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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 肖豆 班級 農(nóng)機 16 2 課題名稱 苜蓿收獲機的設(shè)計 課題完成進度 學(xué)生自述 第 1 周 第 2 周 通過查找文獻資料 了解苜蓿收獲機的國內(nèi)外現(xiàn)狀 第 3 周 第 5 周 設(shè)計苜蓿收獲機機的總體方案 第 6 周 第 9 周 對苜蓿收獲機的結(jié)構(gòu)進行具體設(shè)計 第 10 周 第 12 周 撰寫設(shè)計說明書 對部分問題修改 調(diào)整 第 13 周 第 14 周 整理資料準備答辯 存在的問題及整改措施 學(xué)生自述 存在問題 由于時間較短及自身精力投入不足 做設(shè)計時不夠仔細 認真 致 使三維圖 二維圖 說明書等過于粗糙 不夠精確 改進措施 之后 在有時間的時候多關(guān)注畢業(yè)設(shè)計 進一步優(yōu)化和改進 在工 作時仔細 認真 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 2 學(xué)生姓名 肖豆 學(xué)號 8031212219 課題名稱 苜蓿收獲機的設(shè)計 起止時間 2015 年 10 月 15 日 2016 年 5 月 28 日 共 14 周 指導(dǎo)教師 李傳峰 職稱 副教授 課題內(nèi)容 苜蓿生產(chǎn)作為營養(yǎng)體農(nóng)業(yè)的代表 營養(yǎng)體質(zhì)量的保持是生產(chǎn)的關(guān)鍵 國內(nèi)外苜蓿生產(chǎn)都十分重視苜蓿的收獲和加工 因為這是苜蓿產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)高 產(chǎn)的關(guān)鍵 尤其營養(yǎng)體收獲受氣候影響巨大 如果在莖葉收獲時趕上下雨 苜蓿產(chǎn)品將嚴重損失 高效作業(yè)的收獲機械成為苜蓿品質(zhì)的保障 其關(guān)鍵 技術(shù)在于苜蓿莖稈和葉片要求干燥的速率要一致 以保證苜蓿干燥過程中 莖葉不分離 葉片損失最低化 擬定工作進度 以周為單位 第 1 周 第 2 周 通過查找文獻資料 了解苜蓿收獲機的國內(nèi)外現(xiàn) 狀 第 2 周 第 5 周 設(shè)計苜蓿收獲機機的總體方案 第 6 周 第 9 周 對苜蓿收獲機的結(jié)構(gòu)進行具體設(shè)計 第 10 周 第 12 周 撰寫設(shè)計說明書 對部分問題修改 調(diào)整 第 13 周 第 14 周 整理資料準備答辯 主要參考文獻 1 楊秀霞 牧草收獲機械化技術(shù)試驗研究 D 蘭州 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 2008 2 楊敏麗 牧草生產(chǎn)機械化 西部農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展新的增長點 J 中國農(nóng)機化 2000 C04 8 9 3 盛克柱 紐荷蘭幾種牧草收獲機械的特點 J 農(nóng)機化 2008 4 40 40 5 張文靜 牧草收獲機械的現(xiàn)狀 機遇及發(fā)展 J 農(nóng)村牧區(qū)機械化 2001 1 18 19 6 傅美貞 牧草收割機械的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 J 農(nóng)機化研究 2009 06 237 241 7 王庭茂 紐荷蘭 H8000 系列白走式割草壓扁機 J 農(nóng)業(yè)機械 2009 06 51 52 8 東北農(nóng)學(xué)院主編 畜牧業(yè)機械化 M 北京農(nóng)業(yè)出版社 2009 1 110 9 陳國武 9GXY 2 4 型苜蓿壓扁收獲機設(shè)計分析 J 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備 2009 04 59 60 10 殷志輝 紫花苜蓿機械化收獲技術(shù)應(yīng)用初探 J 當代農(nóng)機 2009 10 75 77 11 牛文祥 蔣長春 黃海 等 JDL 725 型割草壓扁機 J 現(xiàn)代化農(nóng)業(yè) 2005 07 29 30 12 楊明韶 我國牧草割草機基礎(chǔ)研究工作進展與探索 農(nóng)機化研究 2002 2 39 41 13 徐秀英 小型牧草收獲機械的設(shè)計 D 南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 2004 6 18 19 14 劉喜林 9GB Q 3 0 切割壓扁機的設(shè)計 D 呼和浩特 內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 2012 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 塔里木大學(xué) 畢業(yè)論文 設(shè)計 開題報告 課題名稱 苜蓿收獲機的設(shè)計 學(xué)生姓名 肖 豆 學(xué) 號 8031212219 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 2 指導(dǎo)教師 李 傳 峰 起止時間 2015 10 15 2016 5 28 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 本課題在國內(nèi) 外 研究現(xiàn)狀及分析 3 本課題需要重點研究的 關(guān)鍵的問題及解決的思路 4 完成本課題所必須的工作條件及解決的辦法 5 完成本課題的工作方案及進度計劃 6 主要參考文獻 不少于 7 篇 二 本報告必須由承擔畢業(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 一 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 苜蓿是苜蓿屬 Medicago 植物的通稱 是一種多年生開花植物 是牲畜飼料 其中最著名的是作為牧草的紫花苜蓿 Medicago sativa 其是我國栽培歷史最久遠 的牧草 號稱為 牧草之王 苜蓿所含營養(yǎng)物質(zhì)種類較豐富 除蛋白質(zhì)含量極高外 還存在多種維生素 如維生素 A 維生素 B 維生素 B2 維生素 B6 維生素 D 維生 素 E 維生素 K 和復(fù)合維生素 B 等 苜蓿種植產(chǎn)量高 且草質(zhì)優(yōu)良 近年來隨著畜牧業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整 苜蓿的種植面積正在逐步擴大 其產(chǎn)業(yè)化規(guī)模 發(fā)展很快 苜蓿作為優(yōu)良的植物蛋白飼料 其應(yīng)用的深度和范圍逐年擴大 其在促進 畜牧業(yè)健康發(fā)展和維護國家糧食安全兩個方面表現(xiàn)得尤為突出 因而 實現(xiàn)苜蓿的收 獲機械化是提高生產(chǎn)效率 減少人工成本必由之路 優(yōu)質(zhì)青干草獲得的條件之一牧草調(diào)制 牧草收割后 不經(jīng)過調(diào)制處理 田間自然 干燥 在陽光的直射下和體內(nèi)酶的共同作用下 所含的胡蘿卜素 維生素 葉綠素等 大部分被分解掉 總物質(zhì)損失在 20 30 維生素損失在 50 以上 還有如果不經(jīng) 調(diào)制處理 加長了在田間的干燥時間 影響后續(xù)作業(yè) 加大了牧草被雨淋的概率 雨 淋后飼草營養(yǎng)損失更大 經(jīng)過壓扁的牧草的干燥時間明顯縮短 為使苜蓿草能適時刈 割 