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目 錄 第一章 引言 1 1 1 研究的目的與意義 1 1 1 1 土地培肥 2 1 1 2 糧食增產(chǎn)秸稈還田是有效的增產(chǎn)措施 2 1 1 3 生態(tài)環(huán)境改善 2 1 2 機(jī) 械化秸稈還田技術(shù)及 其國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 3 1 2 1 國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀 3 1 2 2 國(guó)外現(xiàn)狀 8 1 3 主要研究?jī)?nèi)容 9 1 4 技術(shù)路線 11 第二章多功能秸稈 還田機(jī)總體設(shè)計(jì) 12 2 1 整體結(jié)構(gòu)與工作原理 12 2 2 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 13 2 2 1 秸稈撿拾喂入切碎傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 13 2 2 2 秸稈深施傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 15 2 3 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 15 第三章秸稈撿拾與喂入裝置設(shè)計(jì) 20 3 1 秸稈撿拾裝置設(shè)計(jì) 20 3 1 1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 與工作原理 20 3 1 2 撿拾過(guò)程運(yùn)動(dòng)分析 20 3 1 3 受力分析 22 3 1 4 主要結(jié)構(gòu)參數(shù)和運(yùn)動(dòng)參數(shù)的確定 23 3 2 秸稈喂入裝置設(shè)計(jì) 23 3 2 1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 23 3 2 2 受力分析 24 3 2 3 主要結(jié)構(gòu)參數(shù)和運(yùn)動(dòng)參數(shù)確定 25 第四章切碎裝 置設(shè)計(jì) 27 4 1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 27 4 2 主要工作參數(shù)確定 28 4 2 1 切碎滾筒轉(zhuǎn)速的確定 28 4 2 2 定刀配置高度 28 結(jié)論 30 參考文獻(xiàn) 31 致謝 32 摘要 我國(guó)年高粱秸稈產(chǎn)量豐富 但是高粱秸稈的利用率較低 大部分秸 稈用于廢棄和焚燒 不僅造成了高粱秸稈的浪費(fèi) 還造成了環(huán)境的嚴(yán)重 污染 秸稈還田具有增加土壤養(yǎng)分含量 改善土壤物理性狀 提高土壤 微生物和酶的活性 增加糧食產(chǎn)量等作用 可以增強(qiáng)土壤蓄水保墑能力 減少水土流失有效解決因秸稈廢棄焚燒造成的環(huán)境污染問(wèn)題 同時(shí)秸稈 還田還對(duì)保護(hù)生態(tài)環(huán)境 實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義 針對(duì)解決我國(guó)東北黑土區(qū)水土流失嚴(yán)重 秸稈焚燒污染環(huán)境等問(wèn)題 結(jié)合農(nóng)機(jī) 農(nóng)藝的要求研發(fā)設(shè)計(jì)了多功能秸稈還田機(jī) 該機(jī)主要包括秸 稈撿拾裝置 秸稈切碎裝置 根可一次進(jìn)地完成秸稈撿拾 秸稈切碎 并針對(duì)其秸稈探施裝置的性能進(jìn)行試驗(yàn)研究 關(guān)鍵詞 高粱秸稈 環(huán)境污染 撿拾裝置 切碎裝置 水土流失 性能研究 Abstract Our country is rich in sorghum straw yield however the utilization of sorghum straw were lower most of the straw for abandoned and burned not only bringing therwaste of the resource but also making environmental pollute Straw returning can increase the content of soil nutrient improve the soil physical properties increase soil microbial and enzyme activities increase grain yield and so on Straw returning also can enhance the soil water holding capacity reduce soil erosion can effectively resolve the environmental pollution problems caused by burning of straw Meanwhile Straw returning has great significance for the protection of the ecological environment and realization sustainable development of agriculture To solve the serious problem of soil erosion of Northeast China and environmental pollution caused by straw burning the mutl functional straw machine was designed combined with there quirements of agrichltural machinery and agronomic This machine mainly include straw pick up device straw cutting device which can complete straw s pickup cutting and experimental study was carried out according to the deep application device s performance Key words sorghum straw the environmental pollution collecting device chopped device soil and water loss performance study 