輪刀式飼草切碎機(jī)的設(shè)計(jì)含12張CAD圖

輪刀式飼草切碎機(jī)的設(shè)計(jì)含12張CAD圖,輪刀式,飼草,切碎,設(shè)計(jì),12,十二,cad 輪刀式飼草切碎機(jī)的設(shè)計(jì) XXX，XX （XXX，XXX 843300） 摘 要：我國具有豐富的作物桔稈資源，它是廣大農(nóng)區(qū)飼養(yǎng)牲畜的主要飼料.發(fā)展節(jié)糧效益型畜牧業(yè)是加快我國畜牧業(yè)發(fā)展的新戰(zhàn)略。近幾年來，隨著桔稈堿化、氨化和化學(xué)處理技術(shù)的推廣，為提高干秸稈的利用率提供了廣闊的前景.桔稈切碎是處理秸稈不可缺少的一項(xiàng)工藝。我國農(nóng)作物秸稈的利用率很低,很多秸稈被農(nóng)民燒掉,浪費(fèi)了生物資源,污染了環(huán)境,因此大力發(fā)展飼料切碎機(jī)械勢在必行。為了適應(yīng)廣大農(nóng)牧區(qū)養(yǎng)殖業(yè)的需要,我們設(shè)計(jì)了一種結(jié)構(gòu)新穎、工作可靠、性能良好的輪刀式飼草切碎機(jī)?？梢源龠M(jìn)牧草合理、有效的綜合利用，可以緩解飼草料不足現(xiàn)狀，促進(jìn)畜牧業(yè)發(fā)展。 關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)工程；切碎機(jī)；設(shè)計(jì)；機(jī)械 中圖分類號： 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號： 0 引言 我國具有豐富的作物桔稈資源，它是廣大農(nóng)區(qū)飼養(yǎng)牲畜的主要飼料.發(fā)展節(jié)糧效益型畜牧業(yè)是加快我國畜牧業(yè)發(fā)展的新戰(zhàn)略。近幾年來，隨著桔稈堿化、氨化和化學(xué)處理技術(shù)的推廣，為提高干秸稈的利用率提供了廣闊的前景.桔稈切碎是處理秸稈不可缺少的一項(xiàng)工藝。目前，我國飼草的機(jī)械切碎加工主要是利用鍘草機(jī)，鍘草機(jī)的切割器可分為輪刀式和滾筒式兩種.常用輪刀切割器動(dòng)刀片的型式有凹圓弧形、凸圓弧形和直線形，我國農(nóng)作物秸稈的利用率很低,很多秸稈被農(nóng)民燒掉,浪費(fèi)了生物資源,污染了環(huán)境,因此大力發(fā)展飼料切碎機(jī)械勢在必行。為了適應(yīng)廣大農(nóng)牧區(qū)養(yǎng)殖業(yè)的需要,我們設(shè)計(jì)了一種結(jié)構(gòu)新穎、工作可靠、性能良好的輪刀式飼草切碎機(jī)。該機(jī)既可實(shí)現(xiàn)家庭和畜牧場飼草切碎加工[1]。 草資源在發(fā)展畜牧業(yè)、配合飼料工業(yè)、生物能源、輕工業(yè)和建筑業(yè)中有重要意義.尤其是在大力發(fā)展畜牧業(yè)的今天其地位日見提升.草資源-草產(chǎn)品-草業(yè)加工-草產(chǎn)業(yè)被稱為草業(yè)發(fā)展的四草,是一個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈.處于產(chǎn)業(yè)鏈最底層的草資源是發(fā)展草產(chǎn)業(yè)的強(qiáng)大支撐.我國草資源豐富,全國共有4億公頃草原,每年有近6億噸的農(nóng)作物秸稈.內(nèi)蒙古、、青海是我國草資源的大省.但近些年來,人們只是一味的利用，沒有很好地保持和建設(shè)，使得草資源日益匱乏.另外,由于人們觀念及技術(shù)水平的限制,雖是利用也只是粗放型的,附加值低,成了草資源的極大浪費(fèi).隨著市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,新鮮飼草產(chǎn)品走入市場已成大勢所趨,草資源在畜牧業(yè)中的基礎(chǔ)作用還在提高，深層次的開發(fā)和利用問題已提到日程上來[2] 。 1 設(shè)計(jì)原理及機(jī)構(gòu) 1.1 設(shè)計(jì)方案 飼草切碎機(jī)主要用來切斷莖稈類飼料，如谷草、稻草、麥秸、干草，各種青飼料和青貯玉米、高梁秸稈等。本設(shè)計(jì)采用可移動(dòng)輪刀式切碎，此設(shè)計(jì)主要用于大部分農(nóng)村和小型企業(yè)，方便移動(dòng)和拋送切碎的飼草結(jié)構(gòu)。以目前的研究條件，設(shè)計(jì)的飼草切碎機(jī)采用傾斜式喂入飼草裝置和放置式刀輪旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)，利用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)刀輪轉(zhuǎn)，在飼草進(jìn)入喂料口時(shí)，飼草在高速旋轉(zhuǎn)的刀片作用下被切斷，切斷的飼草在刀輪的離心作用下和拋送葉片的旋轉(zhuǎn)被拋出箱體，完成切碎和拋送工作。要得到精確地切碎的第二個(gè)先決條件是：刀片的鋒利度要適宜。第三個(gè)先決條件是刀片和入料口的之間的間隙盡可能小。飼料的理論切碎長度L取決于喂入飼料的速度和單位時(shí)間內(nèi)的切割次數(shù)。 （1.1） 式中： v----喂入速度（米/秒） n----切碎機(jī)的轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分） Z----刀片的數(shù) 由式中1.1可以看出：飼料切碎長度可以通過改變刀片的數(shù)目和刀盤的轉(zhuǎn)速，或改變飼料喂入的速度，或通過改變兩部分其中一個(gè)或全部參數(shù)來得到。 電動(dòng)機(jī)是已經(jīng)系列化的產(chǎn)品，在機(jī)械設(shè)計(jì)中，要根據(jù)工作載荷大小及性質(zhì)、轉(zhuǎn)速高低、起動(dòng)特性、過載情況、工作環(huán)境、安裝要求及空間尺寸限制和經(jīng)濟(jì)性等要求從產(chǎn)品目錄中選擇電動(dòng)機(jī)的類型、結(jié)構(gòu)形式、容量和轉(zhuǎn)速，最后確定具體型號。 在本設(shè)計(jì)中先選定飼草的理論長度L=10～15mm.喂入速度v=0.75m/s.刀片數(shù)Z=3 由上式可得知電動(dòng)機(jī)選擇轉(zhuǎn)速為1500～1400r/min。 經(jīng)過多次的討論和研究，確定輪刀式飼草切碎機(jī)的總體結(jié)構(gòu)，包括喂入裝置，切碎裝置，拋送裝置，動(dòng)力傳輸裝置。 工作過程：機(jī)器開始作業(yè)時(shí)，由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)皮帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)，軸和刀輪同時(shí)高速旋轉(zhuǎn)，，在飼草進(jìn)入喂料口時(shí)，飼草在高速旋轉(zhuǎn)的刀片作用下被切斷，切 斷的飼草在刀輪的離心作用下和拋送葉片的旋轉(zhuǎn)被拋出箱體，完成切碎和拋送工作。 總裝圖如圖1-1： 1.皮帶輪2.滾動(dòng)軸承座3.軸4.刀輪5.刀片 6.喂料口7.支架8.拋送葉片 圖1-1總裝圖 2.設(shè)計(jì)方案的選擇 經(jīng)過多次的討論和研究，確定輪刀式飼草切碎機(jī)的總體結(jié)構(gòu)，包括喂入裝置，切碎裝置，拋送裝置，動(dòng)力傳輸裝置。 2.1飼草切割長度的確定和分析 為了使青飼料有正常的發(fā)酵過程，必須將飼料切成10～20mm長的碎段。按照布蘭瑞克的意見，為了讓青飼料塔順利地卸下飼料，應(yīng)把飲料切成30-45mm。這樣的長度可以通過采用輪刀式切碎機(jī)來獲得，這樣切碎機(jī)具有能比較精確的切碎飼料的切割器。為了保證精確切割，喂入的料層應(yīng)盡可能窄些（即輸送喂入口的寬度要小些）。而且要盡可能緊密。關(guān)于這點(diǎn)，切碎機(jī)通常包含兩個(gè)部分：輸送裝置和將料層送入旋轉(zhuǎn)切刀的喂入裝置。 要得到精確地切碎的第二個(gè)先決條件是：刀片的鋒利度要適宜。第三個(gè)先決條件是刀片和入料口的之間的間隙盡可能小。飼料的理論切碎長度L取決于喂入飼料的速度和單位時(shí)間內(nèi)的切割次數(shù)。 2.2電動(dòng)機(jī)的選擇 電動(dòng)機(jī)是已經(jīng)系列化的產(chǎn)品，在機(jī)械設(shè)計(jì)中，要根據(jù)工作載荷大小及性質(zhì)、轉(zhuǎn)速高低、起動(dòng)特性、過載情況、工作環(huán)境、安裝要求及空間尺寸限制和經(jīng)濟(jì)性等要求從產(chǎn)品目錄中選擇電動(dòng)機(jī)的類型、結(jié)構(gòu)形式、容量和轉(zhuǎn)速，最后確定具體型號。 