提高苜蓿在田間晾曬時的干燥速度 又要保證苜蓿莖和葉的干燥速度達到基本同 步 必須研制割草壓扁機 1 3 研究的意義 畜牧業(yè)發(fā)展程度是一個國家技術(shù)發(fā)展水平的重要標志之一 畜牧業(yè)發(fā)達國家采用 先進技術(shù)機械裝備進行種植 生產(chǎn) 因而能保證種植和收獲質(zhì)量 保護草原生態(tài)環(huán)境 提高了種植和生產(chǎn)的效率 大幅度地增加居民收入 據(jù)不完全統(tǒng)計 我國天然牧草品 種超過二十種 草原面積多達 33 億畝 草山坡地超過 10 億畝 約占國土總面積的 41 7 略少于天然牧場面積排名世界第一位的澳大利亞 但我國的草原和坡地上的 牧草難以收割 大部分只能用放牧的形式進行利用 利用效率很低 隨著人工種植牧 草規(guī)模不斷增加 畜牧業(yè)的快速增長 畜牧業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)正不斷調(diào)整 高速發(fā)展的畜 牧業(yè)具有保持生態(tài)環(huán)境 促進經(jīng)濟增長以及綠化美化環(huán)境等特點 因而牧草種植業(yè)正 在逐步成為農(nóng)業(yè)及農(nóng)村經(jīng)濟新的增長點和突破點 其己具備發(fā)展成為一個新興產(chǎn)業(yè)的 潛質(zhì) 二 課題在國內(nèi)外現(xiàn)狀 2 1 國外現(xiàn)狀 世界第一臺割草機是由英國工程師托馬斯 普拉克內(nèi)特在1805年發(fā)明的 但此機 器相當笨重 噪音大且運轉(zhuǎn)不靈活 其是由人提供動力 通過齒輪傳動帶動旋刀割草 的裝置 1830年 第一臺滾筒式草坪割草機被英國機械師埃溫 馬丁手中被制造出現(xiàn) 19世紀50年代出現(xiàn)采用由蓄力作為動力的往復(fù)式割草機 1902年 內(nèi)燃機被應(yīng)用于滾筒式割草機上 從此告別了人提供動力時代 紀初采 用科技進步帶來的產(chǎn)物拖拉機作為牽引動力的割草機 20世紀70年代 二十世歐美等 國研制出基于高速旋轉(zhuǎn)切割的割刀 并應(yīng)用于割草機 稱為旋轉(zhuǎn)式割草機 其較突出 的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單 容易保養(yǎng) 進行維護 無需磨刀及換刀等 進入21世紀后 歐美畜牧業(yè)發(fā)達國家的牧草收獲機械更成熟 生產(chǎn)效率和可靠性 更高 它們的裝備產(chǎn)品在機械結(jié)構(gòu)性能 配套動力 控制系統(tǒng)及液壓系統(tǒng)設(shè)計等方面 處理相當合理 同時將一些最新的科研成果和理論應(yīng)用于收獲機械裝備上 如PLC 可 編程控制器 1PC 工控機 和單片機等技術(shù) 國際主要牧草收獲機械裝備供貨商有美 國Case New Holland 凱斯紐荷蘭 John Deere 約翰迪爾 英國福格森及德國威格 等公司 主要牧草收獲機械裝備產(chǎn)品有紐荷蘭H8000系列自走式割草壓扁機 凱斯WD 1203型自走式割曬機 約翰迪爾A400型自走式割曬機等 國外的牧草收獲機械裝備大多是滾筒式割草機 圓盤式割草機及水平旋轉(zhuǎn)式割草 機 此類裝備能一次完成收割 壓扁 鋪條三道工序 其具有結(jié)構(gòu)易于維護保養(yǎng) 工 作狀態(tài)穩(wěn)定 無故障運行時間長等優(yōu)點 如美國凱斯紐荷蘭H8000系列自走式割草壓 扁機 采用8個旋轉(zhuǎn)圓盤高速地切割牧草 對紫花苜蓿 普通牧草及濃密的灌木草叢 都可以提供高效的切割收獲效率 利用成對配置的膠輥 以較恒定的壓力對牧草進行 壓扁處理 隨后通過機械裝置使一處路過的牧草在地上鋪成均勻的草條 使牧草在自 然條件下能夠快速地干燥 進而采用其他機械裝備對牧草打捆或存儲 2 2 國內(nèi)現(xiàn)狀 我國的牧草收獲機械發(fā)展較晚 在20世紀50年代制成了效率低下的馬拉割草機 和多故障的三刀割草機 在上世紀60年代初 國內(nèi)進行了蓄力雙連桿割草機和雙動刀 后懸掛割草機研究工作 并試制成功 在1976年 9GZX 1 7型割草機由農(nóng)業(yè)科學(xué) 院農(nóng)機化所試制成功 其采用四圓盤做旋轉(zhuǎn)切割作物的機具 在1980年 9XG 1 65型 割草機由呼和浩特農(nóng)機廠試制出的雙圓盤式機具 以上兩種機械裝備主要被用于高密 度的天然草場或者人工種植草場的牧草收獲 在1982年 9GY 3 0型割草機由大同農(nóng) 牧機械廠和呼和浩特牧機所成功制成 其采用擺環(huán)機構(gòu)驅(qū)動的 有壓扁裝置的牽引式 機具 在1985年 9GZX 2 4型割草機被農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)機化研究所成功研制 其切 割器是由六個全齒式圓盤構(gòu)成 進入新世紀以來 FC250G型牧草收割機能夠?qū)⒓焊钕履敛萸o稈進行打碎 折彎處 理 能夠縮短牧草莖稈的干燥時間與葉片的差距 進而達到降低葉片損失率的目的 上海世達爾制造生產(chǎn)的圓盤式割草機 MDM 1300型 其配有螺旋手柄裝置的刀桿 易 進行升降操作 其具有的雙彈簧懸掛裝置 降低了草地條件要求 如凹凸程度較大的 草地 JDL 725型割草壓扁機是一種小型牽引式收獲機械裝備 9GZX 2 5型六圓盤式 牧草收割機 割幅較大 生產(chǎn)效率高 功率大 結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點 可用于對棉花 玉 米等多種較高莖桿作物的秸稈進行收割 單圓盤式割草機 9GX 0 84型 其圓盤所采 用3個活動刀片的外形設(shè)計 依靠刀片離心力工作 被割斷的牧草形成的草列松散而 整齊 當遇障礙物刀片會彈回 能夠降低刀片損壞的幾率 我國牧草收割技術(shù)機械裝備與發(fā)達國家產(chǎn)品相比差距仍很大 且多為仿造產(chǎn)品 產(chǎn)品性能較差 很多管件和部件需要進口 機械裝備種類較少 部分裝備產(chǎn)品功能較 單一 難實現(xiàn)復(fù)合作業(yè) 技術(shù)相對落后 在新技術(shù)應(yīng)用推廣到機械裝備上較少 還遠 不能滿足國內(nèi)日益增加的牧草收獲機械生產(chǎn)加工裝備的市場需求 目前我國牧草收獲機械裝備配置方式主要有四種 后懸掛式 前置式 牽引式和 自走式 后懸掛式收獲機具備有結(jié)構(gòu)配置簡單 易于新手上手操作 適用于小地塊條 件作業(yè) 小割幅作業(yè)等優(yōu)點 但劣勢也明顯 如重量太輕 作業(yè)效果受結(jié)構(gòu)影響大等 牽引式收獲機的生產(chǎn)率效較高 機械結(jié)構(gòu)比自走式要簡單 價格低廉 拖拉機能用于 其他機具 性價比較高 牽引作業(yè)致使裝備機動性較差 自走式收獲機具有較好的機 動性能 生產(chǎn)效率高等優(yōu)點 雖收獲效果 性能好 但裝備結(jié)構(gòu)復(fù)雜 采購價格昂貴 三 本課題需要重點研究的關(guān)鍵的問題及解決的思路 3 1 本課題需要研究的重點問題 研究不同類型的撥禾輪對牧草收獲的影響因素 研究確定撥禾輪系統(tǒng)的參數(shù)和結(jié) 構(gòu)尺寸 研究不同類型切割器對牧草切割質(zhì)量的影響因素 研究確定切割器的類型和切割 器參數(shù) 研究不同類型壓扁輥對牧草壓扁效果的影響規(guī)律 研究確定壓扁類型和結(jié)構(gòu)尺寸 研究不同類型仿形機構(gòu)和地形對割臺仿形效果的影響規(guī)律 研究確定仿形裝置類 型和結(jié)構(gòu)尺寸 根據(jù)結(jié)構(gòu)和工作要求設(shè)計確定傳動方案 傳動比和總的功耗 四 完成本課題需要的工作條件及解決的辦法 利用檢索方法迸行中外文獻資料收集 國內(nèi)外部分牧草收獲機械調(diào)查研究 利用機械設(shè)計理論進行計算 