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 引言 1 第一章 引言 1 1 研究的目的與意義 水土流失是全球所面臨的生態(tài)問(wèn)題 致使土地日益貧瘩 甚至土壤被侵蝕殆盡 同 時(shí)也會(huì)帶走土壤大量養(yǎng)分和水 破壞土地資源 但由于多年來(lái)的自然侵蝕和過(guò)度的 人為開(kāi)墾 水土流失問(wèn)題逐漸嚴(yán)重 水土流失面積占黑土區(qū)總土地面積的 34 據(jù) 統(tǒng)計(jì) 近 50 年來(lái)黑土層厚度平均流失了一半以上 而目前黑土層平均厚度只剩下 20 30cm 土壤有機(jī)質(zhì)含量減少了 1 3 1 2 因此 必須加快防治我國(guó)黑土地區(qū)水土 流失問(wèn)題 保護(hù)我國(guó)黑土資源 另一方面 秸稈是農(nóng)作物重要的副產(chǎn)物 我國(guó)作為一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó) 秸稈資源十 分豐富 秸稈產(chǎn)量居世界首位 隨著農(nóng)業(yè)連年豐收 秸稈產(chǎn)量增長(zhǎng) 但是秸稈資源 的有效利用率卻較低 有一大部分的秸稈被廢棄和焚燒 根據(jù)統(tǒng)計(jì) 2010 年全國(guó) 秸稈資源總量為 8 4 億 t 其中 31 9 作為牲畜飼料 17 8 作為農(nóng)村生活能源 15 6 還田作為肥料 2 6 作為工業(yè)原料 2 6 作為種植食用菌基料 而廢棄和焚 燒量達(dá)到了 29 4 這種焚燒不僅給國(guó)家經(jīng)濟(jì)帶來(lái)?yè)p失 同時(shí)也造成環(huán)境的嚴(yán)重污 染 影響鐵路 民航等正常的交通運(yùn)輸 近年來(lái) 秸稈問(wèn)題到重視 提出了許多積 極促進(jìn)與推動(dòng)農(nóng)作物秸稈高效合理利用的方案和建議 以解決秸稈資源的浪費(fèi)問(wèn)題 及其引發(fā)的環(huán)境污染問(wèn)題 實(shí)踐表明 高粱秸稈剪切還田可以減輕土壤的水蝕和風(fēng)蝕 對(duì)預(yù)防水土流失問(wèn)題 有分重大的意義 是提高秸稈利用率 解決剩余秸稈焚燒問(wèn)題的有效的途徑 此外 秸稈還田在土壤培肥 改善生態(tài)環(huán)境等方面具有重要意義 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 引言 2 1 1 1 土地培肥 1 增加土壤養(yǎng)分含量 土壤的養(yǎng)分主要指土壤中有機(jī)質(zhì) 氮磷鉀和微量元素 有機(jī)質(zhì)是土壤中含碳的 有機(jī)化合物 對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)有重要作用 農(nóng)作物秸稈含有大量的有機(jī)物以及大量的 N P K Ca Mg S 等作物生長(zhǎng)不可缺少的營(yíng)養(yǎng)元素和部分微量元素 秸稈還田后 秸 稈經(jīng)腐熟會(huì)增加土壤中養(yǎng)分含量 具有培肥地力的作用 2 改善土壤物理性狀 隨著大型農(nóng)業(yè)機(jī)械的應(yīng)用以及化肥 農(nóng)藥的廣泛使用 農(nóng)田土壤的物理性狀慢 慢變差 直接影響到農(nóng)作物的正常生長(zhǎng)發(fā)育 研究表明 長(zhǎng)期秸稈還田有利于改善土 壤物理性狀 土壤物理性狀的改善表現(xiàn)在土壤的通透性增強(qiáng) 提高土壤保水能力 孔隙度增加 土質(zhì)變松 有利于增加土壤溫度 加強(qiáng)土壤中微生物的活動(dòng)和養(yǎng)分的 分解利用 3 提高土壤微生物和酶的活性 秸稈還田為土壤微生物的活動(dòng)提供了大量的碳源和氮源 促進(jìn)了微生物的生長(zhǎng) 和繁殖 從而使微生物的數(shù)量收到了極大的變化 同時(shí)秸稈還田后土壤酶活性也逐漸 增強(qiáng) 從而使土壤肥力提高 土壤的養(yǎng)分?jǐn)U大 利用和轉(zhuǎn)化率增強(qiáng) 1 1 2 糧食增產(chǎn)秸稈還田是有效的增產(chǎn)措施 堅(jiān)持秸稈還田 可以在培肥階段有顯著的增產(chǎn)作用 而且效果十分明顯 有持 續(xù)的增產(chǎn)作用 1 1 3 生態(tài)環(huán)境改善 1 增強(qiáng)土壤蓄水保墑能力 減少水土流失 秸稈還田后可降低土壤表層水分的蒸發(fā)量 增加土壤蓄水量 從而使土壤蓄水 能力增強(qiáng) 同時(shí)秸稈還田還可以減少降雨時(shí)雨水對(duì)土壤的沖刷 減少土壤的水土流 失 保護(hù)生態(tài)環(huán)境 Philips S H 統(tǒng)計(jì)表明 保留地表的作物根茬 能通過(guò)減少地表 徑流 增加降水的滲率 有效減輕土壤侵蝕 李紅等研究表明 連續(xù)多年的小麥 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 引言 3 玉米桔稈還田可提高土壤對(duì)水分的保蓄能力 含水量增加 1 04 2 11 張帥等研 究表明秸稈深施還田后 地表下 0 20cm 的土壤含水量比未還田提高了 0 5 2 0 周凌云等在封丘 3 年試驗(yàn)結(jié)果表明 采用秸稈覆蓋麥田可有效的降低耗水系數(shù) 8 1 23 2 覆蓋后減少了小麥顆間蒸發(fā)量 26 3 節(jié)約灌溉用水 270m3 hm 2 減少化肥用量 保護(hù)生態(tài)環(huán)境 化肥對(duì)農(nóng)作物獲得高產(chǎn)的作用是明顯的 但長(zhǎng)期使用化肥導(dǎo)致土壤板結(jié) 土壤 肥力失衡和環(huán)境污染 秸稈還田是彌補(bǔ)化肥使用缺陷的有效方法 通過(guò)秸稈還田 可減少化肥的施用量 避免過(guò)量施用化肥造成的生態(tài)破壞和環(huán)境污染 形成良性的 生態(tài)循環(huán) 促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展 1 2 機(jī)械化秸稈還田技術(shù)及其國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 機(jī)械化秸稈還田技術(shù)是指以機(jī)械化作業(yè) 粉碎 破茬 深耕和耙壓等 為主的秸稈 還田技術(shù) 根據(jù)還田后秸稈與土壤空間位置不同 機(jī)械化秸稈還田的方式大致可分 為機(jī)械化秸稈覆蓋還田 秸稈覆蓋在土壤上 和機(jī)械化秸稈翻埋還田 秸稈翻埋在土壤 中 其中機(jī)械化秸稈覆蓋還田可分為秸稈粉碎覆蓋還田 整株秸稈覆蓋還田以及留 根茬覆蓋還田 覆蓋還田用秸稈蓋土 根茬固土 有利于保護(hù)土壤 減少風(fēng)蝕 水 蝕和水分無(wú)效蒸發(fā) 