在本設(shè)計(jì)中先選定飼草的理論長度L=10～15mm.喂入速度v=0.75m/s.刀片數(shù)Z=3 由1-1式可以得出： 由上式可得知電動(dòng)機(jī)選擇轉(zhuǎn)速為1500～1400r/min。 2.3選擇電動(dòng)機(jī)的類型和結(jié)構(gòu)型式 由于輪刀式飼草切碎機(jī)對起動(dòng)轉(zhuǎn)距有較高要求，根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，應(yīng)選交流電動(dòng)機(jī)，Y系列電動(dòng)機(jī)為更新?lián)Q代產(chǎn)品，具有高效、節(jié)能、震動(dòng)小和運(yùn)行安全可靠的特點(diǎn)，安裝尺寸和功率等級符合IEC國際標(biāo)準(zhǔn)，適合于輪刀式飼草切碎機(jī)。 2.4確定電動(dòng)機(jī)的容量 電動(dòng)機(jī)容量的選擇必須根據(jù)工作機(jī)容量的需要來確定。如選電動(dòng)機(jī)的容量過大，必然會增加成本，造成浪費(fèi)；相反，容量過小，則不能保證工作機(jī)的正常工作，或使電動(dòng)機(jī)長期過載、發(fā)熱量大而過早損壞，因此所選發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率Ped應(yīng)等于或稍大于電動(dòng)機(jī)所需要的實(shí)際功率Pd。 電動(dòng)機(jī)所需功率 Pd—電動(dòng)機(jī)所需要的實(shí)際功率，單位為kw Pw—工作機(jī)所需要的輸入功率，單位為kw η—電動(dòng)機(jī)工作機(jī)之間傳動(dòng)裝置的總效率 傳動(dòng)總效率 確定各部分效率為：V帶傳動(dòng)效率 滾動(dòng)軸承座傳動(dòng)效率代入得 由設(shè)計(jì)要求知n =1440 r/min 所以 由能量守恒得 取質(zhì)量m =10 kg，R =200 mm 而 所以 所需電動(dòng)機(jī)功率為 因載荷平穩(wěn)，電動(dòng)機(jī)額定功率 由表2-1系列電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)表，選電動(dòng)機(jī)的額定功率為4 kw。 2.5電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇 額定功率相等的同類型電動(dòng)機(jī)，可以有好幾種轉(zhuǎn)速可選擇，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速高，極對數(shù)少，尺寸和質(zhì)量小，價(jià)格也便宜，但會使傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比加大，結(jié)構(gòu)尺寸偏長，成本也會變高，若選用低轉(zhuǎn)速的電動(dòng)機(jī)則相反。根據(jù)小型飼料攪拌機(jī)的總體設(shè)計(jì)以及其傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)，應(yīng)選用同步轉(zhuǎn)速為1500 r/min的電動(dòng)機(jī)，滿載轉(zhuǎn)速為1440 r/min，該電動(dòng)機(jī)型號為 根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊》P167表2－1查出的電動(dòng)機(jī)型號，因此有以下四種傳動(dòng)比選擇方案， 表2-1系列電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)表 電動(dòng)機(jī)型號 額定功率/KW 滿載轉(zhuǎn)速（r/min） 質(zhì)量/KG Y100L-2 3 1430 38 Y112M-4 4 1440 43 Y132S-4 5．5 1440 68 Y132M-4 7 1440 81 從表2-1中綜合考慮選擇電動(dòng)機(jī)為：Y112M-4 3.傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì) 3.1總設(shè)計(jì)要求 飼草長度：L=10～20mm 輪刀轉(zhuǎn)速：V =1440r/min 電動(dòng)機(jī)與刀輪傳動(dòng)比為：1：1 配套動(dòng)力：4KW 連續(xù)工作時(shí)間：8 h 拋送距離：1 .5～2m 生產(chǎn)率：350～600kg/h 3.2箱體大小的確定 箱體結(jié)構(gòu)尺寸：長×寬×高606×190×760mm， 箱體密封時(shí)采用上下箱體可分離式。 箱體直徑：600mm 箱體底座與連接方式：焊接，螺栓連接。 材料：角鋼，鐵皮。 3.3V帶的選擇 根據(jù)設(shè)計(jì)要求選擇普通V帶 3．3．1設(shè)計(jì)功率 根據(jù)工作情況由表13-8[8]得=1.2 3．3．2選定帶型 根據(jù)Pd =5.2kw和n=1440r/min, 由圖13-15知：位于A區(qū)域，選定A型帶。 3．3．3求帶輪的基準(zhǔn)直徑 由表13-9,d不應(yīng)小于90，取d=100mm ；由于傳動(dòng)比為1：1，d1=d=100mm 3．3．4驗(yàn)算帶速 m/s 3．3．5初定軸間距 取a=300mm 3．3．6V帶的基準(zhǔn)長度 mm 查表13-2[9]對A型帶選用=900mm 3．3．7計(jì)算實(shí)際中心距 mm 3．3．8求V帶根數(shù) n=1440r/min d=100mm 查表13-3得=1.32kw. 傳動(dòng)比為1：1 查表13-5得=1.3 =1 則V帶取3根，Z=3 3．3．9單根V帶的預(yù)緊力 由表查得A型帶m=0.1kg/m 3．3．10壓軸力 4.軸的設(shè)計(jì) 4．1主軸的設(shè)計(jì) 根據(jù)皮帶輪的大小可以計(jì)算出來和帶輪配合的軸的直徑，根據(jù)設(shè)計(jì)和安裝的要求軸的尺寸如下：軸長：390mm，連接有帶輪的軸端到軸肩的距離為56mm，軸的連接帶輪的軸徑為：30mm;與滾動(dòng)軸承座配合的軸徑為：35mm,軸長90mm,在軸承座右側(cè)軸上要刀輪實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)切割，安裝刀輪的軸端到軸肩的距離為40mm，軸徑40mm;在刀輪后安裝有軸套，軸套到刀輪的距離為60mm，軸套右側(cè)安裝一滾動(dòng)軸承座，固定軸和刀輪旋轉(zhuǎn)。 主軸的結(jié)構(gòu)如圖4-1所示： 軸的材料：軸的材料主要是碳剛和合金剛。由于碳剛比合金剛價(jià)格便宜，對應(yīng)力集中的敏感性較低，同時(shí)也可以用熱處理或化學(xué)熱處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度，所以本設(shè)計(jì)采用Q235作為軸的材料，調(diào)制處理。 圖4-1 軸 4．2軸上零件的定位 為了防止軸上零件受力時(shí)發(fā)生沿軸向或周向的相對運(yùn)動(dòng)，軸上零件除了有游動(dòng)或空轉(zhuǎn)的要求以外，都必須進(jìn)行軸向和周向定位，以保證其準(zhǔn)確的工作位置。在固定刀輪時(shí)，用B型平鍵固定刀輪與軸的相對運(yùn)動(dòng)，軸套起固定刀輪的軸向定位作用。 套筒： 大端半徑=48mm，小端半徑d=40mm 套筒結(jié)構(gòu)如圖圖4-2所示 圖4-2 套筒 刀輪： 鍵B 14×9×28， 滾動(dòng)軸承座的內(nèi)圈和軸采用過盈配合，配合尺寸為， 4．3軸承的選擇 滾動(dòng)軸承的組成： 滾動(dòng)軸承一般由內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體和保持架四部分組成。內(nèi)圈的作用是與軸相配合并與軸一起旋轉(zhuǎn)；外圈作用是與軸承座相配合，起支撐作用；滾動(dòng)體是借助于保持架均勻的將滾動(dòng)體分布在內(nèi)圈和外圈之間，其形狀大小和數(shù)量直接影響著滾動(dòng)軸承的使用性能和壽命；保持架能使?jié)L動(dòng)體均勻分布，防止?jié)L動(dòng)體脫落，引導(dǎo)滾動(dòng)體旋轉(zhuǎn)起潤滑作用。滾動(dòng)軸承的作用： 滾動(dòng)軸承使用維護(hù)方便，工作可靠，起動(dòng)性能好，在中等速度下承載能力較高。