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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?xì)怏w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(xiàn) 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(xiàn) 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(jìn)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(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(jìn)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(xiàn) 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 2 劉文海 馬衛(wèi)星 淺議棉稈殘膜機械回收 J 農(nóng)機化 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 張國忠 周勇 周明 我國棉柴機械收獲技術(shù)現(xiàn)狀綜述 J 農(nóng)機化研究 2009 05 1 5 5 王鋒德 燕曉輝 董世平 孫玉峰 王俊友 我國棉花秸稈收獲裝備及收儲運技術(shù)路線分析 J 農(nóng)機化研究 2009 12 217 220 6 崔相全 馬繼春 薦世春 王小瑜 曲萍 我國棉花棉稈收獲機械現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 J 農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程 2011 11 4 6 7 張佳喜 葉菲 我國棉花秸稈收獲裝備現(xiàn)狀分析 J 農(nóng)機化研究 2011 08 241 244 8 陳明江 平英華 曲浩麗 陳永生 棉稈機械化收獲技術(shù)與裝備現(xiàn)狀及發(fā)展對策 J 中國農(nóng)機化 2012 05 23 26 9 張愛民 禚冬玲 王振偉 李偉 劉凱凱 棉稈收獲機的研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向 J 山東農(nóng)機化 2014 04 36 37 10 孟培興 自走式棉柴收獲機 P 河北 CN201378948 2010 01 13 11 花俊國 浮壓雙鏈夾持式拔棉稈機的研究 J 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報 2006 05 549 552 12 張鳳元 高金庫 原重現(xiàn) 棉柴收獲機設(shè)計與研究 J 糧油加工與食品機械 1993 04 14 17 13 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 14 唐遵峰 韓增德 甘幫興 包春林 郝付平 不對行棉稈拔取收獲臺設(shè)計與試驗 J 農(nóng)業(yè)機械學(xué)報 2010 10 80 85 15 黃新平 棉稈粉碎收獲機的設(shè)計 J 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報 2003 04 136 138 16 坎雜 李景彬 朱江麗 棉稈粉碎收獲機的研制 J 農(nóng)機化研究 2005 06 120 121 17 郭玉富 同步驅(qū)動棉花秸稈收獲機 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 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(dá)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(dá)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(dá)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 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(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(jìn)行仔細(xì) 的修改 3 畢業(yè)設(shè)計說明書不全 缺少計算和參考文獻(xiàn) 后期需要繼續(xù)完成 指導(dǎo)教師意見 課題進(jìn)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(fù)責(zé)人簽名 年 月 日 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(xì)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(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(xiàn)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?xì)怏w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(yán)重 通過對殘膜回收機田間作業(yè)情況進(jìn) 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(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 3 因而無論是進(jìn)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(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(jìn) 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(jìn) 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 2 r 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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(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)棉稈的隨帶問題 拔稈齒 輥后方加撥稈條 參考文獻(xiàn) 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 3 曹樹紅 可伸縮式玉米撥禾裝置設(shè)計與實驗分析 J 山東理工大學(xué) 2014 7 9 4 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)機研制與 試驗 J 石河子大學(xué)機械電氣工程學(xué)院 2013 3 9 5 李怡 棉稈起拔機關(guān)鍵部件設(shè)計與實驗研究 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 54 6 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)機械交通學(xué)院 2009 24 57 7 趙東波 棉花拔稈清膜旋耕機研究設(shè)計 J 昌吉州 農(nóng)牧機械化技術(shù)推廣站 2010 6 85 8 王吉奎 付威 王衛(wèi)兵 李斌 SMS 1500 型秸稈 粉碎與殘膜回收機的設(shè)計 J 石河子大學(xué)機械 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 中國農(nóng)機 化 2004 68 71 10 劉文海 馬衛(wèi)星 淺議棉稈殘膜機械回收 J 農(nóng)機化 2005 2 11 王鋒德 燕曉輝 董世平 孫玉峰 王俊友 我國棉 花秸稈收獲裝備及收儲運技術(shù)路線分析 J 農(nóng) 機化研究 2009 12 217 220 12 崔相全 馬繼春 薦世春 王小瑜 曲萍 我國棉花 棉稈收獲機械現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 J 農(nóng)業(yè)裝備與 車輛工程 2011 11 4 6 13 張佳喜 葉菲 我國棉花秸稈收獲裝備現(xiàn)狀分析 J 農(nóng)機化研究 2011 08 241 244 14 陳明江 平英華 曲浩麗 陳永生 棉稈機械化收獲 技術(shù)與裝備現(xiàn)狀及發(fā)展對策 J 中國農(nóng)機化 2012 05 23 26 15 張愛民 禚冬玲 王振偉 李偉 劉凱凱 棉稈收獲 機的研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向 J 山東農(nóng)機化 2014 04 36 37 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(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 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(jìn) 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(jìn)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(yán)重 通過對殘膜回收機田間作業(yè)情況進(jìn)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(yán)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?xì)怏w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(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(jìn)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(jìn)行優(yōu)化 