增加天然降雨利用率翻埋還田是將農(nóng)作物秸稈隨著耕翻掩埋在 土壤中 可分為秸稈粉碎翻埋還田 整株秸稈翻埋還田和根茬粉碎還田 翻埋還田 有利于促進(jìn)秸稈在土壤中的分解速率 對(duì)增加土壤養(yǎng)分含量 培育地力等方面效果 突出 隨著機(jī)械化秸稈還田技術(shù)的發(fā)展 近年來(lái)又提出了秸稈深施還田這項(xiàng)新技術(shù) 它是在不翻動(dòng)土壤的情況下 將粉碎秸稈深施于土壤深層 15 40cm 的一種還田方 式 研究表明 深施還田相比其它機(jī)械化秸稈還田方式在改善土壤蓄水 提高土壤 溫度方面效果顯著 1 2 1 國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀 我國(guó)機(jī)械化秸稈還田技術(shù)起步較晚 20 世紀(jì) 80 年代 在中央政策扶持和項(xiàng)目 資金支持的情況下 各地農(nóng)機(jī)部門(mén)積極開(kāi)展秸稈還田機(jī)械化技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)和推廣 應(yīng)用 20 世紀(jì) 90 年代 秸稈根茬粉碎還田機(jī)的發(fā)展推動(dòng)根茬還田技術(shù)的推廣 同 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 引言 4 時(shí)其他的秸稈還田機(jī)械也在不斷發(fā)展 且各具特色 由黑龍江省八五四機(jī)械廠生產(chǎn)的 XFP 系列莖稈粉碎還田機(jī)可與自走式谷物聯(lián)合收割機(jī)配套等 經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展和完善 我國(guó)己經(jīng)開(kāi)發(fā)了一些經(jīng)濟(jì)實(shí)用的機(jī)械化秸稈還田機(jī)具 這些機(jī)具主要針對(duì)我國(guó)量大面廣的小麥 高粱和水稻秸稈 主要可分為 整株秸稈還 田機(jī)具 秸稈粉碎 切碎 還田機(jī)具及聯(lián)合作業(yè)機(jī)具等 1 整株秸稈還田機(jī) 整株秸稈還田是將直立或放鋪于田間的作物秸稈整株全部還入田中的一種方法 這種方法具有省時(shí) 省事 省費(fèi)用 簡(jiǎn)便易行的特點(diǎn) 其適應(yīng)范圍大 技術(shù)經(jīng)濟(jì)效 果較好 圖 1 1 為河北農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所研制的玉米整株秸稈還田機(jī) 該機(jī)具由與四輪 拖拉機(jī)配套的 ILF230 覆蓋型深耕犁和秸稈定向壓倒扶順裝置組成 作業(yè)時(shí)拖拉機(jī)前 的秸稈梳壓裝置將田間直立的玉米秸稈定向壓倒扶順 隨后深耕犁將整株秸稈深埋 于犁溝底部 耕深 20 22cm 由深耕犁上安裝的合墑器進(jìn)行合墑 完成玉米秸稈整 株還田作業(yè) 1 一秸稈梳壓裝置 2 一四桿機(jī)構(gòu) 3 一前滑輪 4 一后滑輪 5 一提升臂 6 一下拉桿 7 一上拉桿 8 一深耕犁 圖 1 1 玉米整株秸稈還田機(jī) 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 引言 5 圖 1 2 水稻秸稈整株還田機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 該機(jī)具與紐荷蘭 90 110 型拖拉機(jī)配套 主要由主軸 刀盤(pán) 切草刀 2 把 埋 草彎刀 左右方向各 24 把 擋草柵 限位滑掌 邊減速器 主減速器和懸掛架等組 成 適應(yīng)于水稻秸稈直立和放鋪 2 種形式 秸稈整株還田質(zhì)量良好 覆蓋率高 碎 土能力強(qiáng) 1 一秸稈梳壓裝置 2 一四桿機(jī)構(gòu) 3 一前滑輪 4 一后滑輪 5 一提升臂 6 一下拉桿 7 一上拉桿 8 一深耕犁 圖 1 2 玉米整株秸稈還田機(jī) 2 秸稈粉碎還田機(jī)具 秸稈粉碎還田是將農(nóng)作物秸稈粉碎后歸還土壤 秸稈粉碎有利于加快其在土壤 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 引言 6 中的分解速率 對(duì)土壤的改良效果較好 1 一地輪軸焊合件 2 一萬(wàn)向節(jié)總成 3 一皮帶罩焊合件 4 一刀軸總成 5 一三角皮帶 6 一傳動(dòng)總成 7 一懸掛及殼體總成 圖 1 3 秸稈切碎還田機(jī) 圖 1 3 所示為中國(guó)一拖股份公司研制的秸稈切碎還田機(jī)的結(jié)構(gòu)圖 該機(jī)與東方 紅一 18 拖拉機(jī)配套 主要由刀軸總成 傳動(dòng)總成 萬(wàn)向節(jié)總成 地輪軸焊合件 懸 掛及殼體總成 三角皮帶 皮帶罩焊合件等組成 配置在拖拉機(jī)的后方 3 根茬粉碎還田機(jī)具 根茬粉碎還田是將直立于地表或壟上的作物根茬直接粉碎 并均勻混拌于 0 1 0mm 深的耕層中 根茬粉碎還田機(jī)適用于輪番耕作的壟作地區(qū) 例如東北地區(qū) 這 類(lèi)地區(qū)玉米根人工不易刨除 1 一萬(wàn)向節(jié) 2 一懸掛架 3 一還田機(jī)架 4 一碎茬機(jī)架 5 一碎茬刀輥 6 一還田刀輥 7 一地輪 8 一帶輪 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 引言 7 圖 1 4 秸稈一根茬粉碎還田機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 4 秸稈還田聯(lián)合作業(yè)機(jī)具 秸稈還田聯(lián)合作業(yè)機(jī)具是秸稈還田機(jī)具的一個(gè)主要發(fā)展方向 此類(lèi)機(jī)具不僅具 有秸稈還田功能 同時(shí)還具有其它田間作業(yè)功能 例如 旋耕 播種 施肥等作業(yè) 實(shí)現(xiàn)了一機(jī)多能 作業(yè)效率較高 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)與西北農(nóng)林科技大學(xué)共同研制的快速腐熟秸稈還田機(jī)如圖 1 5 所 示 主要由腐熟劑噴施系統(tǒng) 秸稈粉碎系統(tǒng)兩大部分組成 該機(jī)可同時(shí)完成藥劑噴 施與秸稈還田兩項(xiàng)作業(yè) 腐熟劑噴施系統(tǒng)采用前置安裝方式 腐熟藥劑噴灑在秸稈 上可以加快其分解腐熟 秸稈粉碎還田機(jī) 采用后置安裝方式 與拖拉機(jī)三點(diǎn)懸掛機(jī) 構(gòu)相連接 由拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸驅(qū)動(dòng) 用于將秸稈粉碎還田 1 一噴藥管路 