利用計算機軟件 Auto CAD 進行設(shè)計 繪制圖紙 五 工作方案及進度計劃 工作方案 1 設(shè)計并繪制出苜蓿收獲機總體機架 2 傳動機構(gòu)的選擇方案及大小設(shè)計 3 苜蓿收獲機主要零部件的設(shè)計 4 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 5 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 1 周 第 2 周 通過查找文獻資料 了解苜蓿收獲機機的國內(nèi)外現(xiàn)狀 第 2 周 第 5 周 設(shè)計苜蓿收獲機的總體方案 第 6 周 第 9 周 對苜蓿收獲機的結(jié)構(gòu)進行具體設(shè)計 第 10 周 第 12 周 撰寫設(shè)計說明書 對部分問題修改 調(diào)整 第13周 第14周 整理資料準備答辯 六 參考文獻 1 楊秀霞 牧草收獲機械化技術(shù)試驗研究 D 蘭州 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 2008 2 楊敏麗 牧草生產(chǎn)機械化 西部農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展新的增長點 J 中國農(nóng)機化 2000 C04 8 9 3 盛克柱 紐荷蘭幾種牧草收獲機械的特點 J 農(nóng)機化 2008 4 40 40 5 張文靜 牧草收獲機械的現(xiàn)狀 機遇及發(fā)展 J 農(nóng)村牧區(qū)機械化 2001 1 18 19 6 傅美貞 牧草收割機械的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 J 農(nóng)機化研究 2009 06 237 241 7 王庭茂 紐荷蘭 H8000 系列白走式割草壓扁機 J 農(nóng)業(yè)機械 2009 06 51 52 8 東北農(nóng)學(xué)院主編 畜牧業(yè)機械化 M 北京農(nóng)業(yè)出版社 2009 1 110 9 陳國武 9GXY 2 4 型苜蓿壓扁收獲機設(shè)計分析 J 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備 2009 04 59 60 10 殷志輝 紫花苜蓿機械化收獲技術(shù)應(yīng)用初探 J 當代農(nóng)機 2009 10 75 77 11 牛文祥 蔣長春 黃海 等 JDL 725 型割草壓扁機 J 現(xiàn)代化農(nóng)業(yè) 2005 07 29 30 12 楊明韶 我國牧草割草機基礎(chǔ)研究工作進展與探索 農(nóng)機化研究 2002 2 39 41 13 徐秀英 小型牧草收獲機械的設(shè)計 D 南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 2004 6 18 19 14 劉喜林 9GB Q 3 0 切割壓扁機的設(shè)計 D 呼和浩特 內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué) 2012 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 苜蓿收獲機的設(shè)計 學(xué)生姓名 肖豆 學(xué) 號 8052209009 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 2 指導(dǎo)老師 李傳峰 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 畜牧業(yè)的發(fā)展水平反映了一個國家的經(jīng)濟發(fā)展水平和技術(shù)的進步程度 在一些畜牧業(yè)發(fā)達國 家 畜牧業(yè)產(chǎn)值在農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值中占有很高的比例 在畜牧業(yè)產(chǎn)值中 60 以上是由牧草轉(zhuǎn)化來的 所以牧草生產(chǎn)是畜牧業(yè)中最基礎(chǔ)的產(chǎn)業(yè) 還是一個經(jīng)濟效益很高的產(chǎn)業(yè) 但是 我國牧草收獲機 械化水平低 設(shè)備陳舊不能滿足收獲需求 有時還需要人工收割 使牧草產(chǎn)量和品質(zhì)下降 缺乏 牧草收獲機械 以阻礙了牧草產(chǎn)業(yè)的發(fā)展 本課題的確定是在收集 分析以往使用經(jīng)驗以及國外同類產(chǎn)品最新技術(shù)資料的基礎(chǔ)上確定的 研制了一種可以一次完成切割 壓扁 作業(yè)工序的切割機 它的特點是采用了偏心式撥禾輪 將 牧草撥入立式割臺 并及時推向壓扁輥 本文主要是應(yīng)用機械設(shè)計方法和機械原理對割草機的全部零件進行尺寸研究設(shè)計 對主要的 傳動零部件進行受力分析和強度校核計算 用 Auto CAD 和 Solid Works 設(shè)計軟件進行設(shè)計和繪圖 初步完成了整機的設(shè)計并整理出圖紙 關(guān)鍵詞 苜蓿 割草機 往復(fù)式切割器 偏心撥禾輪 目 錄 1 引言 1 1 1 本課題研究的背景 目的 1 1 2 牧草機械的研究現(xiàn)狀 2 1 3 課題研究內(nèi)容和方法 2 2 收獲機整體方案的確定 3 2 1 收獲對象的特點及其對割草壓扁機機械性能的要求 3 2 2 方案的確定 3 3 立式割臺的設(shè)計 4 4 割草壓扁機撥禾裝置的設(shè)計研究 4 4 1 撥禾輪的類型 4 4 2 撥禾輪的工作原理和參數(shù)確定 4 5 割草壓扁機切割系統(tǒng)的分析研究 6 5 1 切割器的選擇 6 5 2 切割壓扁機壓扁系統(tǒng)的設(shè)計研究 8 6 割草壓扁機傳動系統(tǒng)的分析研究 8 6 1 傳動系統(tǒng)方案設(shè)計及主軸轉(zhuǎn)速確定 8 6 2 傳動比及參數(shù)的確定 9 6 3 功率需求和傳動效率的確定 10 6 4 傳動設(shè)計計算 11 7 軸的設(shè)計計算 13 總 結(jié) 18 致 謝 19 參考文獻 20 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 0 1 引言 1 1 本課題研究的背景 目的 1 1 1 研究背景 隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展 畜牧業(yè)早已從副業(yè)變?yōu)橹鳂I(yè) 作為畜牧業(yè)基礎(chǔ)的草業(yè)在生產(chǎn)中的地位隨之 提升 成為種植業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的重要組成部分 經(jīng)濟的發(fā)展 也帶來了農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的惡化 植被 覆蓋的重要性引起重視 牧草的的生態(tài)功能也逐漸被人們接受和利用 國內(nèi)外生產(chǎn)實踐證明 飼草 生產(chǎn)要實現(xiàn)高效益可持續(xù)發(fā)展 必須滿足兩個條件 一是經(jīng)營規(guī)模足夠大 二是生產(chǎn)加工要實現(xiàn) 機械化 因此大力發(fā)展我國飼草生產(chǎn)機械裝備 實現(xiàn)飼草生產(chǎn)機械化 在我國的畜牧業(yè)發(fā)展中具 有特殊的地位和重要的現(xiàn)實意義 但是 牧草收獲機械化水平低 設(shè)備陳舊不能滿足收獲需求 有時還需要人工收割 使牧草產(chǎn)量和品質(zhì)下降 缺乏牧草收獲機械 已阻礙了草產(chǎn)業(yè)的發(fā)展 目前 