與滑動(dòng)軸承比較，滾動(dòng)軸承的徑向尺寸較大，減振能力較差，高速時(shí)壽命低，聲響較大。 滾動(dòng)軸承座，它包括軸承座底座、軸承座上蓋、第一螺柱組件、軸承座端蓋、密封裝置、密封壓蓋，軸承座底座與軸承座上蓋的左右兩端分別由第一螺柱組件固定連接，軸承座底座與軸承座上蓋內(nèi)為軸承孔，軸承座端蓋中部為旋轉(zhuǎn)軸孔，軸承座底座、軸承座上蓋的前后兩側(cè)分別由螺栓與軸承座端蓋固定連接，軸承座端蓋外側(cè)設(shè)有密封腔，密封裝置位于密封腔內(nèi)，密封裝置外設(shè)有密封壓蓋，密封壓蓋由螺栓與軸承座端蓋固定連接；其特征在于：軸承座底座、軸承座上蓋上一共設(shè)有三個(gè)潤滑孔，三個(gè)潤滑孔與軸承孔相通，三個(gè)潤滑孔成１２０°布置。本實(shí)用新型具有潤滑效果好、安裝方便、可靠性好的特點(diǎn)。 軸的兩端都裝有滾動(dòng)軸承座，軸徑為35mm,采用基孔制選軸承，先選出滾動(dòng)軸承座型號為：SN207。由于軸的轉(zhuǎn)速為1440r/min,工作時(shí)間在10h內(nèi)。則選擇深溝球軸承。型號為：6007。 滾動(dòng)軸承座如圖4-4所示 4．4選擇材料，決定最小直徑 圖4-4 滾動(dòng)軸承座 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算，用于只承受轉(zhuǎn)矩的傳動(dòng)軸的精確計(jì)算，也可用于既受彎矩又受扭矩的軸的計(jì)算。 由于軸的選材為Q235，所以查表可知Q235的許用扭切應(yīng)力為，查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表14-2得：τ取，C=160～135,取150。 軸上有兩個(gè)鍵糟 查手冊，取標(biāo)準(zhǔn)值， 4．5軸的校核 其強(qiáng)度條件為： MPa 注：——切應(yīng)力，MPa; ——軸傳遞的功率，KW； ——軸的轉(zhuǎn)速，r/min; ——軸的計(jì)算直徑，mm; ——許用切應(yīng)力，Mpa 所以，把相關(guān)的數(shù)據(jù)帶入公式中得： MPa 由于軸的選材為Q235號鋼，所以查表13-2[10]可知Q235的許用扭切應(yīng)力為，，。經(jīng)校核設(shè)計(jì)的軸符合要求，可以正常工作。 根據(jù)軸的計(jì)算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖，如圖4-5所示: 5.其他零部件 5．1刀片起切碎作用，刀片固定在輪上，使飼草從喂入口進(jìn)入箱體時(shí)，軸轉(zhuǎn)帶動(dòng)刀片旋轉(zhuǎn)，從而切割飼草。 5．2拋送葉片 拋送葉片如下圖圖5-2所示此拋送葉片的設(shè)計(jì)是固定在刀輪上，在軸旋轉(zhuǎn)切割飼草時(shí)，被切碎的飼草在刀輪的離心作用下和拋送葉片的旋轉(zhuǎn)時(shí)被拋出箱體，以免切碎的飼草在箱體內(nèi)影響切碎機(jī)的工作。 圖4-5 軸的彎矩圖和扭矩圖 圖 5-1 刀片 圖5-2 拋送葉片 5．3刀輪 刀輪是起連接刀片的拋送機(jī)構(gòu)的裝置，此刀輪是固定在主軸上的，刀輪上裝有3個(gè)刀片和3個(gè)拋送葉片。如圖5-3所示、。 圖5-3 刀輪 小 結(jié) 輪刀式飼草切碎機(jī)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，采用了輪刀式直刀刃的切碎方式，具有結(jié)構(gòu)合理，工作性能良好，使用安全方便，工作效率高等特點(diǎn)，適合于大、中型畜牧業(yè)養(yǎng)殖戶對谷草、稻草、麥秸、干草，各種青飼料和青貯玉米、高梁秸稈等切碎青貯的要求。該機(jī)的應(yīng)用節(jié)約了能源并合理利用農(nóng)業(yè)作物秸稈等資源，提高了飼草的青貯質(zhì)量，提高了青貯飼草使用的可靠性和利用率，極大地降低了農(nóng)業(yè)作物秸稈等資源的浪費(fèi)和畜牧養(yǎng)殖成本。對飼草的推廣應(yīng)用和促進(jìn)畜牧業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，實(shí)行農(nóng)牧相結(jié)合，形成節(jié)糧型的畜牧業(yè)結(jié)構(gòu)具有十分重要的意義。 （1）飼草切碎機(jī)的廣泛使用，節(jié)約了能源并合理利用草資源，并且降低了草資源浪費(fèi)。 （2）輪刀式飼草切碎機(jī)代替了以往的人工切碎作業(yè)，提高了機(jī)械化程度及生產(chǎn)效率，節(jié)省了人力及時(shí)間。 （3）本設(shè)計(jì)采用電機(jī)作為動(dòng)力，1人即可操作，結(jié)構(gòu)合理、緊湊，性能可靠；使用安全、方便，切碎質(zhì)量較好。理論上達(dá)到了飼草切割的要求及其它相應(yīng)工作條件。 （4）適合大、中型養(yǎng)殖戶玉米秸稈青貯、鍘飼草、切碎等。 （5）移動(dòng)自如，操作維修方便，確保人身安全。 （6）喂入飼草的速度不均勻，切割出的飼草長度不均勻，要改進(jìn)的是喂入裝置。參考文獻(xiàn)： [1] 薛建華.草加工機(jī)械概述[J]農(nóng)產(chǎn)品加工. 2003,(12) :18～20. [2] 韓魯佳,巧娟,劉向陽,胡金有.國農(nóng)作物秸稈資源及其利用現(xiàn)狀[J]農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào).2002,(03):26～28. [3] 高振江,苗新明.飼草的物理加工及其利用[J];疆農(nóng)墾科技.1997,(05) 30～31. [4] 冬花.飼草料的加工與利用 [J];畜牧業(yè).2004,(01):42～44。 [5] 孟海波,魯佳.稈物料的特性及其加工利用研究現(xiàn)狀與應(yīng)用前景[J]中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2003,(06): 15～16. [6] 席偉光,李波.械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì).高等教育出版社,2002:16～18. [7] 沈鴻.械工程手冊.機(jī)械工程出版社, 1982:24～26. [8] 徐灝.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊4.第二版.械工業(yè)出版社,2000:45～60. [9] 楊可楨,光蘊(yùn),仲生.械設(shè)計(jì)基礎(chǔ).等教育出版社,1979:112～150. [10] 孔凌嘉,曉力.械設(shè)計(jì).京理工大學(xué)出版社,2000:162～198. [11] 吳宗澤.機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊[M].2版.北京:學(xué)工業(yè)出版社,003:82～156. Round knife type forage cutter design GuoHaiyang,MengWei （College of Mechanical and Electrical Engineering，Tarim University，Alar 843300，China） Abstract: Our country has rich crop straw resource, it is broad farming livestock feed mainly. Development division food benefit stock raising is to accelerate the development of our country stock raising new strategy. In recent years, along with the straw alkaline, ammoniation and chemical processing technology, in order to improve the utilization rate of dry straw provides a broad prospect. Straw shredding is a necessary process of straw processing. Our country crop straw utilization rate is very low, many farmers burn straw, waste biological resources, pollution of the environment, so promoting the development of feed machinery to be imperative. In order to adapt to the need of aquaculture in the agricultural and pastoral areas, we design a novel structure, reliable work, good performance of the wheel knife type forage cutter. Can promote forage reasonable, effective utilization, can alleviate the shortage of fodder, and promote the development of animal husbandry. Key words: agricultural engineering; Shredding machine; design; mechanics 輪刀式飼草切碎機(jī)的設(shè)計(jì) 前 言 我國具有豐富的作物桔稈資源，它是廣大農(nóng)區(qū)飼養(yǎng)牲畜的主要飼料.