2 一調(diào)節(jié)閥 3 一逆止回流閥 4 一拖拉機(jī) 5 一秸稈粉碎還田機(jī) 6 BPZ 型自吸泵 7 一藥箱 8 一噴頭 9 一噴桿 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 引言 8 圖 1 5 快速腐熟秸稈還田機(jī) 1 2 2 國(guó)外現(xiàn)狀 在國(guó)外 機(jī)械化秸稈還田技術(shù)的研究起步相對(duì)較早 圖 1 6 所示為目前國(guó)外幾 個(gè)知名農(nóng)機(jī)制造公司生產(chǎn)的秸稈還田機(jī)械 圖 1 6a 為德國(guó)雷肯公司生產(chǎn)的滅茬缺口 圓盤(pán)耙 適用于高粱茬地或是高茬地的滅茬作業(yè) 工作時(shí)與 90 馬力以上拖拉機(jī)配套 工作幅寬 2 5 m 工作深度可調(diào)節(jié)到 15cm 具有滅茬效果好 效率高等特點(diǎn) 圖 1 6b 為法國(guó)庫(kù)恩公司生產(chǎn)的滅茬耕耘機(jī) 適用于秸稈根茬比較多的情況 對(duì)于留有大 量殘茬的耕作效果十分出色 可一次完成滅茬 混合和鎮(zhèn)壓工作 工作深度 5 13cm 多用于少耕技術(shù)中保護(hù)土壤的水分 通過(guò)表面淺耕 碾壓以及將粉碎的 秸稈與土壤混合 從而加速秸稈分解腐化 圖 1 6c 和圖 1 6d 分別為美國(guó)凱斯紐荷蘭 公司生產(chǎn)的玉米聯(lián)合收獲機(jī)和美國(guó)約翰迪爾公司生產(chǎn)的玉米聯(lián)合收獲機(jī) 在收獲玉 米的同時(shí)即可將玉米秸稈粉碎還田 目前這種大中型聯(lián)合收獲機(jī)械普遍集成了秸稈 還田功能 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀表明 秸稈還田機(jī)械雖然很多 但大多數(shù)都是與拖拉機(jī)配套使 用的 且多為單一功能的秸稈覆蓋還田機(jī)型 或者是聯(lián)合收獲類(lèi)農(nóng)業(yè)機(jī)械加裝秸稈切 碎裝置 使其具有秸稈覆蓋還田功能 即其主要作業(yè)目的并不是秸稈還田 導(dǎo)致這 類(lèi)農(nóng)業(yè)機(jī)械只適用于特定條件下的秸稈還田作業(yè) 例如其適用于收獲前直立的秸稈 對(duì)于收獲后鋪放在田間的秸稈就不能完成秸稈還田作業(yè) 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 引言 9 LemKen Rubin 滅茬缺口圓盤(pán)耙 KUHN Discover XM236 滅茬耕耘機(jī) CSX 7080 聯(lián)合收割機(jī) John Deere Y215 聯(lián)合收獲機(jī) 圖 1 6 具有秸稈還田功能的農(nóng)業(yè)機(jī)械 1 3 主要研究?jī)?nèi)容 本文主要針對(duì)解決我國(guó)黑土區(qū)水土流失嚴(yán)重 秸稈焚燒污染環(huán)境等問(wèn)題 以實(shí) 現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展 進(jìn)一步實(shí)施與推廣秸稈還田技術(shù)為目標(biāo) 設(shè)計(jì)研究一種多功能 秸稈還田機(jī) 該機(jī)為自走式 可一次性完成秸稈撿拾 喂入 粉碎 根茬粉碎和秸 稈深施作業(yè) 并對(duì)其秸稈深施裝置的性能進(jìn)行試驗(yàn)研究 具體研究?jī)?nèi)容如下 1 多功能秸稈還田機(jī)的總體設(shè)計(jì) 從總體角度對(duì)整機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 闡述其工作原理 詳細(xì)介紹整機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng) 與控制系統(tǒng) 動(dòng)力匹配以及機(jī)架設(shè)計(jì) 其中傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要包括兩部分內(nèi)容 一 部分為秸稈撿拾裝置 秸稈喂入裝置 秸稈切碎裝置同驅(qū)動(dòng)其工作的柴油機(jī)間的傳 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 引言 10 動(dòng)設(shè)計(jì) 另一部分為根茬粉碎裝置 三組秸稈深施裝置同驅(qū)動(dòng)其運(yùn)轉(zhuǎn)的液壓馬達(dá)間的 傳動(dòng)設(shè)計(jì) 2 主要工作裝置設(shè)計(jì) 整機(jī)的主要工作裝置包括秸稈撿拾裝置 秸稈喂入裝置 秸稈切碎裝置 根茬 粉碎裝置和秸稈深施裝置 對(duì)秸稈撿拾裝置和秸稈喂入裝置進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 并對(duì)其 工作過(guò)程進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析 確定其主要結(jié)構(gòu)參數(shù)和運(yùn)動(dòng)參數(shù) 對(duì)秸稈切碎裝置和根 茬粉碎裝置進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 采用三維建模與仿真技術(shù) 分別對(duì)其主要工作部件進(jìn)行 有限元分析和仿真分析 3 秸稈深施裝置性能的試驗(yàn)研究 以深施螺旋轉(zhuǎn)速 輸送管徑 秸稈長(zhǎng)度和秸稈含水率為考察因素 以秸稈深施 體積還田量為試驗(yàn)指標(biāo) 在秸稈深施試驗(yàn)臺(tái)上試驗(yàn)研究上述因素對(duì)秸稈深施量的影 響 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 引言 11 1 4 技術(shù)路線 圖 1 7 技術(shù)路線 開(kāi)始 課題提出 調(diào) 研 背景 查閱文 獻(xiàn) 確定目標(biāo) 多功能秸稈還田機(jī)設(shè)計(jì)及秸稈 深施裝置性能試驗(yàn)研究 多功能秸稈還田機(jī)設(shè)計(jì) 撿拾 切碎裝置設(shè)計(jì) 撰寫(xiě)論文 結(jié)束 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 多功能秸稈還田機(jī)總體設(shè)計(jì) 12 第二章多功能秸稈還田機(jī)總體設(shè)計(jì) 玉米收獲后 大量玉米秸稈雜亂鋪放在田間 同時(shí)玉米根茬殘留在田地里 針 對(duì)這種情況 本文設(shè)計(jì)了一種多功能秸稈還田機(jī)將這些玉米秸稈及其根茬粉碎還田 該機(jī)可一次完成秸稈撿拾 切碎 