我國關(guān)于牧草收獲機械的研究正處在利用引進和自主研發(fā)階段 我國自主生產(chǎn)的割草 機一般不帶壓扁輥 仿形能力也比較差 像紅三葉 苜蓿等豆科飼草的收獲 大多數(shù)都是采用國 外的機器 國外的切割壓扁機價格高 對配套條件要求高 不符合我國現(xiàn)階段的國情 因此 考慮到我國的人工草場多為中小型的 準備設(shè)計一種能夠用中型拖拉機驅(qū)動使用的切 割收獲機 1 1 2 研究目的 苜蓿是豆科牧草 含有較多的膠體物質(zhì)和較少的碳水化合物而不易青貯 刈割的苜蓿必須及 時干燥 否則就會發(fā)霉變質(zhì)甚至腐爛 致使動物無法食用 青干草是草產(chǎn)品流通的主要形式 同 時也是發(fā)展綠色畜牧業(yè)的重要的蛋白質(zhì)資源 目前 已開發(fā)的牧草產(chǎn)品有草粉 草顆粒 草塊 草餅 草捆 葉塊 葉粒和濃縮葉蛋白等 牧草產(chǎn)品在國際 國內(nèi)均具有非常廣闊的市場 亞洲 已成為世界上最大的苜蓿產(chǎn)品進口市場 年總需求量 240 255 萬噸 其中 紫花苜蓿是生產(chǎn)量和 銷售量最大的牧草產(chǎn)品 優(yōu)質(zhì)青干草獲得的條件之一牧草調(diào)制 飼草收割后 不經(jīng)過調(diào)制處理 田間自然干燥 在陽 光的直射下和體內(nèi)酶的共同作用下 所含的胡蘿卜素 維生素 葉綠素等大部分被分解掉 總物 質(zhì)損失在 20 30 維生素損失在 50 以上 還有如果不經(jīng)調(diào)制處理 加長了在田間的干燥時 間 影響后續(xù)作業(yè) 加大了牧草被雨淋的概率 雨淋后飼草營養(yǎng)損失更大 經(jīng)過壓扁的牧草的干燥時間明顯縮短 為使苜蓿草能適時刈割 提高苜蓿在田間晾曬時的干 燥速度 又要保證苜蓿莖和葉的干燥速度達到基本同步 必須研制割草壓扁機 1 1 3 研究的意義 畜牧業(yè)發(fā)展程度是一個國家技術(shù)發(fā)展水平的重要標志之一 畜牧業(yè)發(fā)達國家采用先進技術(shù)機 械裝備進行種植 生產(chǎn) 因而能保證種植和收獲質(zhì)量 保護草原生態(tài)環(huán)境 提高了種植和生產(chǎn)的 效率 大幅度地增加居民收入 據(jù)不完全統(tǒng)計 我國天然牧草品種超過二十種 草原面積多達 33 億畝 草山坡地超過 10 億畝 約占國土總面積的 41 7 我國的草原和坡地上的牧草難以收割 大部分只能用放牧的形式進行利用 利用效率很低 隨著人工種植牧草規(guī)模不斷增加 畜牧業(yè)的 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 1 快速增長 畜牧業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)正不斷調(diào)整 高速發(fā)展的畜牧業(yè)具有保持生態(tài)環(huán)境 促進經(jīng)濟增長 以及綠化美化環(huán)境等特點 因而牧草種植業(yè)正在逐步成為農(nóng)業(yè)及農(nóng)村經(jīng)濟新的增長點和突破點 其己具備發(fā)展成為一個新興產(chǎn)業(yè)的潛質(zhì) 1 2 牧草機械的研究現(xiàn)狀 1 2 1 國外研究現(xiàn)狀 國外對牧草壓扁技術(shù)的研究已有80多年的歷史 牧草切割壓扁技術(shù)在北美以及歐洲地區(qū)已經(jīng) 有非常成熟的經(jīng)驗 割草壓扁機的種類也非常多 目前 國外的牧草收獲機械都采用壓扁技術(shù)來 縮短牧草的干燥時間 從而獲得優(yōu)質(zhì)青干草 國外20世紀30年代 就已經(jīng)開始發(fā)展牧草的壓扁技 術(shù) 壓扁機開始出現(xiàn)并且逐漸應(yīng)用于生產(chǎn)實踐 這種壓扁機工作原理是將割草機割下的牧草撿拾 起來 同時給壓扁鋪放 對于牧草 一般切割后立即壓扁效果最好 失水的牧草不易被壓扁且易 纏繞 另外壓扁機是單向作業(yè)的 壓扁機收獲牧草增了收獲機型 進入20世紀60年代 能夠同時完成切割 壓扁 集攏鋪條的切割壓扁機開始生產(chǎn)應(yīng)用 經(jīng)過 研究和發(fā)展 切割壓扁機技術(shù)日漸成熟 大多數(shù)牧草收獲機械都使用切割壓扁機 其中代表性的 是美國和加拿大生產(chǎn)的往復(fù)式的切割壓扁機 歐洲各國生產(chǎn)的旋轉(zhuǎn)式的切割壓扁機 進入20世紀90年代以來 畜牧業(yè)發(fā)達的國家 開始把高新技術(shù)運用到牧草收獲機械中 大大 的提高了切割壓扁機的高效 復(fù)合作業(yè) 機器的生產(chǎn)率 通用性 適應(yīng)性顯著提高 隨著電子和 液壓等先進技術(shù)大量采用 對操作的舒適性 割茬高度的一致性等等方面大大改進 國外先進的 切割壓扁機的種類非常多 如約翰 迪爾公司 紐荷蘭公司 克拉斯公司生產(chǎn)的切割壓扁機 1 2 2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 我國草業(yè)機械化事業(yè)起步較晚 發(fā)展緩慢 牧草機械化生產(chǎn)水平低 20世紀40 50年代 只 是生產(chǎn)一些仿制的機械化和半機械化牧草收獲機具 20世紀60 80年代 國家開始重視畜牧業(yè)生產(chǎn) 畜牧業(yè)生產(chǎn)機械化方向開始注意引進 消化 吸收國外先進的技術(shù) 牧草生產(chǎn)機械化從單向作業(yè)到注重成套作業(yè)發(fā)展 20世紀80 90年代自主發(fā)展階段 國家一系列政策的實施 農(nóng)牧民的生產(chǎn)積極性空前高漲 開始大量購買牧草收獲機械 極大促進了牧草機械的生產(chǎn)研究 這一時期國內(nèi)生產(chǎn)的割草機一般 都不帶壓扁機并且仿形效果也不好 進口的切割壓扁機占據(jù)著大部分市場 21世紀以來 國家加大了對畜牧業(yè)的支持力度 一些國內(nèi)的畜牧機械生產(chǎn)商 開始投入資金 和科研 開始生產(chǎn)切割壓扁機 達到了國外90年代的水平 代表機型有機械研究院生產(chǎn)的牽 引式和自走式割草壓扁機 上海世達爾現(xiàn)代農(nóng)機公司生產(chǎn)的割草壓扁機等 1 3 課題研究內(nèi)容和方法 1 3 1 研究內(nèi)容 1 研究不同類型的撥禾輪對牧草收獲的影響因素 研究確定撥禾輪系統(tǒng)的參數(shù)和結(jié)構(gòu)尺寸 2 研究不同類型切割器對牧草切割質(zhì)量的影響因素 研究確定切割器的類型和切割器參數(shù) 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 2 3 研究不同類型壓扁輥對牧草壓扁效果的影響規(guī)律 研究確定壓扁類型和結(jié)構(gòu)尺寸 4 根據(jù)結(jié)構(gòu)和工作要求設(shè)計確定傳動方案 傳動比和總的功耗 1 3 2 研究方法 利用檢索方法迸行中外文獻資料收集 國內(nèi)外部分牧草收獲機械調(diào)查研究 利用機械設(shè)計理論進行計算 利用計算機軟件 Auto CAD和Solid Works 進行設(shè)計 繪制圖紙 2 收獲機整體方案的確定 2 1 收獲對象的特點及其對割草壓扁機機械性能的要求 2 1 1 收獲對象的特點 收獲對象為紫花苜蓿 紫花苜蓿是世界上栽培最早 面積最廣 最重要的飼草原料之一 它 屬于豆科牧草 不僅產(chǎn)草量高 草質(zhì)優(yōu)良 而且富含蛋白質(zhì) 多種維生素和礦物質(zhì) 其干物質(zhì)中 粗蛋白含量為15 25 相當于豆餅的一半 比玉米高 1 1 5倍 有 牧草之王 的美稱 紫花 苜蓿是多年生豆科牧草 每年可多次收割且適口性好 收獲量大 具有很好的飼用價值 可做精 飼料作用品 苜蓿這類含有較多的膠體性物質(zhì)和較少的碳水化合物 不適合青貯 收割后如果不 采取任何措施而自然干燥 容易受到微生物的作用而腐敗變質(zhì) 