發(fā)展節(jié)糧效益型畜牧業(yè)是加快我國畜牧業(yè)發(fā)展的新戰(zhàn)略。近幾年來，隨著桔稈堿化、氨化和化學(xué)處理技術(shù)的推廣，為提高干秸稈的利用率提供了廣闊的前景.桔稈切碎是處理秸稈不可缺少的一項(xiàng)工藝。目前，我國飼草的機(jī)械切碎加工主要是利用鍘草機(jī)，鍘草機(jī)的切割器可分為輪刀式和滾筒式兩種.常用輪刀切割器動(dòng)刀片的型式有凹圓弧形、凸圓弧形和直線形，我國農(nóng)作物秸稈的利用率很低,很多秸稈被農(nóng)民燒掉,浪費(fèi)了生物資源,污染了環(huán)境,因此大力發(fā)展飼料切碎機(jī)械勢在必行。為了適應(yīng)廣大農(nóng)牧區(qū)養(yǎng)殖業(yè)的需要,我們設(shè)計(jì)了一種結(jié)構(gòu)新穎、工作可靠、性能良好的輪刀式飼草切碎機(jī)。該機(jī)既可實(shí)現(xiàn)家庭和畜牧場飼草切碎加工[1]。 草資源在發(fā)展畜牧業(yè)、配合飼料工業(yè)、生物能源、輕工業(yè)和建筑業(yè)中有重要意義.尤其是在大力發(fā)展畜牧業(yè)的今天其地位日見提升.草資源-草產(chǎn)品-草業(yè)加工-草產(chǎn)業(yè)被稱為草業(yè)發(fā)展的四草,是一個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈.處于產(chǎn)業(yè)鏈最底層的草資源是發(fā)展草產(chǎn)業(yè)的強(qiáng)大支撐.我國草資源豐富,全國共有4億公頃草原,每年有近6億噸的農(nóng)作物秸稈.內(nèi)蒙古、、青海是我國草資源的大省.但近些年來,人們只是一味的利用，沒有很好地保持和建設(shè)，使得草資源日益匱乏.另外,由于人們觀念及技術(shù)水平的限制,雖是利用也只是粗放型的,附加值低,成了草資源的極大浪費(fèi).隨著市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,新鮮飼草產(chǎn)品走入市場已成大勢所趨,草資源在畜牧業(yè)中的基礎(chǔ)作用還在提高，深層次的開發(fā)和利用問題已提到日程上來[2] 。 飼草切碎機(jī)主要用來切斷莖稈類飼料，如谷草、稻草、麥秸、干草，各種青飼料和青貯玉米、高梁秸稈等。飼草切碎機(jī)按機(jī)型大小可分為小型、中型和大型三種。小型飼草切碎機(jī)常稱鍘草機(jī)，在農(nóng)村應(yīng)用很廣。主要用來鍘切谷草、稻草和麥秸，也用來鍘切青飼料和干草。大型飼草切碎機(jī)常用在養(yǎng)牛場，主要用來鍘切青貯料，故常稱青貯料切碎機(jī)。中型飼草切碎機(jī)一般可作鍘草和鍘青貯料兩用。飼草切碎機(jī)按切割部分形式可分為滾刀式和輪刀式兩種。大中型飼草切碎機(jī)為工送青貯料一般都為輪刀丸飼草切碎機(jī)則兩者都有，但俄撼刀式為多。飼草切碎機(jī)按固定方式可分為固定式和移動(dòng)式兩種。大、中型飼草切碎機(jī)為了便于青貯作業(yè)常為移動(dòng)式;小型飼草切碎機(jī)常為固定式。 我國農(nóng)業(yè)科技發(fā)展綱要中明確指出：積極推廣和發(fā)展資源綜合利用技術(shù)，突出發(fā)展草食型、節(jié)糧型畜牧業(yè)。逐步將資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化成商品優(yōu)勢，最大限度的降低農(nóng)業(yè)秸桿性物料的浪費(fèi)，以及焚燒秸桿帶來的嚴(yán)重環(huán)境污染。該機(jī)是進(jìn)行資源轉(zhuǎn)化的有效方法，必然會顯示出強(qiáng)有力的社會效益。 飼草切碎機(jī)是將收獲后的農(nóng)作物莖稈或青飼草作物以及牧草鍘切成碎段的飼料加工機(jī)械。青、粗飼料在畜牧業(yè)飼草料中占有極為重要的地位，約占飼草料總量的50—60%以上，是發(fā)展畜牧業(yè)的良好物質(zhì)基礎(chǔ)。我國每年約有農(nóng)作物秸桿約5億多噸，合理、有效的綜合利用，可以緩解飼草料不足現(xiàn)狀，促進(jìn)畜牧業(yè)發(fā)展。 采用該機(jī)將物料進(jìn)行鍘切后飼喂，可以提高秸桿的利用率和消化吸收率；進(jìn)行青貯可以改善物料品質(zhì)，提高轉(zhuǎn)化效果，增加牧畜的適口性，達(dá)到飼草料長期保存、營養(yǎng)損失較少的目的。還可以大大提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。 根據(jù)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，養(yǎng)殖專業(yè)戶和畜牧場數(shù)量的增多，需要向用戶提供一種優(yōu)質(zhì)、低耗、高效和安全的飼草加工設(shè)備，解決畜牧業(yè)生產(chǎn)中的實(shí)際問題。 飼草切碎機(jī)的廣泛應(yīng)用，在大、中型養(yǎng)殖戶和的的的利用和推廣，已成為飼草切割的主要機(jī)械，研究飼草切碎切碎的工作原理，對輪刀的設(shè)計(jì)和要求，要達(dá)到理論的飼草切割長度，在飼草切割工作已成為機(jī)械化趨勢，本設(shè)計(jì)內(nèi)容是一種小型輪刀式飼草切碎機(jī)，滿足飼草切割長度。 目 錄 1.緒 論 1 1.1選題的意義和目的 1 1.2國內(nèi)外飼草切碎機(jī)的研究現(xiàn)狀 1 1.3方案的確定 2 2.設(shè)計(jì)方案的選擇 3 2.1飼草切割長度的確定和分析 3 2.2電動(dòng)機(jī)的選擇 4 2.3選擇電動(dòng)機(jī)的類型和結(jié)構(gòu)型式 4 2.4確定電動(dòng)機(jī)的容量 4 2.5電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇 5 3.傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì) 5 3.1總設(shè)計(jì)要求 5 3.2箱體大小的確定 5 3.3 V帶的選擇 5 3.3.1設(shè)計(jì)功率 5 3.3.2選定帶型 5 3.3.3求帶輪的基準(zhǔn)直徑 5 3.3.4驗(yàn)算帶速 5 3.3.5初定軸間距 5 3.3.6 V帶的基準(zhǔn)長度 6 3.3.7計(jì)算實(shí)際中心距 6 3.3.8求V帶根數(shù) 6 3.3.9單根V帶的預(yù)緊力 6 3.3.10壓軸力 6 4.軸的設(shè)計(jì) 6 4.1主軸的設(shè)計(jì) 6 4.2軸上零件的定位 7 4.3軸承的選擇 7 4.4選擇材料，決定最小直徑 8 4.5軸的校核 8 5.其他零部件 9 5.1刀片 9 5.2拋送葉片 9 5.3刀輪 10 5.4下箱體 10 小 結(jié) 12 致 謝 13 參考文獻(xiàn) 14 1.緒 論 1.1選題的意義和目的 隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人口的增長及食品結(jié)構(gòu)的變化，我國的畜產(chǎn)品消費(fèi)平均每年以27.8％的速度遞增，目前，國內(nèi)農(nóng)作物秸稈用于飼料部分還不足10％，造成這種局面，主要是因?yàn)槲覈L期以來由于技術(shù)限制，對時(shí)令性飼草的貯存和積累問題一直沒有解決好；另一方面，這一巨大市場尚未被發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致在我國許多地區(qū)特別是西部地區(qū)至今對飼草的加工基本屬于空白。