深施以及根茬粉碎多道作業(yè)工序 設(shè)計(jì)之初擬提 出以下要求 1 整機(jī)的性能參數(shù)必須滿足我國(guó)的農(nóng)業(yè)技術(shù)要求 確定以下設(shè)計(jì)參數(shù)范圍 秸稈 撿拾率 90 秸稈切碎長(zhǎng)度 10 20mm 切碎合格率 85 滅茬深度 8 12cm 根 茬粉碎長(zhǎng)度 50mm 破茬率 90 秸稈深施深度 15 40cm 秸稈深施量 0 225 0 375kg m30 2 整機(jī)在平作和壟作的耕地中均可作業(yè) 且在壟作玉米耕地作業(yè)時(shí) 秸稈撿拾 和秸稈深施的幅寬為 3 壟 壟距 600 700mm 3 一機(jī)多用 在不過(guò)多增加結(jié)構(gòu)和重量的前提下 盡量豐富其功能 2 1 整體結(jié)構(gòu)與工作原理 多功能秸稈還田機(jī)的總體結(jié)構(gòu)如圖 2 1 所示 整機(jī)主要由主機(jī)架 3 后機(jī)架 13 柴油機(jī) 8 秸稈撿拾裝置 6 秸稈喂入裝置 2 秸稈切碎裝置 1 懸掛裝置 12 根茬粉碎裝置 17 秸稈深施裝置 16 等組成 秸稈撿拾裝置位于整機(jī)的最前方 通 過(guò)撿拾裝置兩側(cè)的液壓缸進(jìn)行升降 秸稈喂入裝置和秸稈切碎裝置安裝在主機(jī)架上 作時(shí) 位于整機(jī)前方的秸稈撿拾裝置 6 將秸稈撿起并向后輸送 秸稈喂入裝置 2 內(nèi)的喂入輥強(qiáng)行將秸稈拉入壓實(shí) 并輸送至秸稈切碎裝置 1 在切碎動(dòng)刀和定刀共 同作用下 秸稈被切碎 切碎后的秸稈再經(jīng)拋送筒 19 大部分進(jìn)入秸稈深施裝置 7 中 的秸稈箱 18 內(nèi) 秸稈箱底部出口與深施輸送螺旋相連 通過(guò)深施輸送螺旋最終將切 碎后的秸稈深施于土壤中 同時(shí)根茬粉碎裝置 17 將田間的根茬粉碎 并將粉碎后的 根茬均勻混拌于耕層中 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 多功能秸稈還田機(jī)總體設(shè)計(jì) 13 1 一秸稈切碎裝置 2 一秸稈喂入裝置 3 一主機(jī)架 4 一前輪 5 一液壓缸 6 一秸稈撿拾裝置 7 一機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng) 8 一柴油機(jī) 9 一液壓泵 10 一液壓升降總成 11 一后輪 12 懸掛裝置 13 一后機(jī)架 14 一滅茬液壓馬達(dá) 15 一深施液壓馬達(dá) 16 一秸稈深施裝置 17 一根茬粉碎裝置 18 一秸稈箱 19 拋送筒 圖 2 1 多功能秸稈還田機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖 2 2 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)是整機(jī)設(shè)計(jì)研發(fā)中的一項(xiàng)重要工作 它是將動(dòng)力機(jī)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力 傳遞給執(zhí)行機(jī)構(gòu)或執(zhí)行構(gòu)件的中間裝置 本機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)采用機(jī)械傳動(dòng)與液壓傳動(dòng) 相結(jié)合的方式 2 2 1 秸稈撿拾喂入切碎傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 圖 2 2 所示為秸稈撿拾裝置 秸稈喂入裝置和秸稈切碎裝置相對(duì)位置關(guān)系和作 業(yè)時(shí)的旋轉(zhuǎn)方向 秸稈撿拾裝置的抓取輥 1 反轉(zhuǎn) 即在整機(jī)前進(jìn)方向的右側(cè)看順時(shí)針 方向旋轉(zhuǎn) 才能將秸稈向后輸送 為保證秸稈順利進(jìn)入秸稈喂入裝置 要求前上 后 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 多功能秸稈還田機(jī)總體設(shè)計(jì) 14 上喂入輥 2 3 正轉(zhuǎn) 前下 后下喂入輥 4 5 反轉(zhuǎn) 工作過(guò)程中 上喂入輥 2 3 還應(yīng) 滿足在垂直方向上可上下浮動(dòng)以匹配不同厚度的秸稈喂入 進(jìn)入秸稈切碎裝置后 碎 刀軸正轉(zhuǎn) 切碎滾筒上的動(dòng)刀隨著刀軸高速旋轉(zhuǎn)與定刀共同作用將秸稈切碎 針對(duì) 上述要求 設(shè)計(jì)了圖 2 3 所示的傳動(dòng)系統(tǒng) 各裝置的位置關(guān)系參見(jiàn)圖 2 2 1 一秸稈撿拾裝置抓取輥 2 一前上喂入輥 3 一后上喂入輥 4 一前下喂入輥 5 一后下喂入輥 6 一秸稈切碎裝置切碎刀輥 圖 2 2 主要裝置位置關(guān)系簡(jiǎn)圖 圖 2 3 傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 多功能秸稈還田機(jī)總體設(shè)計(jì) 15 圖 2 3 中有 1 組帶傳動(dòng) 1 組齒輪傳動(dòng) 3 組鏈傳動(dòng)和 2 組組式齒輪傳動(dòng) 動(dòng)力 經(jīng)切碎刀軸輸出后通過(guò)一組齒輪傳動(dòng)換向后再通過(guò)鏈傳動(dòng) 分別將動(dòng)力傳給后下喂 入輥和前下喂入輥 后下喂入輥與后上喂入輥旋轉(zhuǎn)方向相反 用齒輪傳動(dòng)改變其傳 動(dòng)方向 又由于后上喂入輥上下浮動(dòng)時(shí)要保證正常傳遞動(dòng)力 選擇 1 組組式齒輪傳 動(dòng)方式 組式齒輪由 4 個(gè)齒輪組成 分別為后上喂入輥軸上安裝的齒輪 1 游動(dòng)齒 輪 2 和 3 和后下喂入輥軸上的齒輪 4 齒輪 1 通過(guò)游動(dòng)齒輪 2 和 3 帶動(dòng)安在后下喂 入輥軸上的齒輪 4 游動(dòng)齒輪 3 的軸固定不動(dòng) 游動(dòng)齒輪 2 的軸分別用銷(xiāo)連桿與齒 輪 3 和 1 的軸相銷(xiāo)連 這樣 當(dāng)上喂入輥上下移動(dòng)時(shí) 各齒輪可始終保持正常嚙合 前下喂入輥的動(dòng)力傳出后也由 1 組組式齒輪傳遞給前上喂入輥 同時(shí) 前下喂入輥軸 通過(guò)另一組鏈傳動(dòng)將動(dòng)力傳遞給撿拾裝置的輸送輥軸 帶傳動(dòng)與鏈傳動(dòng)不改變傳動(dòng) 方向 齒輪傳動(dòng)改變傳動(dòng)方向 圖 2 3 中各裝置的轉(zhuǎn)向與圖 2 2 中相同 故該傳動(dòng) 方案滿足設(shè)計(jì)要求 2 2 2 秸稈深施傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 