使動物的適口性變差 因此 苜 蓿收獲需采用割草壓扁機來進行收獲 2 1 2 收獲對象對割草壓扁機機械性能的要求 為滿足紫花苜蓿的收獲要求 所設(shè)計的割草壓扁機應(yīng)滿足以下技術(shù)要求 適時收獲 由于紫花苜蓿的最佳收割時間為孕蕾期 這個時間只有10 15天 收獲過早會降 低牧草的產(chǎn)量 收獲過遲 苜蓿中的蛋白質(zhì)和胡蘿卜素大量流失而降低苜蓿的營養(yǎng)成分 降低適 口性 降低產(chǎn)品質(zhì)量 同時還會影響苜蓿的次年生長 提高牧草收獲量 割茬高度適當 在不影響下一階段或者第二年生長的情況下 應(yīng)盡量降低 割茬的高度 因此 切割器應(yīng)緊貼地面 并能夠很好的適應(yīng)地形的起伏變化 由于牧草稠密多汁需要低割 因此 切割器的切割速度要比收割谷物時要快 往復(fù)式割草機 割刀運動的平均速度為1 6 2 0m s 紫花苜蓿的最低切割速度要大于 1 6m s 壓扁輥的壓力要適中 對苜蓿來說 最佳情況是90 的莖桿被輕微壓扁 而葉片不破損 壓 輥壓力過大 除增大功率消耗和加快零件的磨損外還會導(dǎo)致葉子干燥過快 當莖桿晾干時葉子會 從桿上脫落 從而造成苜蓿營養(yǎng)損失 在天然牧場工作時 割草壓扁機的工作條件比較惡劣 刃口應(yīng)具有自磨性能 采用齒紋刃 刀具應(yīng)具有保護裝置 割下來的牧草能均勻鋪放在地面上 且厚度應(yīng)適當 易于干燥 結(jié)構(gòu)簡單 使用維修方便 技術(shù)經(jīng)濟指標先進 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 3 2 2 方案的確定 割草壓扁機按照切割部件的結(jié)構(gòu)分類 可分為往復(fù)式切割壓扁機和圓盤式切割壓扁機 按照 行走動力驅(qū)動方式分類 可分為自走式 牽引式 懸掛式 按照壓扁方式進行分類 有橡膠輥 鋼輥和捶片式之分 根據(jù)上述牧草對切割壓扁機性能的要求 收集 分析以往使用經(jīng)驗以及國外 同類產(chǎn)品最新技術(shù)資料的基礎(chǔ)上 借鑒了其它切割壓扁機的設(shè)計原理方案 確定了該割草壓扁機 的設(shè)計方案和總體結(jié)構(gòu) 包括動力機構(gòu) 動力傳送系統(tǒng) 控制機構(gòu)以及刀頭裝置等 其工作原理為 割草壓扁機結(jié)合動力時 通過減速器和傳動機構(gòu) 驅(qū)動撥禾輪 切割器以及 壓扁輥轉(zhuǎn)動 隨著拖拉機的前進 分禾器先將收割與不割的牧草分開 然后撥禾輪將要割的牧草 撥入割臺 同時將切割器割下的牧草撥禾輪推入壓輥 被壓扁的牧草形成一定形狀的草條鋪放于 四輪車的車輪中間 完成收獲的全過程 3 立式割臺的設(shè)計 割臺是苜蓿壓扁收獲機的重要組成部分 是機器的核心部件之一 本割臺采用立式 具有以 下功能 苜蓿切斷 輸送 壓扁 給輸送裝置輸入動力 給輸送裝置 壓扁裝置提供安裝平臺 立式割臺主要部件包括切割器 分禾撥禾器 壓扁輥 4 割草壓扁機撥禾裝置的設(shè)計研究 4 1 撥禾輪的類型 撥禾輪按結(jié)構(gòu)的不同可分為普通式和偏心式 普通式撥禾輪結(jié)構(gòu)簡單 重量相對較輕 制造成本較低 大多數(shù)應(yīng)用于割曬機及中小型聯(lián)合 收割機上 但其對倒伏作物的適應(yīng)能力較差 對收獲作物的打擊嚴重 它由撥板 輻條 拉筋 軸和軸承 支臂及支桿等組成 工作時 撥禾輪相對機器作回轉(zhuǎn)運動 撥板則起到撥禾 扶禾切 割和撥送禾稈的作用 偏心撥禾輪它由帶彈齒的管軸 主輻條 左 右兩組 輻盤 副輻條 偏心盤 偏心吊桿 支承滾輪和調(diào)節(jié)桿等組成 有關(guān)試驗證明 采用偏心撥禾輪收獲作物較普通撥禾輪可提高生產(chǎn)率20 30 減少損失 40 50 該割草壓扁機采用偏心式撥禾輪 4 2 撥禾輪的工作原理和參數(shù)確定 4 2 1 撥禾板的運動分析 撥禾板是撥禾輪的主要工作部件 撥禾輪工作時 撥板隨機器前進直線運動 同時又繞撥禾 軸作回轉(zhuǎn)運動 因此撥禾輪撥板相對地面生長的作物是這兩種運動的合成 為了使撥板進入禾叢 后對谷物有向后撥送作用 運動絕對速度應(yīng)向后 即撥禾輪撥齒的圓周線速度大于機器的前進速 度 其運動軌跡為余擺線 撥禾輪回轉(zhuǎn)的圓周速度與機器前進速度之比為撥禾速比 用 表示 其線環(huán)寬度因A值大小而改變 值越大 撥板引導(dǎo)和扶持作物的功能越強 割臺切割作物量越 大 其線環(huán)越寬 但 值太大 則撥齒和撥板撥禾時打擊作物力量過 反之 值越小則線環(huán)越 小 撥禾能力越弱 增加了收割臺的損失 若 1時 則線環(huán)寬度為零 這時撥禾板不能起撥禾 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 4 作用 撥禾板軌跡可用方程表示 設(shè)以撥禾輪軸心0I對地面的投影點為坐標原點0 以地面線沿前 進方向為x軸 以過原點向上垂線為Y 軸建立直角坐標系 并令撥板由水平位置開始逆時針方向旋 轉(zhuǎn) 則壓板端點的坐標方程為 4 1 tVRcosX m 4 2 in hHY 式中 撥禾輪半徑 305mm R 機器前進速度 2 15 4 16m s mV 撥禾輪角速度 14 95rad s 撥板由水平轉(zhuǎn)過的時間 t 撥禾輪安裝高度 564mm H 割茬高度 80mm h 故 將各個數(shù)值代入公式得 2 15t 9t0 35cos4X in 6Y 取上式對時間的導(dǎo)數(shù) 得到撥板水平分速度及豎直分速度隨撥板水平轉(zhuǎn)過的時間的方程式 15 29 4si5 tdvt xx ttyy co6 4 2 2 撥禾輪對牧草的作用 撥齒的入禾角和撥禾輪高度分析為了減少撥齒對牧草的碰擊 以減少擊落損失 要求撥禾輪 撥齒開始接觸作物時 其絕對速度垂直向下 也就是說撥齒進入禾叢時其水平分速度應(yīng)為 即 0V x 4 3 0tsinR V 1mx 移項得 1tsin m1 R 滿足此條件的撥禾輪安裝高度可由下式導(dǎo)出 4 4 11tsin hHY 而 為牧草的自然高度 則上式可寫成 1YL 4 5 RL 式中 撥禾輪半徑 305mmR 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 5 作物高度 500 600mm L 割茬高度 80mm h 則撥禾輪的安裝高度為564 664mm 可通過改變調(diào)節(jié)桿的在撥禾輪架上的位置來進行調(diào)整 撥禾輪高度除滿足上述條件 撥齒入禾叢時水平分速度為零 外 還應(yīng)使撥板轉(zhuǎn)豎直狀態(tài)時撥 齒作用在被割取禾桿的重心稍上方 以利于撥齒推禾和防止挑起禾桿 但在實際工作中 由于作 物條件多變 往往上述兩項要求難以同時都得到滿足 則需要根據(jù)當時作物狀況確定主 次要求 進行調(diào)整 4 2 3 撥禾輪直徑的確定 撥禾輪直徑 系根據(jù)撥板進入禾叢時其水平分速度為零及支持切割時撥板作用在禾桿重心稍 上方的兩個條件而確定 4 6 hL 31RsinBO2 式中 撥禾輪半徑R 作物高度 500 600mm L 割茬高度 80mm h 因此 4 7 132D hL 式中 撥禾輪直徑D 撥禾速比 4 8 1 25 4vmb 將 最大值600mm代入上式得撥禾輪的最大直徑 因偏心撥禾輪的撥齒較L60D 長 一般為 200mm 起到了加大撥禾輪直徑的作用 因此在直徑選擇上 一般較計算值為小 故取撥禾輪直徑為610mm 5 割草壓扁機切割系統(tǒng)的分析研究 5 1 切割器的選擇 切割器的性能應(yīng)滿足如下要求 即切割順利 割茬整齊 無漏割 不堵刀 震動小 功率消 耗小 結(jié)構(gòu)簡單和適應(yīng)性廣 根據(jù)切割器結(jié)構(gòu)及工作原理的不同可分為 往復(fù)式 圓盤式 甩刀 式等 往復(fù)式切割器結(jié)構(gòu)簡單 工作可靠 