農(nóng)業(yè)機(jī)械化大大提高了節(jié)本增效能力，提高了資源利用轉(zhuǎn)化率和勞動(dòng)生產(chǎn)率。因而促進(jìn)農(nóng)民增收。這是因?yàn)樵谵r(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用機(jī)器代替手工工具，用自然力來代替人力，以自覺運(yùn)用現(xiàn)代技術(shù)裝備和科學(xué)技術(shù)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)經(jīng)驗(yàn)生產(chǎn)。改變了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，克服了人的體力，器官的限制和經(jīng)驗(yàn)局限。 由于國家和地方對牧區(qū)畜牧業(yè)的發(fā)展十分重視，提倡發(fā)展食草型畜牧業(yè)和節(jié)糧型畜牧業(yè)，草原建設(shè)發(fā)展較快，退耕還草得到落實(shí)，對牧草生產(chǎn)機(jī)械需求增長。但近年來，我區(qū)陸續(xù)引進(jìn)、研制生產(chǎn)的草原改良建設(shè)機(jī)具，普遍存在技術(shù)含量較低，制造工藝設(shè)備落后，使用可靠性較差，成本還沒有降低到最低點(diǎn)，不能滿足農(nóng)牧區(qū)用戶的需要。 飼草的分類很多，其特點(diǎn)如下： 1）.產(chǎn)草量高:年畝產(chǎn)高營養(yǎng)飼草2-3萬公斤。? 2）.營養(yǎng)成分高:可以替代糧食作飼料,每公斤飼草的營養(yǎng)成分含量是每公斤普通玉米籽實(shí)營養(yǎng)成份含量的2-3倍。? 3）.適應(yīng)性廣、適口性好：適宜各種豬、牛、羊、馬、兔、鵝、鴨、鳥、水產(chǎn)魚類等蓄禽食用,人也可食用。? 4）.適宜各類土壤種植:可以灘涂地、鹽堿地、溝坡地、四荒地、農(nóng)村隙地、房前屋后、休閑地等非耕種地種植，不與糧食作物和經(jīng)濟(jì)作物征地。? 5）.抗逆性強(qiáng):高營養(yǎng)飼草抗病力強(qiáng)，在生長期內(nèi)基本上無病蟲害發(fā)生，且耐寒、耐旱、耐高溫、耐澇，適宜在各種氣候條件下生長。? 6）.飼草種植和飼草利用飼喂技術(shù)簡單易學(xué)，有利于推廣應(yīng)用。 主要飼草機(jī)械有：割草壓扁機(jī)、小型方捆機(jī)、圓捆打捆機(jī)、圓捆包膜機(jī)、牧草收割機(jī)、捆扎機(jī)和切碎機(jī)等多種機(jī)具。隨著我國畜牧業(yè)的發(fā)展以及對飼草食物的質(zhì)量要求的提高，飼草的質(zhì)量必然要相應(yīng)提高，將會帶動(dòng)飼草加工產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展。根據(jù)規(guī)劃，我國到2010年，農(nóng)作物飼草比例要達(dá)到40％。飼草加工不僅可以為牛羊等草食動(dòng)物飼養(yǎng)提供具有諸多優(yōu)點(diǎn)的高密度飼料，為發(fā)展舍飼畜牧業(yè)奠定基礎(chǔ)，也為開發(fā)利用作物秸稈資源開辟了一條新途徑。它能為農(nóng)民帶來明顯的經(jīng)濟(jì)效益，對發(fā)展農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)，促進(jìn)農(nóng)業(yè)良性循環(huán)，減少環(huán)境污染，牧區(qū)防災(zāi)救災(zāi)等都有重要意義[2]。 1.2國內(nèi)外飼草切碎機(jī)的研究現(xiàn)狀 草地總面積達(dá)8.6億畝，占土地總面積的30%，是林地的28倍，耕地的15倍，草地資源是的第一大綠色屏障，是面積最大的生態(tài)系統(tǒng)。近年來，隨著畜牧業(yè)迅速發(fā)展，天然草場由于重用輕養(yǎng)，嚴(yán)重超載放牧及盲目開墾種植等原因，80%以上的天然草場有不同程度的退化，牧草產(chǎn)量下降35%～73%，草地有效利用面積減少240萬hm2；再加上盲目墾殖、不合理的水利設(shè)施建設(shè)等，加速了草場退化、沙化和堿化，導(dǎo)致草場生態(tài)環(huán)境惡化，草地牧草產(chǎn)量和草質(zhì)降低，草畜矛盾突出，制約了畜牧業(yè)的健康發(fā)展[3]。 我國畜牧業(yè)生產(chǎn)值占業(yè)總產(chǎn)值的比重約為25%～30%,而發(fā)達(dá)國家早在20世紀(jì)70年代畜牧業(yè)就占農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值的60%以上,尤其是牧業(yè)生產(chǎn)加工非常發(fā)達(dá).然而我國的牧業(yè)生產(chǎn)幾乎空白,制約牧業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵問題是沒有形成很好的牧業(yè)加工機(jī)械,而是牧業(yè)加工機(jī)械的基礎(chǔ)是飼草生產(chǎn)加工機(jī)械. 隨著人民生活的提高，飼草加工業(yè)發(fā)展迅速. 我國畜牧業(yè)的快速發(fā)展有力地促進(jìn)了飼草收貯和草品加工技術(shù)的發(fā)展，特別是飼草收貯和草產(chǎn)品加工技術(shù)的發(fā)展。當(dāng)前加大飼草加工機(jī)械的開發(fā)和研究力度依然是我國畜牧業(yè)發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急.西部大開發(fā)和畜牧業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的需要，飼草飼料機(jī)械化已成為急需解決的問題[4]。 美國、英國、加拿大等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家,經(jīng)歷了20世紀(jì)40～50年代種植業(yè)基本機(jī)械化及60～70年代畜禽與水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)基本機(jī)械化后,90年代的種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)已進(jìn)入高度機(jī)械化、現(xiàn)代化階段。農(nóng)業(yè)機(jī)械正向大型、高速、低耗、自動(dòng)化和智能化發(fā)展。美國是當(dāng)今世界上農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化程度最高的國家之一,已基本實(shí)現(xiàn)了區(qū)域化、專業(yè)化、機(jī)械化、社會化、商品化和網(wǎng)絡(luò)信息化。一些農(nóng)場主往往經(jīng)營上千公頃連片土地,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)前、產(chǎn)中、產(chǎn)后的每一個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)都使用機(jī)械操作, 全面實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化。美國已成為世界上農(nóng)業(yè)勞動(dòng)生產(chǎn)率最高的國家之一。而對于飼草切碎機(jī)械，由于種植區(qū)域的限制，國外研究資料很少。 1.3方案的確定 飼草切碎機(jī)主要用來切斷莖稈類飼料，如谷草、稻草、麥秸、干草，各種青飼料和青貯玉米、高梁秸稈等。飼草切碎機(jī)按機(jī)型大小可分為小型、中型和大型三種。小型飼草切碎機(jī)常稱鍘草機(jī)，在農(nóng)村應(yīng)用很廣。主要用來鍘切谷草、稻草和麥秸，也用來鍘切青飼料和干草。大型飼草切碎機(jī)常用在養(yǎng)牛場，主要用來鍘切青貯料，故常稱青貯料切碎機(jī)。中型飼草切碎機(jī)一般可作鍘草和鍘青貯料兩用。? ?　?飼草切碎機(jī)按切割部分形式可分為擦刀式和輪刀式兩種。大中型飼草切碎機(jī)為了便于拋送青貯料一般都為輪刀式；而小型飼草切碎機(jī)則兩者都有，但以滾刀式為多。? ?　?飼草切碎機(jī)按固定方式可分為固定式和移動(dòng)式兩種。大、中型飼草切碎機(jī)為了便于青貯作業(yè)常為移動(dòng)式；小型飼草切碎機(jī)常為固定式。本設(shè)計(jì)采用可移動(dòng)輪刀式切碎，此設(shè)計(jì)主要用于大部分農(nóng)村和小型企業(yè)，方便移動(dòng)和拋送切碎的飼草結(jié)構(gòu)。