秸稈撿拾喂入切碎傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力是由柴油機(jī)直接提供的 而秸稈深施傳動(dòng)系 統(tǒng)的動(dòng)力由液壓馬達(dá)提供 傳動(dòng)方案如圖 2 4 所示 液壓馬達(dá)輸出軸通過(guò)彈性聯(lián)軸 器與水平蝸桿相連 與水平蝸桿相嚙合的 3 個(gè)蝸輪分別安裝在 3 組秸稈深施裝置的 豎直深施螺旋軸上 桔稈深施作業(yè)時(shí)各深施螺旋軸的旋轉(zhuǎn)方向如圖所示 螺旋軸轉(zhuǎn) 速范圍 150 900r rein 2 3 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 圖 2 4 傳動(dòng)方案簡(jiǎn)圖 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 多功能秸稈還田機(jī)總體設(shè)計(jì) 16 本機(jī)采用機(jī)一電一液相結(jié)合的控制方式 將機(jī)械 液壓與電控結(jié)合起來(lái) 既具 備液壓傳動(dòng)輸出功率適應(yīng)范圍較大的特點(diǎn) 又有電子控制方便靈活的優(yōu)勢(shì) 便于實(shí) 現(xiàn)高度自動(dòng)化控制 圖 2 5 液壓控制原理圖 1 一低壓過(guò)濾器 2 一液壓泵 3 一單向閥 4 溢流閥 5 10 18 23 一壓力指示表 6 一高壓過(guò)濾器 7 一電磁溢流閥 8 12 一三位四通電磁換向閥 9 一單向節(jié)流閥 11 14 巧一液壓缸 13 16 一單向調(diào)速閥 17 22 一減壓閥 19 24 一二位二通電磁換向 閥 21 26 一液壓馬達(dá) 20 25 一節(jié)流閥 YA 一電磁鐵 圖 2 5 中 油箱里的液壓油經(jīng)低壓過(guò)濾器 1 流入液壓泵 2 過(guò)濾器可以濾除液壓 油里的雜質(zhì) 懸掛系統(tǒng)中的電磁溢流閥 7 主要作用是卸荷 當(dāng)系統(tǒng)不需要高壓油 可以使電磁溢流閥斷電 使油泵來(lái)的油直接流回油箱 三位四通電磁換向閥 8 12 用來(lái)實(shí)液壓缸左腔進(jìn)油和右腔進(jìn)油的切換 單向節(jié)流閥 9 和節(jié)流閥 20 25 用于調(diào) 速 二位二通電磁換向閥 19 24 的作用相當(dāng)于開(kāi)關(guān) 可以獨(dú)立控制其所在支路的液 壓馬達(dá)的啟停 彼此互不影響 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 多功能秸稈還田機(jī)總體設(shè)計(jì) 17 圖 2 6 為整機(jī)的控制電路圖 電源正極依次連接熔斷器 FU 和熱保護(hù)繼電器 KR 來(lái)保護(hù)整個(gè)電路 圖中的電磁鐵 YA 1 7 與圖 2 5 中相對(duì)應(yīng) 下面同時(shí)結(jié)合圖 2 5 2 6 詳細(xì)說(shuō)明實(shí)現(xiàn)各功能的控制過(guò)程 圖 2 6 控制電路 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 多功能秸稈還田機(jī)總體設(shè)計(jì) 18 1 三位四通電磁 電液 換向閥換位功能的實(shí)現(xiàn) 以換向閥 8 為例說(shuō)明 當(dāng)需要左位接入工作位置時(shí) 首先按下常開(kāi)按鈕 SB2 電 磁鐵 YA2 得電 將換向閥 8 的左位接入工作位置 同時(shí)接觸器線圈得電 與 SB 并 聯(lián)的常開(kāi)觸點(diǎn) KM2 閉合 實(shí)現(xiàn)自鎖功能 即 SB2 恢復(fù)常開(kāi)狀態(tài)時(shí)電磁鐵仍然通電 為避免電磁鐵 YA2 和 YA3 同時(shí)得電 將接觸器的常閉觸點(diǎn) K2 與 YA3 串聯(lián) 實(shí)現(xiàn)互鎖 功能 即 YA2 通電時(shí) K2 斷開(kāi) YA2 就不會(huì)得電 當(dāng)需要將換向閥由左位回到中位時(shí) 按開(kāi)常閉按鈕 SB8 電磁鐵斷電 復(fù)位彈簧將閥芯推回中位 同理 按下 SB3 換向 閥 8 的右位接入工作位置 欲使閥芯回到中位按開(kāi) SB8 即可 換向閥 12 的控制與上 述步驟類(lèi)似 2 懸掛系統(tǒng) 按下 SB2 電磁鐵 YA2 和 KM2 得電 常開(kāi)觸點(diǎn) KM2 閉合 實(shí)現(xiàn)自鎖 換向閥 8 左位接入工作位置 液壓泵輸出的高壓油經(jīng)過(guò)電液比例方向閥 8 再經(jīng)過(guò)單向節(jié)流 閥 9 的單向閥進(jìn)入液壓缸的無(wú)桿腔 使后機(jī)架提升 按下開(kāi)關(guān) SB3 電磁鐵 YA3 和 A3 得電 常開(kāi)觸點(diǎn) K3 閉合 實(shí)現(xiàn)自鎖 換向閥 8 右位接入工作位置 同時(shí)按下開(kāi) 關(guān) SB1 線圈 A1 得電 常閉觸點(diǎn) KM1 斷開(kāi) 電磁溢流閥 7 的電磁鐵 YA1 斷電 此時(shí) 液壓泵輸出的油液經(jīng)過(guò)電磁溢流閥流回油箱 液壓泵處于卸荷狀態(tài) 在機(jī)具自重作 用下 液壓缸無(wú)桿腔的液體被排出 使后機(jī)架下降 被排出的液體經(jīng)單向節(jié)流閥的 節(jié)流閥和比例方向閥流回油箱 農(nóng)機(jī)具下降的速度由節(jié)流閥控制 如下降過(guò)快 農(nóng) 機(jī)具下降過(guò)程會(huì)產(chǎn)生失重現(xiàn)象 使工作不穩(wěn)定 3 撿拾裝置控制系統(tǒng) 按下 SB4 電磁鐵 YA4 和 KM4 得電 常開(kāi)觸點(diǎn) KM4 閉合 實(shí)現(xiàn)自鎖 換向閥 12 左位接入工作位置 液壓油進(jìn)入液壓缸左腔 將活塞桿向右推出 撿拾裝置提升 兩個(gè)并聯(lián)的液壓缸的進(jìn)油路上分別串入一個(gè)調(diào)速閥 仔細(xì)調(diào)整兩個(gè)調(diào)速閥開(kāi)口的大 小 可使兩個(gè)液壓缸在一個(gè)方向上實(shí)現(xiàn)速度同步回路 當(dāng)活塞桿到合適位置 即達(dá) 到機(jī)架提升角度時(shí) 要使液壓缸在一定時(shí)間內(nèi)維持該狀態(tài) 需斷開(kāi)常閉按鈕 SB9 換 向閥 12 的中位接入工作位置 此時(shí)液壓缸左右腔室維持壓力恒定 液壓缸活塞桿不 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 多功能秸稈還田機(jī)總體設(shè)計(jì) 19 