適應(yīng)能力強 作業(yè)幅寬大 縱向尺寸小 往復(fù)式割草壓 扁機所需拖拉機配套動力相對較小 幅寬可選擇范圍大 機械造價相對較低 投資較小 所以割 草壓扁機選用往復(fù)式切割器 5 1 1 往復(fù)式切割器的構(gòu)造 往復(fù)式切割器由往復(fù)運動的割刀和固定不動的支承部分組成 割刀由刀桿 動刀片和刀桿頭 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 6 等鉚合而成 刀桿頭與傳動機構(gòu)相連接 用以傳遞割刀的動力 固定部分包括護刃器梁 護刃器 鉚合在護刃器上的定刀片 壓刃器和摩擦片等 工作時割刀作往復(fù)運動 其護刃器前尖將谷物分 成小束并引向割刀 割刀在運動中將禾稈推向定刀片進行剪切 5 1 2 割刀傳動系統(tǒng) 圖5 1 割刀的傳動結(jié)構(gòu)原理圖 5 1 3 往復(fù)式切割器參數(shù)分析 往復(fù)式切割器基本上已經(jīng)標準化 切割器分為三種型式 型切割器 其 動刀片為光刃 刀片水平傾角為 護刃器為單齒 mt2 760 306 設(shè)有摩擦片 用于割草機 型切割器 其 動刀片為紋齒刃 護刃器為雙齒 設(shè)有摩擦片 用于玉米t 0 聯(lián)合收割機 型切割器 其 動刀片為齒紋刃 護刃器為雙齒 無摩擦片 用于玉米聯(lián)t2 760 合收割機 所以苜蓿壓扁收獲機 選用往復(fù)式 型切割器 5 1 4 切割器的參數(shù)分析與選取 切割速度 Vc 與進給速度 Vm 它們之間的關(guān)系用臨界切割速度比 來描述 由運動關(guān)系可知 道 要想運動的兩道之間即不重割 也不漏割則要使前刀尖 A 和后刀尖 B 的運動軌跡重合此時的 切割速度 Vcp 與進給速度 Vap 的比值臨界切割速度比 p 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 7 5 1 h Sp acV 而 將其代入整理后得 tg h LS tm 5 2 tghmp ac 式中 刃間節(jié)數(shù) 即相鄰兩動刀刃間的鏈節(jié)個數(shù)取偶數(shù) 鏈節(jié)距 mm t 動刀有效切割高度 mm h 滑切角 大約 30 這些參數(shù)均為切割器的基本參數(shù) 符合設(shè)計的要求 圖 5 2 割刀示意圖 5 2 切割壓扁機壓扁系統(tǒng)的設(shè)計研究 5 2 1 壓扁機構(gòu)的設(shè)計 苜蓿葉子小 莖桿粗 葉子與莖桿的水分蒸發(fā)不一致時 會出現(xiàn)葉子風(fēng)干現(xiàn)象 使葉子從莖 桿上脫落 造成草質(zhì)量損失 為了解決這一問題 我們設(shè)計了壓扁系統(tǒng) 把割下的苜蓿的莖桿及 時壓扁或壓裂 使充滿汁液的植物細胞暴露出 加速了水分的蒸發(fā)過程 從而加速了苜蓿的干燥 大大減少相應(yīng)的作業(yè)費用 能量消耗以及縮短青貯飼料所需的時間 圖5 3 壓輥結(jié)構(gòu) 6 割草壓扁機傳動系統(tǒng)的分析研究 6 1 傳動系統(tǒng)方案設(shè)計及主軸轉(zhuǎn)速確定 6 1 1 傳動系統(tǒng)的方案的設(shè)計 由于割草壓扁機要完成撥禾 切割 壓扁等對牧草收獲復(fù)式作業(yè) 傳動系統(tǒng)的設(shè)計比較復(fù)雜 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 8 要求結(jié)構(gòu)緊湊 功率消耗低 工作運行平穩(wěn) 為此 根據(jù)割草壓扁機的撥禾輪傳動部分 切割傳 動部分和壓扁傳動部分的要求完成的工作及結(jié)構(gòu)特點 并參照機械設(shè)計手冊選定傳動系統(tǒng) 在苜蓿壓扁收獲中 一系列的要完成 撥禾 切割 壓扁 鋪成條狀 所以要求設(shè)計緊湊消 耗少 以及達到平衡等 動力由拖拉機輸出 由撥禾輪將苜蓿撥倒 通過往復(fù)式割刀進行切割 牧草堆積到集草平面 上下壓扁輥轉(zhuǎn)動 擠壓牧草 6 1 2 切割器的轉(zhuǎn)速確定 苜蓿植株較矮 莖干水分較多 所以收割時要求低割且需要的載荷較大 所以收割機要求割 刀轉(zhuǎn)速快 割茬低 一般切割速度要到 7 20m s 切割器轉(zhuǎn)速 n 580r min 6 2 傳動比及參數(shù)的確定 6 2 1 切割系統(tǒng)的傳動比的確定 20 馬力拖拉機柴油機輸出皮帶輪的轉(zhuǎn)速 2200r min 功率是 15kw 帶動割草壓扁機上的0n 皮帶輪傳動 傳動比為 6 1 1 2 00 Di 其中 割草壓扁機上皮帶輪的直徑 D 柴油機輸出皮帶輪的直徑 0 動力通過轉(zhuǎn)速箱后 傳遞給切割器的主動軸 到達減速箱轉(zhuǎn)速 min571r 所以傳動比 i 為 6 2 357120 21 ni 式中 根據(jù)相似設(shè)計法和結(jié)構(gòu)特點 取 6 3 24 121Zi 6 4 75 68 342 ni 式中 小斜齒輪的齒數(shù) 1Z 大斜齒輪的齒數(shù) 2 小錐齒輪的齒數(shù) 3 大錐齒輪的齒數(shù) 4Z 取 可得中間齒軸上的轉(zhuǎn)速 切割器21 163 284Zmin10 r 主軸轉(zhuǎn)速 達到要求 min57r 由于軸的選材為 Q235 號鋼 所以查機械設(shè)計手冊可知 Q235 的許用扭切應(yīng)力為 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 9 經(jīng)校核設(shè)計的軸符合要求 可發(fā)以正常工作 120Mpa T 6 2 2 撥禾輪傳動比的確定 苜蓿被撥入割臺后 則需要及時的到達壓扁輥 一般撥禾的轉(zhuǎn)速不超過 150r min 鏈輪的傳 動比不能大于 7 6 5 71284 56214 Zni 式中 125 Z86 由此可以得出撥禾帶的轉(zhuǎn)速 mi8 1 2r 6 3 功率需求和傳動效率的確定 苜蓿壓扁收獲機的功率包括切割器的切割功率 撥禾功率 壓扁系統(tǒng)的壓扁功率 1p2p3p 6 3 1 切割系統(tǒng)的功率消耗 使刀片能最大限度的切割 取割副大約 1 6m 所以鏈輪的圓周力為 6 6 LFPBd 1 所以 切割需要的功率為 NF6 43 6 7 kWv5 476 3 1 動力由皮帶過帶輪傳遞給切割系統(tǒng) 取皮帶的傳動效率 斜齒圓柱齒輪的傳動效率901 錐齒圓柱齒輪的傳動效率為 帶輪的傳動效率 可得總效率為 96 02 9 03 7 4 6 8 876 421 所以切割系統(tǒng)的功率 6 9 kP15 6 3 2 壓扁系統(tǒng)功耗及傳動效率 壓扁輥將切割的牧草及時均勻壓扁 壓輥的壓力根據(jù)經(jīng)驗為 0 39N mm 所以功率 6 10 kWvLfP8 312039 式中 壓輥長度 1200mm L 壓輥壓力 0 39N mm f 壓輥接觸點 8 12m s v 由于壓扁系統(tǒng)是由減速箱輸入軸上的鏈輪帶動的 所以壓扁系統(tǒng)傳動效率為 6 11 92 075 21 所以 壓扁系統(tǒng)的功率為 6 kWP1483 12 6 3 3 撥禾系統(tǒng)功率及傳動效率 撥禾系統(tǒng)所需要的功率較小 其計算公式是 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 10 6 13 kWvBPb10 3 式中 撥禾輪的單位寬度切向力 經(jīng)驗為 40 PmN 撥禾輪的寬度 約為 1 55 B 撥禾輪的圓周速度 4 56 bvs 所以可以得出 kW283 0 3 撥禾系統(tǒng)是由減速箱輸出軸上的帶輪帶動 總傳遞效率取皮帶傳動效率 直齒圓柱95 01 齒輪的傳動效率 錐齒圓柱齒輪的傳動效率 所以傳遞給撥禾輪的總效率 96 2 97 03 6 14 82421 則撥禾系統(tǒng)的功率為 6 15 kWP 3 6 3 4 