以目前的研究條件，設(shè)計(jì)的飼草切碎機(jī)采用傾斜式喂入飼草裝置和放置式刀輪旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)，利用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)刀輪轉(zhuǎn)，在飼草進(jìn)入喂料口時(shí)，飼草在高速旋轉(zhuǎn)的刀片作用下被切斷，切斷的飼草在刀輪的離心作用下和拋送葉片的旋轉(zhuǎn)被拋出箱體，完成切碎和拋送工作。此機(jī)器的切碎長度均勻，碎末率降低，適用廣泛，也適用于切碎谷穗、玉米秸和高桿作物類的秸稈。該機(jī)可用小型電動(dòng)機(jī)約4KW的單相電動(dòng)機(jī)作為配套動(dòng)力，接戶內(nèi)照明電即可，在無電和偏遠(yuǎn)地區(qū)可用小型柴油機(jī)作動(dòng)力。該機(jī)生產(chǎn)率350-600Kg／h。切斷長度小于4cm，水平拋送距離為2m。1人即可操作，整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，是羊，雞，家禽等飼養(yǎng)的切碎飼草機(jī)械。 為了使青飼料有正常的發(fā)酵過程，必須將飼料切成10～20mm長的碎段。按照布蘭瑞克的意見，為了讓青飼料塔順利地卸下飼料，應(yīng)把飲料切成30-45mm。這樣的長度可以通過采用輪刀式切碎機(jī)來獲得，這樣切碎機(jī)具有能比較精確的切碎飼料的切割器。為了保證精確切割，喂入的料層應(yīng)盡可能窄些（即輸送喂入口的寬度要小些）。而且要盡可能緊密。關(guān)于這點(diǎn)，切碎機(jī)通常包含兩個(gè)部分：輸送裝置和將料層送入旋轉(zhuǎn)切刀的喂入裝置[4]。 要得到精確地切碎的第二個(gè)先決條件是：刀片的鋒利度要適宜。第三個(gè)先決條件是刀片和入料口的之間的間隙盡可能小。飼料的理論切碎長度L取決于喂入飼料的速度和單位時(shí)間內(nèi)的切割次數(shù)。 （1.1） 式中： v----喂入速度（米/秒） n----切碎機(jī)的轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分） Z----刀片的數(shù) 由式中1.1可以看出：飼料切碎長度可以通過改變刀片的數(shù)目和刀盤的轉(zhuǎn)速，或改變飼料喂入的速度，或通過改變兩部分其中一個(gè)或全部參數(shù)來得到。 電動(dòng)機(jī)是已經(jīng)系列化的產(chǎn)品，在機(jī)械設(shè)計(jì)中，要根據(jù)工作載荷大小及性質(zhì)、轉(zhuǎn)速高低、起動(dòng)特性、過載情況、工作環(huán)境、安裝要求及空間尺寸限制和經(jīng)濟(jì)性等要求從產(chǎn)品目錄中選擇電動(dòng)機(jī)的類型、結(jié)構(gòu)形式、容量和轉(zhuǎn)速，最后確定具體型號。 在本設(shè)計(jì)中先選定飼草的理論長度L=10～15mm.喂入速度v=0.75m/s.刀片數(shù)Z=3 由上式可得知電動(dòng)機(jī)選擇轉(zhuǎn)速為1500～1400r/min。 經(jīng)過多次的討論和研究，確定輪刀式飼草切碎機(jī)的總體結(jié)構(gòu)，包括喂入裝置，切碎裝置，拋送裝置，動(dòng)力傳輸裝置。 工作過程：機(jī)器開始作業(yè)時(shí)，由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)皮帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)，軸和刀輪同時(shí)高速旋轉(zhuǎn)，，在飼草進(jìn)入喂料口時(shí)，飼草在高速旋轉(zhuǎn)的刀片作用下被切斷，切斷的飼草在刀輪的離心作用下和拋送葉片的旋轉(zhuǎn)被拋出箱體，完成切碎和拋送工作。工作過程：機(jī)器開始作業(yè)時(shí)，由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)皮帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)，軸和刀輪同時(shí)高速旋轉(zhuǎn)，，在飼草進(jìn)入喂料口時(shí)，飼草在高速旋轉(zhuǎn)的刀片作用下被切斷，切斷的飼草在刀輪的離心作用下和拋送葉片的旋轉(zhuǎn)被拋出箱體，完成切碎和拋送工作。 總裝圖如圖1-1： 1. 皮帶輪2.滾動(dòng)軸承座3.軸4.刀輪5.刀片6.喂料口7.支架8.拋送葉片 圖1-1 總裝圖 2.設(shè)計(jì)方案的選擇 經(jīng)過多次的討論和研究，確定輪刀式飼草切碎機(jī)的總體結(jié)構(gòu)，包括喂入裝置，切碎裝置，拋送裝置，動(dòng)力傳輸裝置。 2.1飼草切割長度的確定和分析 為了使青飼料有正常的發(fā)酵過程，必須將飼料切成10～20mm長的碎段。按照布蘭瑞克的意見，為了讓青飼料塔順利地卸下飼料，應(yīng)把飲料切成30-45mm。這樣的長度可以通過采用輪刀式切碎機(jī)來獲得，這樣切碎機(jī)具有能比較精確的切碎飼料的切割器。為了保證精確切割，喂入的料層應(yīng)盡可能窄些（即輸送喂入口的寬度要小些）。而且要盡可能緊密。關(guān)于這點(diǎn)，切碎機(jī)通常包含兩個(gè)部分：輸送裝置和將料層送入旋轉(zhuǎn)切刀的喂入裝置。 要得到精確地切碎的第二個(gè)先決條件是：刀片的鋒利度要適宜。第三個(gè)先決條件是刀片和入料口的之間的間隙盡可能小。飼料的理論切碎長度L取決于喂入飼料的速度和單位時(shí)間內(nèi)的切割次數(shù)。 在圖1-2中大概的表明了飼料的理論長度和喂入速度以及刀片轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系。在此過程中該機(jī)器得到了實(shí)際的切割長度與理論長度有些差異。由于喂入速度不均勻，主要是因?yàn)轱暡莸牟萘蠗l鋪的數(shù)量多少不一。，當(dāng)喂入速度降低時(shí)，喂入口內(nèi)的飼草的壓緊程度隨之減少。結(jié)果不僅切割層被刀片折彎，而且個(gè)別植株的葉片被刀片拉出成不同的長度。另一個(gè)原因是飼料莖干在喂入口處被弄亂。第三個(gè)原因是飼料在進(jìn)入箱體時(shí)。與刀片切割厚度不一，切力也不同導(dǎo)致長度不同。 最后，飼料的理論長度和實(shí)際長度之間或多或少的差異取決于所用切割裝置的的類型。 上面指出的各種因素導(dǎo)致在某種設(shè)計(jì)切碎長度為6mm的飼料切碎機(jī)中，只有75-80%的莖干小于30mm。 由式中1.1可以看出：飼料切碎長度可以通過改變刀片的數(shù)目和刀盤的轉(zhuǎn)速，或改變飼料喂入的速度，或通過改變兩部分其中一個(gè)或全部參數(shù)來得到。 圖1-2 輪刀轉(zhuǎn)速、喂入速度與理論切割長度之間的關(guān)系 2.2電動(dòng)機(jī)的選擇 電動(dòng)機(jī)是已經(jīng)系列化的產(chǎn)品，在機(jī)械設(shè)計(jì)中，要根據(jù)工作載荷大小及性質(zhì)、轉(zhuǎn)速高低、起動(dòng)特性、過載情況、工作環(huán)境、安裝要求及空間尺寸限制和經(jīng)濟(jì)性等要求從產(chǎn)品目錄中選擇電動(dòng)機(jī)的類型、結(jié)構(gòu)形式、容量和轉(zhuǎn)速，最后確定具體型號。 在本設(shè)計(jì)中先選定飼草的理論長度L=10～15mm.喂入速度v=0.75m/s.刀片數(shù)Z=3 由1-1式可以得出： 由上式可得知電動(dòng)機(jī)選擇轉(zhuǎn)速為1500～1400r/min。 2.3選擇電動(dòng)機(jī)的類型和結(jié)構(gòu)型式 由于輪刀式飼草切碎機(jī)對起動(dòng)轉(zhuǎn)距有較高要求，根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，應(yīng)選交流電動(dòng)機(jī)，Y系列電動(dòng)機(jī)為更新?lián)Q代產(chǎn)品，具有高效、節(jié)能、震動(dòng)小和運(yùn)行安全可靠的特點(diǎn)，安裝尺寸和功率等級符合IEC國際標(biāo)準(zhǔn)，適合于輪刀式飼草切碎機(jī)。 2.4確定電動(dòng)機(jī)的容量 電動(dòng)機(jī)容量的選擇必須根據(jù)工作機(jī)容量的需要來確定。