在 ADAMS 軟件中對棉稈 樣機的提拔輸送裝置進(jìn)行建模 以優(yōu)化參數(shù)對莖稈的運動進(jìn)行仿真試驗 并對莖稈的 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(jìn)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(jìn)行運動仿真 五 工作方案及進(jìn)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(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(jìn)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(xiàn) 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 2 劉文海 馬衛(wèi)星 淺議棉稈殘膜機械回收 J 農(nóng)機化 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 張國忠 周勇 周明 我國棉柴機械收獲技術(shù)現(xiàn)狀綜述 J 農(nóng)機化研究 2009 05 1 5 5 王鋒德 燕曉輝 董世平 孫玉峰 王俊友 我國棉花秸稈收獲裝備及收儲運技術(shù)路線分析 J 農(nóng) 機化研究 2009 12 217 220 6 崔相全 馬繼春 薦世春 王小瑜 曲萍 我國棉花棉稈收獲機械現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 J 農(nóng)業(yè)裝備與 車輛工程 2011 11 4 6 7 張佳喜 葉菲 我國棉花秸稈收獲裝備現(xiàn)狀分析 J 農(nóng)機化研究 2011 08 241 244 8 陳明江 平英華 曲浩麗 陳永生 棉稈機械化收獲技術(shù)與裝備現(xiàn)狀及發(fā)展對策 J 中國農(nóng)機化 2012 05 23 26 9 張愛民 禚冬玲 王振偉 李偉 劉凱凱 棉稈收獲機的研究現(xiàn)狀及發(fā)展方向 J 山東農(nóng)機化 2014 04 36 37 10 孟培興 自走式棉柴收獲機 P 河北 CN201378948 2010 01 13 11 花俊國 浮壓雙鏈夾持式拔棉稈機的研究 J 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報 2006 05 549 552 12 張鳳元 高金庫 原重現(xiàn) 棉柴收獲機設(shè)計與研究 J 糧油加工與食品機械 1993 04 14 17 13 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 14 唐遵峰 韓增德 甘幫興 包春林 郝付平 不對行棉稈拔取收獲臺設(shè)計與試驗 J 農(nóng)業(yè)機械 學(xué)報 2010 10 80 85 15 黃新平 棉稈粉碎收獲機的設(shè)計 J 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報 2003 04 136 138 16 坎雜 李景彬 朱江麗 棉稈粉碎收獲機的研制 J 農(nóng)機化研究 2005 06 120 121 17 郭玉富 同步驅(qū)動棉花秸稈收獲機 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 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 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 2016屆畢業(yè)設(shè)計開題報告組合式棉花拔桿機的設(shè)計組合式棉花拔桿機的設(shè)計專 業(yè)：農(nóng)業(yè)機械化及其自動化班 級：農(nóng)機16-4班報 告 人：康濤指導(dǎo)老師：李平 1 1 課題研究的目的與意義課題研究的目的與意義2 2 課題內(nèi)容課題內(nèi)容3 3 課題涉及關(guān)鍵問題與解決的思路課題涉及關(guān)鍵問題與解決的思路4 4 課題的進(jìn)度安排課題的進(jìn)度安排目錄目錄4/23/2023 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。棉花是新疆主要的經(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(jìn)行再利用。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。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。研制組合式棉花拔桿機，對以后棉花秸稈的回收利用有著重大的意義。1 1 研究目的意義研究目的意義4/23/20232 課題內(nèi)容本課題設(shè)計的是組合式棉桿拔桿機，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(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械的田間適應(yīng)性。3 3 課題涉及關(guān)鍵問題與解決的思路課題涉及關(guān)鍵問題與解決的思路關(guān)鍵問題關(guān)鍵問題提輥的旋切裝置如果沒有完全把棉桿根部旋切鏟斷，拔桿齒輥拔棉花桿時就會出現(xiàn)拔桿不徹底，留有棉花桿根部或者不會拔起。地膜與提輥旋切裝置纏繞。解決的思路解決的思路拔桿齒輥由液壓馬達(dá)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。4/23/20234 4 課題進(jìn)程安排課題進(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(jìn)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4/23/2023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(fù)責(zé)人 簽字 年 月 日 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 16 屆畢業(yè)設(shè)計 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(jìn)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(jìn)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(yán)重 通過對殘膜回收機田間作業(yè)情況進(jìn)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(yán)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(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(xiàn) 18 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 1 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(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(jìn)行分析 提 出一種組合式棉稈拔取收獲裝置 進(jìn)行樣機設(shè)計及制造 田間試驗并對該裝置的作用機理進(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?xì)怏w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(yán)重 通過對殘 膜回收機田間作業(yè)情況進(jìn)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(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 3 因而無論是進(jìn) 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(jìn)展及其代表機型簡述 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 2 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(jìn)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) 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 3 對種植行距要求較高 適用于標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)?