再移動(dòng) 按下 SB5 電磁鐵 YA5 和 KM5 得電 常開(kāi)觸點(diǎn) KM5 閉合 實(shí)現(xiàn)自鎖 換向 閥 12 的右位接入工作位置 液壓油便可進(jìn)入液壓缸右腔 活塞桿向左縮回 后機(jī)架 落地 斷開(kāi)常閉按鈕 SB9 換向閥 12 的中位接入工作位置 此時(shí)液壓缸左右腔室保 持壓力恒定 液壓缸不可移動(dòng) 4 液壓馬達(dá)的啟動(dòng)與停止 滅茬液壓馬達(dá) 21 秸稈深施液壓馬達(dá) 26 所在支路連接形式相同 相應(yīng)的控制 電路的連接形式也一致 下面以滅茬液壓馬達(dá) 21 為例闡述其啟動(dòng)與停止的操控步驟 啟動(dòng) 按下 SB6 電磁鐵 YA6 和 KM6 得電 常開(kāi)觸點(diǎn) KM5 閉合 實(shí)現(xiàn)自鎖 二位 二通換向閥 19 的右位接入工作位置 油路連通 滅茬液壓馬達(dá) 18 啟動(dòng) 工作過(guò)程 中可以通過(guò)調(diào)整節(jié)流閥 17 的開(kāi)口實(shí)現(xiàn)進(jìn)口節(jié)流調(diào)速 停止 按開(kāi) SB10 電磁鐵 YA6 斷電 二位二通電磁換向閥 19 復(fù)位 其左位接入 工作位置 使液壓馬達(dá)供油管路斷開(kāi) 液壓馬達(dá)停止工作 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 秸稈撿拾與喂入裝置設(shè)計(jì) 20 第三章秸稈撿拾與喂入裝置設(shè)計(jì) 秸稈撿拾裝置位于多功能秸稈還田機(jī)的最前方 其作用是將雜亂鋪放在田間 的秸稈拾起起來(lái) 并向后輸送到秸稈喂入裝置 本章主要介紹整機(jī)的秸稈撿拾裝置 3 1 秸稈撿拾裝置設(shè)計(jì) 3 1 1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工作原理 撿拾裝置主要有彈齒滾筒式撿拾裝置 偏心伸縮扒指式撿拾裝置 滑道升運(yùn)器 式撿拾裝置和帶式輸送器式撿拾裝置四種 其中彈齒滾筒式撿拾裝置的彈齒有彈性 對(duì)物料的沖擊作用較小 但其彈齒橫向間距較大 漏撿率較高 所以其一般多用于 牧草的撿拾作業(yè) 偏心伸縮扒指式撿拾裝置采用硬指桿 扒指為剛性 強(qiáng)度較大 撿拾時(shí)對(duì)物料的沖擊作用也較大 且由于采用硬指桿 指桿遇石塊等障礙物會(huì)發(fā)生 損壞 而滑道升運(yùn)器式撿拾裝置和齒帶輸送器式撿拾裝置多用于撿拾谷物 并不適 用于高粱秸稈的撿拾 3 1 2 撿拾過(guò)程運(yùn)動(dòng)分析 3 1 2 1 撥指的運(yùn)動(dòng)軌跡與運(yùn)動(dòng)方程 撥指安裝在輸送鏈上 作業(yè)時(shí)秸稈撿拾裝置上撥指的運(yùn)動(dòng)可分解為沿整機(jī)前進(jìn) 方向的水平直線運(yùn)動(dòng)和沿輸送鏈條的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 撿拾裝置的運(yùn)動(dòng)分析如圖 3 1 所示 設(shè)機(jī)器前進(jìn)速度 Vm 輸送鏈回轉(zhuǎn)速度 此時(shí)撥指指根 P 點(diǎn)與輸送鏈 d 點(diǎn)接觸 由圖 3 1 可知 則 dP 段撥指 sin co s 90 tt cos in tOBy 3 1 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 秸稈撿拾與喂入裝置設(shè)計(jì) 21 式中 t 為撥指運(yùn)動(dòng)的時(shí)間 s 為撥指安裝角 上述兩式對(duì)時(shí)間 t 求導(dǎo) 可得 Vx Vm cos tOB Vy 3 2 in 設(shè)輸送鏈的線速度 Vt 與機(jī)器前進(jìn)速度 Vm 之比為兄 則 代vmOBvt 入式 3 得 Vx Vm cos Vy Vm 3 in 3 當(dāng)撥指轉(zhuǎn)到 P 點(diǎn)時(shí) 撥指開(kāi)始隨輸送鏈做斜直線運(yùn)動(dòng) 并與機(jī)器前進(jìn)運(yùn)動(dòng)合成 撥指上的任意點(diǎn)都是在做平移運(yùn)動(dòng) 因此 P 點(diǎn)的速度為 Vx Vm 3 4 cos Vy 3 5 in 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 秸稈撿拾與喂入裝置設(shè)計(jì) 22 圖 3 1 運(yùn)動(dòng)分析簡(jiǎn)圖 3 1 2 2 速比的確定 撿拾過(guò)程中 為了使被撿拾的秸稈不向前推擠和拉斷 減少不必要損失 則在 圓弧運(yùn)動(dòng)末端和斜直線運(yùn)動(dòng)開(kāi)始的撥指上 B 點(diǎn) 其水平運(yùn)動(dòng)分速度 弧 和斜直線運(yùn)xpv 動(dòng)開(kāi)始時(shí)的水平分速度 直 應(yīng)相等并且均等于零 因此 xpv Vm 3 6 0 cos tOB Vm 3 7 P 由圖 3 2 可知 整理式 3 6 得18t Vm 3 8 0 cos 設(shè) 帶入式 3 7 和式 3 8 并聯(lián)立求得 eOB 3 9 in arttne 3 10 cos 1 根據(jù)實(shí)際撿拾作業(yè)的需要 傾角 y 應(yīng)為較小銳角 0 y 450 以上是在理 想狀態(tài)下得到的兄與 y 關(guān)系式 實(shí)際作業(yè)中 在撿拾和輸送過(guò)程中秸稈依靠自身重 力不能完全與輸送鏈相貼合 同時(shí)考慮振動(dòng)等實(shí)際因素的影響也會(huì)造成秸稈與撿拾 輸送鏈不貼和 為了使秸稈與輸送鏈貼合以便于輸送 在實(shí)際作業(yè)中水平分速度應(yīng) 小于等于零 此時(shí)可得 3 11 sin arcttne 3 12 os 1 即由式 3 9 得到的 是較小值 實(shí)際中應(yīng)選取更大的 值 才符合實(shí)際需要 而由 式 3 10 求得的傾角 是較大值 在實(shí)際中應(yīng)選取更小值 才符合實(shí)際需要 3 1 3 受力分析 秸稈撿拾過(guò)程中 撥指挑起秸稈 設(shè)被撿拾秸稈的重心在 B 點(diǎn) 并把被撿拾秸 稈當(dāng)做一個(gè)質(zhì)點(diǎn)來(lái)考慮 則秸稈在撿拾過(guò)程中的受力如圖 3 2 所示 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 秸稈撿拾與喂入裝置設(shè)計(jì) 23 圖 3 2 秸稈撿拾受力分析 秸稈主要受四個(gè)力 分別為秸稈與撥指的摩擦力 Ff 撿拾阻力 Ft 慣性力 Fm 以及秸稈自身重力 mg 3 1 4 主要結(jié)構(gòu)參數(shù)和運(yùn)動(dòng)參數(shù)的確定 