiàn)對摘穗輥間隙的調(diào)整。
3.3滾筒刀的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
(1)滾筒刀性能參數(shù)的確定
滾筒刀裝有3把動刀,且有一定的滑切角。摘穗輥線速度為3.5m/s,秸稈切碎長度叢3cm,刀的轉(zhuǎn)速為
(3-2)
經(jīng)計(jì)算得
根據(jù)實(shí)驗(yàn)資料統(tǒng)計(jì),在無支撐狀態(tài)下完全切斷單根、兩根、三根玉米秸稈的切斷速度分別為10.3m/s、13.6m/s、15.8m/s,由于田間切割玉米秸稈有單根、兩根甚至三根,取刀的線速度為15.8m/s,采用滑切方法可以降低約4.34m/s,則滾筒刀頂圓線速度為11.5m/s。滾筒刀動刀刃運(yùn)動軌跡為圓柱形,則頂圓直徑為
(3-3)
(2)滾筒刀各部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
由于滾筒刀是進(jìn)行切碎的,所以是主要的裝置。其結(jié)構(gòu)設(shè)置如下
圖3-3 滾筒刀的簡圖
3.4動刀的設(shè)計(jì)
動刀采用直刃平板刀,為了使動刀的穩(wěn)定性更加可靠,動刀安裝在動刀托板上,動刀托板安裝在動刀盤上,以減小工作過程中動刀的變形。動刀安裝后應(yīng)保持平整所以兩者均采用螺釘連接,動刀長度經(jīng)計(jì)算得為420mm,厚度為10mm,切碎秸稈要求動刀刃的運(yùn)動軌跡必須為圓柱狀,因此動刀安裝后應(yīng)進(jìn)行圓整。其簡圖如圖3-4。
圖3-4動刀結(jié)構(gòu)簡圖
3.5割斷刀的設(shè)計(jì)
割斷刀安裝在動刀軸的最前端,作用是將玉米秸稈割斷,以利于后面秸稈的切碎。割斷刀分為刀片和刀架兩部分,在刀架上共裝有3把刀片,刀刃為扇葉狀,其圖如3-5。
圖3-5 割斷刀簡圖
4主要部件的選擇及強(qiáng)度校核
4.1 軸的設(shè)計(jì)與校核
(1)動刀軸的設(shè)計(jì)
動刀軸由聯(lián)軸器傳入動力,功率P=2.5kw,轉(zhuǎn)速為n=1000r/min,軸上安裝有軸承、動刀盤、外殼和割斷刀。
①估算軸徑取C=112(假設(shè)材料為45鋼)
(3-4)
②各部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
軸前端安裝割斷刀,刀架左向定位用軸肩,軸肩高度取2.5mm,刀架內(nèi)徑為25mm,則左側(cè)軸徑為30mm。選用軸承的內(nèi)徑為30mm,定位為軸肩,軸肩高度取2.5mm,則兩軸承定位處軸徑為35mm。內(nèi)外側(cè)動刀盤定位為軸肩,軸肩高度為2.5mm,則定位處軸徑為40mm。中間動刀盤定位為緊定螺釘,螺釘型號為M8。動刀軸與變速箱通過套筒聯(lián)軸器連接,連接段為方形,長度為50mm。
③結(jié)構(gòu)簡圖如下圖所示
(2)動刀軸的校核
軸的疲勞強(qiáng)度校核是在軸的結(jié)構(gòu)尺寸確定之后進(jìn)行的,目的是校驗(yàn)軸對疲勞損壞的抵抗能力,方法是校核危險(xiǎn)截面的疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)S。軸的疲勞強(qiáng)度校核是根據(jù)作用在軸上的最大載荷來計(jì)算的。危險(xiǎn)截面的位置應(yīng)是受力較大、截面較小及應(yīng)力集中較嚴(yán)重即實(shí)際應(yīng)力較大的若干截面。其安全系數(shù)公式如下:
(4-1)
軸的材料為45鋼,經(jīng)調(diào)質(zhì)處理,其。
左端接割斷刀出所受的力 (4-2)
(4-3)
為工作情況系數(shù),取=1.2 =2751.59N
右端連接套筒聯(lián)軸器所受的力 =1.2 (4-4)
(4-5)
為工作情況系數(shù),取=1.2 =859.87N
計(jì)算支撐反力
水平面反力 (794-19)- 173-633=0 (4-6)
=916.03N