；N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(jìn)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 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 4 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(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(xì)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(dá) 99 8 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 5 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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(yuǎn)來看 對于恢復(fù)和穩(wěn)定我國棉花生產(chǎn)具有長遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意 義 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 6 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(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(dá) 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(jìn)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(jìn)行起拔 時 起拔力 F 與地面形成夾角 其為水平起拔力 hF與垂直起拔力 vF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(jìn)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 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 7 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(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(jìn)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(jìn)行優(yōu)化 在 ADAMS 軟件中對棉稈 樣機的提拔輸送裝置進(jìn)行 建模 以優(yōu)化參數(shù)對莖稈的運動進(jìn)行仿真試驗 并對莖稈的軌跡進(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(rèn)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(jìn)行討論對比 以明確優(yōu)劣正誤 取長補短 改進(jìn)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(rèn)可后方可呈交 5 認(rèn)真做好準(zhǔn)備 進(jìn)行設(shè)計答辯 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 8 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(jìn)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(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 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 9 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(jìn)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 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 10 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(jìn)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 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 11 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(jìn)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(jìn)阻力 因此 提輥式拔棉 稈機功率消耗可表示為 rtpN 5 1 式中 pN 旋切功耗 t 拋土功耗 r 旋切部件前進(jìn)滾阻功耗 1 旋切功耗 kb 2cosF 2FsinNp 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 MVFSTQHgnt 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(jìn)滾阻功耗 0 1KnVBNr 5 4 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 12 式中 K 一旋切比阻 4321gKK Kg 取 Kg 15 1 耕深修正系數(shù) 2 土壤含水率修正系數(shù) 3K 植被修正系數(shù) 4 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 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 13 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(jìn)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 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 14 已割作物向后推送 15 撥禾輪除隨機器按一定前進(jìn)速度 做勻速運動外 還要繞其軸心以mv 一定的角速度 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 oO對地面的投影點為坐標(biāo)原點 O 以地面線沿前進(jìn)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 逆向旋轉(zhuǎn) 則壓 板端點 A 的坐標(biāo)方程為 tvRcos Xm 5 5 in hHY 5 6 式中 R 撥禾輪半徑 撥禾輪角速度 機器前進(jìn)速度 mV 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(jìn)速度的比值 1 時 撥禾輪起不到應(yīng) 有的功能 當(dāng) 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 值時的撥板運動軌跡見圖 5 5 所示 16 圖 5 5 不同 值時的撥禾輪運動軌跡 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 15 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 2 r 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 傳 送 帶V 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(jìn)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(jìn)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(jìn)資 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 16 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(jìn)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(yán)肅認(rèn)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(xì)心及準(zhǔn)確的指導(dǎo) 在設(shè)計思路出現(xiàn)混淆或錯 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 17 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(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(rèn)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(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(xiàn)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(xiàn)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(rèn)為這才是最重要的 參考文獻(xiàn) 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 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 18 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 3 曹樹紅 可伸縮式玉米撥禾裝置設(shè)計與實驗分析 J 山東理工大學(xué) 2014 7 9 4 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)機研制 與試驗 J 石河子大學(xué)機械電氣工程學(xué)院 2013 3 9 5 李怡 棉稈起拔機關(guān)鍵部件設(shè)計與實驗研究 J 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士論文 2014 8 26 6 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)機械交通學(xué)院 2009 24 57 7 趙東波 棉花拔稈清膜旋耕機研究設(shè)計 J 昌吉州農(nóng)牧機械化技術(shù)推廣站 2010 6 85 8 王吉奎 付威 王衛(wèi)兵 李斌 SMS 1500 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