如選電動(dòng)機(jī)的容量過大，必然會增加成本，造成浪費(fèi)；相反，容量過小，則不能保證工作機(jī)的正常工作，或使電動(dòng)機(jī)長期過載、發(fā)熱量大而過早損壞，因此所選發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率Ped應(yīng)等于或稍大于電動(dòng)機(jī)所需要的實(shí)際功率Pd。 電動(dòng)機(jī)所需功率 Pd—電動(dòng)機(jī)所需要的實(shí)際功率，單位為kw Pw—工作機(jī)所需要的輸入功率，單位為kw η—電動(dòng)機(jī)工作機(jī)之間傳動(dòng)裝置的總效率 傳動(dòng)總效率 按照表確定各部分效率為：V帶傳動(dòng)效率 滾動(dòng)軸承座傳動(dòng)效率代入得 由設(shè)計(jì)要求知n =1440 r/min 所以 由能量守恒得 取質(zhì)量m =10 kg，R =200 mm 而 所以 所需電動(dòng)機(jī)功率為 因載荷平穩(wěn)，電動(dòng)機(jī)額定功率 由表2-1系列電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)表，選電動(dòng)機(jī)的額定功率為4 kw。 2.5電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇 額定功率相等的同類型電動(dòng)機(jī)，可以有好幾種轉(zhuǎn)速可選擇，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速高，極對數(shù)少，尺寸和質(zhì)量小，價(jià)格也便宜，但會使傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比加大，結(jié)構(gòu)尺寸偏長，成本也會變高，若選用低轉(zhuǎn)速的電動(dòng)機(jī)則相反。根據(jù)小型飼料攪拌機(jī)的總體設(shè)計(jì)以及其傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)，應(yīng)選用同步轉(zhuǎn)速為1500 r/min的電動(dòng)機(jī)，滿載轉(zhuǎn)速為1440 r/min，該電動(dòng)機(jī)型號為 根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊》P167表12－1查出的電動(dòng)機(jī)型號，因此有以下四種傳動(dòng)比選擇方案， 表2-1 系列電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)表 電動(dòng)機(jī)型號 額定功率/KW 滿載轉(zhuǎn)速（r/min） 質(zhì)量/KG Y100L-2 3 1430 38 Y112M-4 4 1440 43 Y132S-4 5．5 1440 68 Y132M-4 7 1440 81 從表2-1中綜合考慮選擇電動(dòng)機(jī)為：Y112M-4 3.傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì) 3.1總設(shè)計(jì)要求 飼草長度：L=10～20mm 輪刀轉(zhuǎn)速：V =1440r/min 電動(dòng)機(jī)與刀輪傳動(dòng)比為：1：1 配套動(dòng)力：4KW 連續(xù)工作時(shí)間：8 h 拋送距離：1 .5～2m 生產(chǎn)率：350～600kg/h 3.2箱體大小的確定 箱體結(jié)構(gòu)尺寸：長×寬×高606×190×760mm， 箱體密封時(shí)采用上下箱體可分離式。 箱體直徑：600mm 箱體底座與連接方式：焊接，螺栓連接。 材料：角鋼，鐵皮。 3.3 V帶的選擇 根據(jù)設(shè)計(jì)要求選擇普通V帶 3.3.1設(shè)計(jì)功率 根據(jù)工作情況由表13-8[8]得=1.2 3.3.2選定帶型 根據(jù)Pd =5.2kw和n=1440r/min, 由圖13-15知：位于A區(qū)域，選定A型帶。 3.3.3求帶輪的基準(zhǔn)直徑 由表13-9,d不應(yīng)小于90，取d=100mm 由于傳動(dòng)比為1：1, d1=d=100mm 3.3.4驗(yàn)算帶速 m/s 3.3.5初定軸間距 取a=300mm 3.3.6 V帶的基準(zhǔn)長度 mm 查表13-2[9]對A型帶選用=900mm 3.3.7計(jì)算實(shí)際中心距 mm 3.3.8求V帶根數(shù) n=1440r/min d=100mm 查表13-3得=1.32kw. 傳動(dòng)比為1：1 查表13-5得=1.3 =1 則V帶取3根，Z=3 3.3.9單根V帶的預(yù)緊力 由表查得A型帶m=0.1kg/m 3.3.10壓軸力 4.軸的設(shè)計(jì) 4.1主軸的設(shè)計(jì) 根據(jù)皮帶輪的大小可以計(jì)算出來和帶輪配合的軸的直徑，根據(jù)設(shè)計(jì)和安裝的要求軸的尺寸如下：軸長：390mm，連接有帶輪的軸端到軸肩的距離為56mm，軸的連接帶輪的軸徑為：30mm;與滾動(dòng)軸承座配合的軸徑為：35mm,軸長90mm,在軸承座右側(cè)軸上要刀輪實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)切割，安裝刀輪的軸端到軸肩的距離為40mm，軸徑40mm;在刀輪后安裝有軸套，軸套到刀輪的距離為60mm，軸套右側(cè)安裝一滾動(dòng)軸承座，固定軸和刀輪旋轉(zhuǎn)。主軸的結(jié)構(gòu)如圖4-1所示： 圖4-1 軸 軸的材料：軸的材料主要是碳剛和合金剛。由于碳剛比合金剛價(jià)格便宜，對應(yīng)力集中的敏感性較低，同時(shí)也可以用熱處理或化學(xué)熱處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度，所以本設(shè)計(jì)采用Q235作為軸的材料，調(diào)制處理。 4.2軸上零件的定位 為了防止軸上零件受力時(shí)發(fā)生沿軸向或周向的相對運(yùn)動(dòng)，軸上零件除了有游動(dòng)或空轉(zhuǎn)的要求以外，都必須進(jìn)行軸向和周向定位，以保證其準(zhǔn)確的工作位置。在固定刀輪時(shí)，用B型平鍵固定刀輪與軸的相對運(yùn)動(dòng)，軸套起固定刀輪的軸向定位作用。 套筒：大端半徑=48mm，小端半徑d=40mm 套筒結(jié)構(gòu)如圖圖4-2所示 圖4-2 套筒 刀輪： 鍵B 14×9×28， 滾動(dòng)軸承座的內(nèi)圈和軸采用過盈配合，配合尺寸為， 4.3軸承的選擇 滾動(dòng)軸承的組成： 滾動(dòng)軸承一般由內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體和保持架四部分組成。內(nèi)圈的作用是與軸相配合并與軸一起旋轉(zhuǎn)；外圈作用是與軸承座相配合，起支撐作用；滾動(dòng)體是借助于保持架均勻的將滾動(dòng)體分布在內(nèi)圈和外圈之間，其形狀大小和數(shù)量直接影響著滾動(dòng)軸承的使用性能和壽命；保持架能使?jié)L動(dòng)體均勻分布，防止?jié)L動(dòng)體脫落，引導(dǎo)滾動(dòng)體旋轉(zhuǎn)起潤滑作用。 滾動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)如圖圖4-3所示 圖4-3 滾動(dòng)軸承結(jié)構(gòu) 滾動(dòng)軸承的作用： 滾動(dòng)軸承使用維護(hù)方便，工作可靠，起動(dòng)性能好，在中等速度下承載能力較高。與滑動(dòng)軸承比較，滾動(dòng)軸承的徑向尺寸較大，減振能力較差，高速時(shí)壽命低，聲響較大。 滾動(dòng)軸承座，它包括軸承座底座、軸承座上蓋、第一螺柱組件、軸承座端蓋、密封裝置、密封壓蓋，軸承座底座與軸承座上蓋的左右兩端分別由第一螺柱組件固定連接，軸承座底座與軸承座上蓋內(nèi)為軸承孔，軸承座端蓋中部為旋轉(zhuǎn)軸孔，軸承座底座、軸承座上蓋的前后兩側(cè)分別由螺栓與軸承座端蓋固定連接，軸承座端蓋外側(cè)設(shè)有密封腔，密封裝置位于密封腔內(nèi)，密封裝置外設(shè)有密封壓蓋，密封壓蓋由螺栓與軸承座端蓋固定連接；其特征在于：軸承座底座、軸承座上蓋上一共設(shè)有三個(gè)潤滑孔，三個(gè)潤滑孔與軸承孔相通，三個(gè)潤滑孔成１２０°布置。本實(shí)用新型具有潤滑效果好、安裝方便、可靠性好的特點(diǎn)。 軸的兩端都裝有滾動(dòng)軸承座，軸徑為35mm,采用基孔制選軸承，先選出滾動(dòng)軸承座型號為：SN207。