-- +=0 (4-7)
=975.69N
垂直面反力 --=0 (4-8)
-=0 (4-9)
===713.56N
各個(gè)軸段的彎矩
軸前端==743.93N.m 如圖所示
軸后端==125.4 N.m
軸受轉(zhuǎn)矩 =9.55×10 =23875N.mm
許用應(yīng)力值 用查表法得:[]=95Mpa
[]=55Mpa
應(yīng)力校正系數(shù) = =0.58
當(dāng)量轉(zhuǎn)矩 =0.58×23875 =13847.5 N.mm
當(dāng)量彎矩
= (4-10)
= =13867.47N.mm
= (4-11)
= =11247.64N.mm
校核軸徑
軸徑 = (4-12)
=16.23<35mm
= (4-13)
=17.14<35mm
結(jié)論:此軸是傳動軸中受力最大的軸,其安全性能影響整個(gè)機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn),所以必須對其進(jìn)行校核,經(jīng)檢驗(yàn)其合格。
軸的受力圖
4.2鍵的強(qiáng)度校核
校核鍵的強(qiáng)度應(yīng)滿足下列條件:
= (4-14)
(4-15)
其中,——鍵聯(lián)接的許用擠壓應(yīng)力 ;
——鍵聯(lián)接的許用剪應(yīng)力 ;
——鍵聯(lián)接的擠壓應(yīng)力 ;
——鍵聯(lián)接的剪應(yīng)力 ;
——轉(zhuǎn)矩N.mm;
——軸的直徑 mm;
——鍵的寬度 mm;
——鍵的高度 mm;
——鍵的工作長度 mm , 對于A型鍵,;
——鍵與輪轂的接觸高度 mm,對于平鍵,;
鍵的尺寸為:, ,,;
則=;
;
結(jié)論:鍵的強(qiáng)度足夠
4.3螺旋輸送器的計(jì)算
本設(shè)計(jì)的輸送機(jī)構(gòu)采用螺旋桿機(jī)構(gòu),螺旋桿輸送的優(yōu)點(diǎn)在于不會出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。
取輸送器的轉(zhuǎn)速,輸送器需用功率
(4-16)
式中:—輸送器長度,m
—秸稈阻力系數(shù),
—傾斜安裝高度,
— 輸送效率,0.3
則:
初選螺旋直徑=150mm
螺旋線高度=210mm
螺距=380mm
根據(jù)設(shè)計(jì)需求螺旋桿的桿直徑為=50mm
= (4-17)
(4-18)
(4-19)
(4-20)
(4-21)
(4-22)
由螺旋桿的截面尺寸計(jì)算抗扭截面系數(shù),
(4-23)
(4-24)
軸使用時(shí)的最大扭矩:() (4-25)
軸的最大剪應(yīng)力為: (4-26)
max<, 所以軸滿足強(qiáng)度要求。
4.4 V帶的選擇
該帶是用來傳遞拖拉機(jī)動力所輸出的功率。因此,其必須能夠有足夠的強(qiáng)度來承受傳授中的動力。由拖拉機(jī)動力輸出軸傳到皮帶上的功率
(4-27)
式中: ——傳遞到皮帶上的功率()
——拖拉機(jī)的功率()
——帶輪的傳遞效率
——軸承的傳遞效率
經(jīng)過查閱相關(guān)文獻(xiàn)和已知可得數(shù)據(jù):
過計(jì)算得到從拖拉機(jī)動力輸出軸傳遞出的功率到傳遞皮帶上功率為。由此可以選取合適的皮帶來完成動力的傳遞。
查閱相關(guān)文獻(xiàn),根據(jù)V帶傳動的設(shè)計(jì)方法和步驟可知可以通過皮帶傳遞的功率和皮帶輪的轉(zhuǎn)速來確定皮帶。皮帶傳遞的功率為,皮帶輪轉(zhuǎn)速為800r/min,根據(jù)V帶傳動的設(shè)計(jì)方法和步驟可以選出皮帶的型號,最終型號確定為普通V帶的A型帶。其參數(shù)如表4-1所示。
表4-1普通V帶A型帶參數(shù)
帶型
節(jié)寬
頂寬
高度
單位帶長質(zhì)量
普通V帶A型帶
11.0
13.0
8.0
0.1
總 結(jié)