切割壓扁機所需的總功率 切割壓扁機所需的總功率 01 6 16 kP 5 12304 25 30121 6 4 傳動設(shè)計計算 6 4 1 主動軸傳出的皮帶輪組 小帶輪轉(zhuǎn)速 2400r min 大帶輪轉(zhuǎn)速 2100r min 14 20 i 1 V 帶型 號的選擇 V 帶型號應(yīng)根據(jù)計算功率 和小帶輪轉(zhuǎn)速 來選取 計PKac caP1n 算功率是根據(jù)傳遞的功率 并考慮載荷的性質(zhì)以及每天運轉(zhuǎn)時間的長短等因素來確定的 6 17 KPac 式中 計算功率 cakW 傳遞的額定功率 P 工作情況系數(shù) AK 其中 則計算出 5 12k3 1 AcaP25 16kW 2 確定帶輪的基準直徑 初選主動帶輪的基準直徑 根據(jù) V 帶型號 選取d2 1d 1 為 B 型 140mm 則根據(jù)傳動比算出 160mmd d 3 確定中心距 和帶的基準長度 根據(jù)傳動結(jié)構(gòu)需要初定中心距aL0a 6 18 2 7 021021 dda 則最小 210mm0 確定后 由帶傳動幾何關(guān)系 按下式計算所需帶的基準帶長 a dL 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 11 6 19 0 212104 2 addaLd 得出 891 48 根據(jù) 選取和 最相近的 V 帶的基準長度 則 900mm 再根據(jù) dL d d dL 來計算實際中心距 由于 V 帶傳動的中心距是可以調(diào)整的 故可采用下式做近似計算 d 6 20 2 0dLa 計算得最小中心距 214mma 4 驗算主動輪上的包角 1 6 21 1203 578021 ad 計算得 符合要求1 26 74 5 確定帶的根數(shù) z 6 22 L caKPz 0 式中 包角系數(shù) 考慮包角不同時的影響系數(shù) K 長度系數(shù) 考慮帶的長度不同時的影響系數(shù) L 單根 V 帶所能傳遞的功率 0PkW 單根 V 帶 時的功率增量 1 i 計算得 2 根 z 6 4 2 減速軸到壓扁輸送輥的皮帶輪組 小帶輪轉(zhuǎn)速 558 5r min 傳動比 2 5 則大帶輪轉(zhuǎn)速為 233r min i 1 2 根據(jù)公式 6 17 可得 PkWkWPca6 2 2 確定帶輪的基準直徑 初選主動帶輪的基準直徑 根據(jù) V 帶型號 選取1d2 1d 為 A 型 112mm 則根據(jù)傳動比算出 280mm 1d d 3 確定中心距 和帶的基準長度 根據(jù)傳動結(jié)構(gòu)需要初定中心距 aL0a 據(jù)式 6 18 計算可得 275mm 0 確定后 由帶傳動幾何關(guān)系 按下式計算所需帶的基準帶長 0a dL 根據(jù)式 6 19 得 1191mm 根據(jù) 選取和 最相近的 V 帶的基準長度 則 dL d d dL 1250mm 再根據(jù) 來計算實際中心距 由于 V 帶傳動的中心距是可以調(diào)整的 根據(jù)式 6 dL 20 得最小中心距 305mm a 4 驗算主動輪上的包角 根據(jù)式 6 21 得 符合要求 1 1 204 8 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 12 5 確定帶的根數(shù) 根據(jù)式 6 22 計算得 根 zz24 6 4 3 動軸到撥禾輪的帶輪組 小帶輪轉(zhuǎn)速 533r min 則大帶輪轉(zhuǎn)速為 192r min 則傳動比為 2 5 i 1 1 6 根據(jù)公式 6 17 可得 2 08 PkWcaPkW 2 確定帶輪的基準直徑 初選主動帶輪的基準直徑 根據(jù) V 帶型號 選取1d2 1d 為 A 型 100mm 則根據(jù)傳動比算出 278mm 根據(jù)標準帶輪直徑 選擇 280mm 1d d 2d 3 確定中心距 和帶的基準長度 根據(jù)傳動結(jié)構(gòu)需要初定中心距 aL0a 根據(jù)式 6 18 計算可得 266mm 0 確定后 由帶傳動幾何關(guān)系 按下式計算所需帶的基準帶長 0a dL 根據(jù)式 6 19 得 1159mm 根據(jù) 選取和 最相近的 V 帶的基準長度 則 dL d d dL 1250mm 再根據(jù) 來計算實際中心距 由于 V 帶傳動的中心距是可以調(diào)整的 根據(jù)式 6 dL 20 得最小中心距 312mm a 4 驗算主動輪上的包角 根據(jù)式 6 21 得 符合要求 1 1 209 46 5 確定帶的根數(shù) 根據(jù)式 6 22 計算得 2 根 zz 7 軸的設(shè)計計算 1 求軸的功率 轉(zhuǎn)速 和轉(zhuǎn)矩3P3n3T kWP4 63 mi81 rmN 04 9 2 初步確定軸的最小直徑 初步估算軸的最小直徑 選取軸的材料為 45 鋼 調(diào)質(zhì)處理 根據(jù)表 15 3 取 則 120 A 7 1 n PAd7 381 462330min 3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 取 d40 41 大斜齒圓柱齒輪 B65ml6325 初步選滾動軸承 選單列圓錐滾子軸承 由工作要求和 初步選取標準精度級單列圓錐滾子軸承d40 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 13 30208 其尺寸為 mTDd75 19804 a9 16 1 m0d37 4 擋油板 寬度 所以93 b15 ml 75 362175 9 取 l65 l l80 l 4 軸上零件周向定位 由 選用平鍵 由 選用平md mLhb5612 d37 鍵 Lhb56810 5 求作用在齒輪上的力 大斜齒輪分度圓直徑 則 d8 24NT 04 39 7 2 Ft 258 1233 7 3 ntr 08costa0cosa 7 4 NFta 591t325 6 求軸上的載荷 軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計算簡圖 7 按彎矩合成應(yīng)力校核軸的強度 進行校核時 通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面 即危險截面 B 的強度 根據(jù)上 表數(shù)據(jù) 以及軸單向旋轉(zhuǎn) 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力 取 軸的計算應(yīng)力為 6 0 7 5 MPaWTMca 341 0 96 973 3222321 前已選定軸的材料為 45 鋼 調(diào)制處理 由表 15 1 查 因此 故安 01 1 c 全 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 14 8 精確校核軸的疲勞強度 判斷危險截面 截面 C V D 只受扭矩作用 雖然鍵槽 軸肩及過渡配合所引起的應(yīng)力集中均將削弱軸的疲 勞強度 但由于軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強度較為寬裕確定的 所以 C V VI D 均無需校核 從應(yīng)力集中對軸的疲勞強度的影響來看 截面 II III 處過盈配合引起的應(yīng)力集中最嚴重 從 受載的情況來看 截面 B 上的應(yīng)力最大 截面 II 的應(yīng)力集中的影響和截面 III 相近 但截面 II 不 受扭矩作用 故不必做強度校核 截面 B 上雖然應(yīng)力最大 但應(yīng)力集中不大 故截面 B 也不必校 核 截面 IV 顯然更不必校核 鍵槽的應(yīng)力集中系數(shù)比過盈配合的小 因而該軸只需校核截面 III 左右兩側(cè)即可 截面 III 左側(cè) 