由于軸的轉(zhuǎn)速為1440r/min,工作時(shí)間在10h內(nèi)。則選擇深溝球軸承。型號為：6007。 滾動(dòng)軸承座如圖4-4所示 圖4-4 滾動(dòng)軸承座 4.4選擇材料，決定最小直徑 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算，用于只承受轉(zhuǎn)矩的傳動(dòng)軸的精確計(jì)算，也可用于既受彎矩又受扭矩的軸的計(jì)算。 由于軸的選材為Q235，所以查表可知Q235的許用扭切應(yīng)力為，查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表14-2得：τ取，C=160～135,取150。 軸上有兩個(gè)鍵糟 查手冊，取標(biāo)準(zhǔn)值， 4.5軸的校核 其強(qiáng)度條件為： MPa 注：——切應(yīng)力，MPa; ——軸傳遞的功率，KW； ——軸的轉(zhuǎn)速，r/min; ——軸的計(jì)算直徑，mm; ——許用切應(yīng)力，Mpa 所以，把相關(guān)的數(shù)據(jù)帶入公式中得： MPa 由于軸的選材為Q235號鋼，所以查表13-2[10]可知Q235的許用扭切應(yīng)力為，，。經(jīng)校核設(shè)計(jì)的軸符合要求，可以正常工作。 根據(jù)軸的計(jì)算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖，如圖4-5所示: 圖4-5 軸的彎矩圖和扭矩圖 5.其他零部件 5.1刀片 圖 5-1 刀片 起切碎作用，刀片固定在輪上，使飼草從喂入口進(jìn)入箱體時(shí)，軸轉(zhuǎn)帶動(dòng)刀片旋轉(zhuǎn)，從而切割飼草。 5.2拋送葉片 此拋送葉片的設(shè)計(jì)是固定在刀輪上，在軸旋轉(zhuǎn)切割飼草時(shí)，被切碎的飼草在刀輪的離心作用下和拋送葉片的旋轉(zhuǎn)時(shí)被拋出箱體，以免切碎的飼草在箱體內(nèi)影響切碎機(jī)的工作。 拋送葉片如下圖5-2所示 圖5-2 拋送葉片 5.3刀輪 刀輪是起連接刀片的拋送機(jī)構(gòu)的裝置，此刀輪是固定在主軸上的，刀輪上裝有3個(gè)刀片和3個(gè)拋送葉片。如圖5-3所示、。 圖5-3 刀輪 5.4下箱體 下箱體起到支承作用，底座用角鋼焊接，下箱體也焊接在支架邊緣，滾動(dòng)軸承座裝在箱體與支架上的鋼板上；上下箱體用螺栓連接；出料口也焊接在下箱體上。 下箱體主視圖和俯視圖如圖5-4所示和圖5-5所示 圖5-4 下箱體主視圖 圖5-5 下箱體俯視圖 小 結(jié) 輪刀式飼草切碎機(jī)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，采用了輪刀式直刀刃的切碎方式，具有結(jié)構(gòu)合理，工作性能良好，使用安全方便，工作效率高等特點(diǎn)，適合于大、中型畜牧業(yè)養(yǎng)殖戶對谷草、稻草、麥秸、干草，各種青飼料和青貯玉米、高梁秸稈等切碎青貯的要求。該機(jī)的應(yīng)用節(jié)約了能源并合理利用農(nóng)業(yè)作物秸稈等資源，提高了飼草的青貯質(zhì)量，提高了青貯飼草使用的可靠性和利用率，極大地降低了農(nóng)業(yè)作物秸稈等資源的浪費(fèi)和畜牧養(yǎng)殖成本。對飼草的推廣應(yīng)用和促進(jìn)畜牧業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，實(shí)行農(nóng)牧相結(jié)合，形成節(jié)糧型的畜牧業(yè)結(jié)構(gòu)具有十分重要的意義。 （1）飼草切碎機(jī)的廣泛使用，節(jié)約了能源并合理利用草資源，并且降低了草資源浪費(fèi)。 （2）輪刀式飼草切碎機(jī)代替了以往的人工切碎作業(yè)，提高了機(jī)械化程度及生產(chǎn)效率，節(jié)省了人力及時(shí)間。 （3）本設(shè)計(jì)采用電機(jī)作為動(dòng)力，1人即可操作，結(jié)構(gòu)合理、緊湊，性能可靠；經(jīng)用戶試用，使用安全、方便，切碎質(zhì)量較好。理論上達(dá)到了飼草切割的要求及其它相應(yīng)工作條件。 （4）適合大、中型養(yǎng)殖戶玉米秸稈青貯、鍘飼草、切碎等。 （5）移動(dòng)自如，操作維修方便，確保人身安全。 （6）喂入飼草的速度不均勻，切割出的飼草長度不均勻，要改進(jìn)的是喂入裝置。 致 謝 大學(xué)四年學(xué)習(xí)時(shí)光已經(jīng)接近尾聲，在指導(dǎo)老師XXXX的細(xì)心指導(dǎo)下完成了我的畢業(yè)設(shè)計(jì)。孟老師在設(shè)計(jì)的整體方案和設(shè)計(jì)重點(diǎn)等各個(gè)方面都給予了我大量的指導(dǎo)和幫助，在她的精心指導(dǎo)下，不斷對我得到的結(jié)論進(jìn)行總結(jié)，并提出新的問題，使得我的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題能夠深入地進(jìn)行下去，也使我接觸到了許多理論和實(shí)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(shí)也要感謝XXXX大學(xué)每一位老師們給予了精心培養(yǎng)和指導(dǎo)，他們的精心教授使我學(xué)會了大量的專業(yè)課知識，終身受益。也給我提供了充足完備的條件和寶貴的學(xué)習(xí)交流機(jī)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！ 其次，我要感謝我的同學(xué)，在大學(xué)四年中給過我大力幫助和支持，在很多時(shí)候都給過我寶貴的意見！他們都要即將走向工作崗位或繼續(xù)深造，希望他們有美好的前途！ 感謝我的母校XXXX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。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(jǐn)向我的指導(dǎo)老師以及在畢業(yè)設(shè)計(jì)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。 路漫漫其修遠(yuǎn)兮，吾將上下而求索。我愿未來的學(xué)習(xí)和生活中以更加豐厚的成果來答謝曾經(jīng)關(guān)心、幫助和支持我的所有領(lǐng)導(dǎo)、老師、同學(xué)和朋友。 最后，我要感謝機(jī)械12的全體同學(xué)，特別是我的室友對我的支持幫助。同時(shí)對此次百忙之中評審我論文的老師們表示崇高的敬意，向您們說聲謝謝并祝您們?nèi)f事如意，事事順心。 參考文獻(xiàn) [1] 薛建華.草加工機(jī)械概述[J]農(nóng)產(chǎn)品加工. 2003,(12) :18～20. [2] 韓魯佳,巧娟,劉向陽,胡金有.國農(nóng)作物秸稈資源及其利用現(xiàn)狀[J]農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào).2002,(03):26～28. [3] 高振江,苗新明.飼草的物理加工及其利用[J];疆農(nóng)墾科技.1997,(05) 30～31. [4] 冬花.飼草料的加工與利用 [J];畜牧業(yè).2004,(01):42～44。 [5] 孟海波,魯佳.稈物料的特性及其加工利用研究現(xiàn)狀與應(yīng)用前景[J]中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2003,(06): 15～16. [6] 席偉光,李波.械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì).高等教育出版社,2002:16～18. [7] 沈鴻.械工程手冊.機(jī)械工程出版社, 1982:24～26. [8] 徐灝.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊4.第二版.械工業(yè)出版社,2000:45～60. [9] 楊可楨,光蘊(yùn),仲生.械設(shè)計(jì)基礎(chǔ).等教育出版社,1979:112～150. [10] 孔凌嘉,曉力.械設(shè)計(jì).京理工大學(xué)出版社,2000:162～198. [11] 吳宗澤.機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊[M].2版.北京:學(xué)工業(yè)出版社,003:82～156. 15