畢業(yè)論文是本科學(xué)習(xí)階段一次非常難得的理論與實(shí)際相結(jié)合的機(jī)會,在設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)該看到的問題:
(1)該機(jī)以玉米為對象而設(shè)計(jì)的,所以其應(yīng)用范圍有局限性,需改進(jìn)。
(2)本設(shè)計(jì)采用拖拉機(jī)為源動力,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,理論上達(dá)到了達(dá)到了摘穗并對穗桿進(jìn)行分節(jié)收獲,由于沒有實(shí)際檢驗(yàn),實(shí)際的可行性程度還不能確定,有待改進(jìn)。
雖然畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容繁多,過程繁瑣但我的收獲卻更加豐富。各種系統(tǒng)的適用條件,各種設(shè)備的選用標(biāo)準(zhǔn),各種構(gòu)件的安裝方式,我都是隨著設(shè)計(jì)的不斷深入而不斷熟悉并學(xué)會應(yīng)用的。和老師的溝通交流更使我對設(shè)計(jì)有了新的認(rèn)識也對自己提出了新的要求。在設(shè)計(jì)過程中確實(shí)遇見一些問題,通過老師的講解,自己翻閱了大量資料,都得到了解決。
致 謝
這次畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠得以順利完成,并非我一人之功勞,是在所有指導(dǎo)過我的老師的教育下,同學(xué)的幫助下完成的。在這里,我要給他們表示我最真誠的謝意,是他們不僅讓我完成了設(shè)計(jì),還讓我學(xué)到了許多書本上都學(xué)不到的東西,同時(shí)也給我提供了充足完備的學(xué)習(xí)條件和寶貴的交流機(jī)會,真是受益匪淺。在這里,我最想把我的感謝獻(xiàn)給我尊敬的李傳峰老師,從課題的選定到設(shè)計(jì)的順利完成,都是由您熱情指導(dǎo)和點(diǎn)撥的,是您的潛移默化讓我對設(shè)計(jì)有了全新的認(rèn)識??梢哉f沒有您的幫助,我的設(shè)計(jì)是沒有辦法很好完成的。您的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)對我產(chǎn)生了很大的影響,這對我是一種很好的熏陶,對我以后的學(xué)習(xí)和生活都有很大的幫助。
在這里我要感謝所有教授過我課程的老師們,沒有你們的悉心教導(dǎo),沒有你們傳授給我的知識,還有你們的躬親示范,我也不會在大學(xué)中順利的成長。
再次,我還要感謝我的同學(xué),在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中我得到了他們無私的幫助,以及許多啟發(fā)性的指導(dǎo)和建議。在此向所有支持、關(guān)心、幫助我的人表示由衷的感謝!我們一起走過了大學(xué)這個(gè)人生最美好的季節(jié),并建立了深厚的友誼,也許以后我們不會再見面,但我會永遠(yuǎn)記得你們,祝你們永遠(yuǎn)健康、幸福!
大學(xué)四年學(xué)習(xí)時(shí)光已經(jīng)接近尾聲,在此我還想對我的母校表達(dá)我由衷的謝意。感謝我的母校塔里木大學(xué)給了我在大學(xué)的本科四年深造機(jī)會,讓我能繼續(xù)學(xué)習(xí)和提高。塔里木大學(xué)四季如歌的校園,美麗如詩的風(fēng)景都深深的留在了我的記憶里。四年珍貴的學(xué)習(xí)期間,讓我的知識體系更加完善,思想觀念更加成熟,整體素質(zhì)得到了極大的鍛煉?!白詮?qiáng)不息,求真務(wù)實(shí)”的校訓(xùn)我將銘記于心,在未來的學(xué)習(xí)和工作中躬身踐行。
最后,祝愿各位老師身體健康,工作順利!
參 考 文 獻(xiàn)
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