抗彎截面系數(shù) 7 6 3338514 01 mdW 抗扭截面系數(shù) 7 7 702T 截面 III 左側(cè)的彎矩 M 為 7 8 349526mN 截面 III 上扭矩 7 9 N 04 39 截面上的彎曲應(yīng)力 7 10 MPaWb81 523 截面上的扭矩切應(yīng)力 7 11 T 703 軸的材料為 45 鋼 調(diào)質(zhì)處理 由查表得 aB64 MPa2751 Pa15 截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù) 及 查取 因 036 41 dr 經(jīng)插值后可查得 4dD8 29 1 又由軸的材料的敏性系數(shù) 0q 故有效應(yīng)力集中系數(shù)按式為 7 12 64 1 8 0 1 1 k 7 13 292 q 由尺寸系數(shù) 由扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù) 65 0 軸按磨削加工 表面質(zhì)量系數(shù)為 0 軸未經(jīng)表面強化處理 即 1 q 綜合系數(shù)為 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 15 7 14 61 29 065 41 kK 7 15 4 8 2 碳鋼的特性系數(shù) 取2 0 1 1 取5 5 于是 計算安全系數(shù) 值 按式得 caS 7 16 13 80 816 271 maK 7 17 6 2 5 3 4 1 aS 7 18 1 8 76 1 822 SSca 故可知其安全 截面 III 右側(cè) 抗彎截面系數(shù) 7 19 333176549 01 mdW 抗扭截面系數(shù) 7 20 202T 截面 III 左側(cè)的彎矩 M 為 7 21 381N 截面 III 上扭矩 7 22 N 04 39 截面上的彎曲應(yīng)力 7 23 MPaWb45 17628 截面上的扭矩切應(yīng)力 7 24 T7 30 過盈配合處的 用插值法求出 并取 于是得 k k8 7 25 16 3 53 216 0 軸按磨削加工 表面質(zhì)量系數(shù)為 9 綜合系數(shù)為 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 16 7 26 25 319 06 31 kK 7 27 6 5 2 所以 計算安全系數(shù) 值 得 caS 7 28 01 9 452 371 maK 7 29 3 625 16 1 aS 7 30 1 93 0 22 SSca 故該軸在截面 III 右側(cè)的強度也是足夠的 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 17 總 結(jié) 飼草業(yè)具有巨大的生態(tài)效益 社會效益和經(jīng)濟效益 越來越引起國家和地方的重視 但飼草 量不足 質(zhì)量不高 主要原因是牧草收割機數(shù)量少 種類缺 價格比較高 收割費用遲遲降不下 來 手工作業(yè)占很大比重 這制約了我國牧草業(yè)的發(fā)展 我國割草壓扁機大多模仿外國產(chǎn)品開發(fā) 研制的 工作性能不穩(wěn) 和國產(chǎn)拖拉機不配套 或者從國外直接進口外國產(chǎn)品 有些功能開發(fā)不 出來 浪費了能源 這些都不適宜我國國情 我們國家農(nóng)牧民急缺小而靈活的適合家用的小型牧 草收獲機械 基于這一點 在現(xiàn)有機具的基礎(chǔ)上 通過對中外文獻資料的查閱和收集和對部分國 內(nèi)外牧草收獲機械的調(diào)研 根據(jù)農(nóng)牧民的實際需要 運用現(xiàn)代設(shè)計方法設(shè)計了與中型拖拉機配套 使用后置割草壓扁機 得出以下結(jié)論 設(shè)計往復(fù)式割草壓扁機該機與 20 馬力拖拉機配套使用 幅寬 1 66 米 整機體積小 重量輕 結(jié)構(gòu)緊湊 操作簡單 可一次性完成撥禾 切割等復(fù)式作業(yè) 集合了割草機 壓扁機的功能 簡 化了機器結(jié)構(gòu) 大大減少相應(yīng)的作業(yè)費用 能量消耗以及縮短青貯飼料所需的時間 對草地無任 何負作用 提高收獲效率 適用于中小型牧草場 采用偏心撥禾輪 將牧草垂直撥入割臺 并及時推向壓扁輥 減少了牧草損失 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 18 致 謝 大學(xué)四年學(xué)習(xí)時光已經(jīng)接近尾聲 在李傳峰老師的細心指導(dǎo)下完成了我的畢業(yè)設(shè)計 李老師 在設(shè)計的整體方案和設(shè)計重點等各個方面都給予了我大量的指導(dǎo)和幫助 在他的精心指導(dǎo)下 不 斷對我得到的結(jié)論進行總結(jié) 并提出新的問題 使得我的畢業(yè)設(shè)計課題能夠深入地進行下去 也 使我接觸到了許多理論和實際上的新問題 使我做了許多有益的思考 在此表示誠摯的感謝和由 衷的敬意 同時也要感謝學(xué)院每一位老師們給予了精心培養(yǎng)和指導(dǎo) 也給我提供了充足完備的條 件和寶貴的學(xué)習(xí)交流機會 而且在生活方面還給予我極大的關(guān)懷 在此表示衷心的感謝 感謝我的母校塔里木大學(xué)給了我在大學(xué)的本科四年深造機會 讓我能繼續(xù)學(xué)習(xí)和提高 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 在此我謹向我的指導(dǎo)老師以及在畢業(yè)設(shè)計過程中給予我很大幫助的老師 同學(xué)們致以最誠摯的謝 意 最后 向所有支持 關(guān)心 幫助我的人表示感謝 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 19 參考文獻 1 機械設(shè)計手冊編委會 機械設(shè)計手冊 M 機械工業(yè)出版社 2007 181 189 2 張偉社 機械原理 M 西北工業(yè)大學(xué)出版社 2005 110 178 3 盛克柱 紐荷蘭幾種牧草收獲機械的特點 J 農(nóng)機化 2008 4 40 40 4 張文靜 牧草收獲機械的現(xiàn)狀 機遇及發(fā)展 J 農(nóng)村牧區(qū)機械化 2001 1 18 19 5 金光農(nóng) 我國牧草機械發(fā)展落后原因分析 J 2006 7 1 6 韓正晨 栗震霄等 齒形鏈式切割器的試驗研究 J 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報 2008 2 86 89 7 東北農(nóng)學(xué)院主編 畜牧業(yè)機械化 M 北京農(nóng)業(yè)出版社 2009 1 110 8 YS 0 85 型盤式割革機的設(shè)計 王德眾等 農(nóng)機化研究 2003 年 1 月 9 L20 160 型路用剖草機的研制 劉延超等 黑龍江交通科技 2002 年第六期 10 中國農(nóng)業(yè)機械化科學(xué)研究院 農(nóng)業(yè)機械設(shè)計手 M 機械出版社 2005 2 77 78 11 楊明韶 我國牧草割草機基礎(chǔ)研究工作進展與探索 農(nóng)機化研究 2002 2 39 41 12 徐秀英 小型牧草收獲機械的設(shè)計 D 南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 2004 6 18 19 13 中國機械信息網(wǎng) 我國草業(yè)畜牧業(yè)機械市場前景廣闊 J 7 2002 7 7 8 14 楊敏麗 牧草生產(chǎn)機械化西部農(nóng)業(yè)機械化發(fā)展新的增長點 J 中國農(nóng)機化 2007 4 8 9