結(jié)合 3 1 2 節(jié)分析 綜合考慮秸稈撿拾裝置的實(shí)際作業(yè)情況 選取撿拾鏈傾角 y 40 根據(jù)式 3 12 選取 1 3 以整機(jī)前進(jìn)速度 6km h 為例 求得換算后的輸送 鏈的回轉(zhuǎn)線速度為 2 18m s 3 2 秸稈喂入裝置設(shè)計(jì) 秸稈喂入裝置位于秸稈撿拾裝置后方 其作用是將秸稈以一定的速度喂入切碎 室內(nèi) 并在喂入的同時(shí) 將秸稈夾住 壓緊 與秸稈間無(wú)滑動(dòng) 以保證喂料過(guò)程的 均勻 進(jìn)而確保切碎的質(zhì)量 喂入裝置的主要工作部件為喂入輥 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足以 下技術(shù)要求 喂入輥的喂入能力強(qiáng) 且喂入速度應(yīng)大于撿拾速度 以防止喂入輥堵塞 上喂入輥應(yīng)上下浮動(dòng)以適應(yīng)不同厚度的秸稈層 3 2 1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 目前 國(guó)內(nèi)的固定式喂入裝置大都是由一對(duì)上下喂入輥組成 這種喂入機(jī)構(gòu)使 用壽命較低 經(jīng)常出現(xiàn)物料堵塞等故障 因此 本文將秸稈喂入裝置設(shè)計(jì)成兩對(duì)喂 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 秸稈撿拾與喂入裝置設(shè)計(jì) 24 入輥的形式 其結(jié)構(gòu)如圖 3 3 所示 主要由前上下喂入輥 1 6 后上下喂入輥 4 5 外殼 2 等組成 前上和前下喂入輥大小相等 后上和后下喂入輥大小相等 中心線 對(duì)齊布置 作業(yè)時(shí)上喂入輥軸可以通過(guò)滑塊 3 上下浮動(dòng) 1 一前上喂入輥 2 一外殼 3 滑塊 4 一后上喂入輥 5 一后下喂入輥 6 一前下喂入輥 7 一筋板 圖 3 3 秸稈喂入裝置結(jié)構(gòu)圖 3 2 2 受力分析 秸稈喂入時(shí)的受力如圖 3 5 所示 此時(shí)秸稈主要受兩個(gè)力 分別為喂入輥對(duì)秸 稈的正壓力 R 以及秸稈與喂入輥之間的摩擦力 R 兩喂入輥的正壓力 R 交于 A 點(diǎn) 其合力為 是阻止秸稈拉入的力 兩摩擦力 R 交于 B 點(diǎn) 其合力為 Bsin2 cos2 是拉入秸稈的力 則秸稈正常喂入必須滿足 3 13 cos 式中 一秸稈與喂入輥間摩擦系數(shù) R 一被擠壓的秸稈對(duì)喂入輥反力的合力 N 一向量 R 的方向角 其中 為秸稈與喂入輥間摩擦角 則有 tan 0 3 14 由圖還可得到 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 秸稈撿拾與喂入裝置設(shè)計(jì) 25 3 15 2 coshrr 式中 r 一喂入輥半徑 mm 一物料附著在喂入輥表面的弧長(zhǎng)的張角 h 一秸稈喂入前厚度 mm h 一秸稈壓縮后厚度 mm 由式 3 20 可看出 在壓縮程度 h 辦一定時(shí) 喂入輥半徑 r 與 成反比 為了增 長(zhǎng)喂入輥的抓取表面 增大 角 就要采取直徑較小的喂入輥 3 2 3 主要結(jié)構(gòu)參數(shù)和運(yùn)動(dòng)參數(shù)確定 1 喂入輥直徑 D 及長(zhǎng)度 L 喂入輥的直徑是影響秸稈喂入的一個(gè)重要參數(shù)由 3 2 2 節(jié)分析可知 當(dāng) 時(shí) 為秸稈喂入的臨界條件 此時(shí)得出的喂入輥半徑為最小值 由于 則 2 2rmin 3 16 2cos1 h 2 喂入輥轉(zhuǎn)速 n 喂入輥轉(zhuǎn)速?zèng)Q定秸稈切斷長(zhǎng)度 喂入快 則秸稈切碎長(zhǎng)度小 反之 秸稈 切碎長(zhǎng)度大于秸稈被卷入喂入輥速度 w w 切碎刀每秒鐘切碎秸稈次數(shù)為 D 60 znd 6 則論切碎長(zhǎng)度 3 17 dwdznDL 0 式中 n w 一秸稈喂入轉(zhuǎn)速 r min 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 秸稈撿拾與喂入裝置設(shè)計(jì) 26 L 一秸稈理論切斷長(zhǎng)度 mm z 一動(dòng)刀片數(shù) nd 一切碎刀軸轉(zhuǎn)速 r min D 一喂入輥直徑 mm 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 切碎裝置設(shè)計(jì) 27 第四章切碎裝置設(shè)計(jì) 秸稈切碎裝置的主要作用是將撿拾后的秸稈切碎 其主要工作部件是切碎器 目前 國(guó)內(nèi)外廣泛采用的切碎器有兩類(lèi) 分別為輪刀式切碎器和滾刀式切碎器 輪 刀式切碎器也稱(chēng)盤(pán)刀式切碎器 其旋轉(zhuǎn)軸通常與喂入輥的旋轉(zhuǎn)軸垂直 圓盤(pán)徑向尺 寸較大 動(dòng)刀徑向安裝在圓盤(pán)上 在圓盤(pán)周?chē)ǔＴO(shè)置拋送板用來(lái)將切碎的秸稈拋 送出去 徑向尺寸相對(duì)較小 結(jié)構(gòu)緊湊 便于調(diào)節(jié) 根據(jù)動(dòng)刀形式的不同又分螺旋 滾刀式和平板滾刀式切碎器兩種 4 1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 本文設(shè)計(jì)的秸稈切碎裝置如圖 4 1 所示 主要由滾刀式切碎器 7 定刀 2 跑送 料筒 4 和外殼等組成 定刀 2 由螺栓固定在定刀架 1 上 工作時(shí) 秸稈不斷送進(jìn) 切碎器不停回轉(zhuǎn) 秸稈就被切成一定長(zhǎng)度的碎段 借助動(dòng)刀對(duì)空氣擾動(dòng)所形成的氣 流及外殼 6 的導(dǎo)向作用將切碎段秸稈吹送出拋送料筒 4 外 1 一定刀架 2 定刀 3 一喂入口 4 一拋送料筒 S 一支座 6 一外殼 7 一滾刀式切碎器 圖 4 1 秸稈切碎裝置結(jié)構(gòu)圖 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 切碎裝置設(shè)計(jì) 28 4 2 主要工作參數(shù)確定 4 2 1 切碎滾筒轉(zhuǎn)速的確定 切碎滾筒采用直刃切碎刀 研究表明 滿足秸稈切段長(zhǎng)度要求的切刀線速度可滿 足拋送距離的要求 切刀線速度是影響切碎裝置工作性能指標(biāo) 包括功率消耗 秸稈 切碎長(zhǎng)度和拋送離等 的主要因素 采用多刀片和較低切刀線速度可以有效地降低功 率消耗 本切碎滾筒采用 6 片刀 在滿足切碎長(zhǎng)度在 10 30mm 時(shí) 取切碎滾筒的 轉(zhuǎn)速 n 1480r min 切碎滾筒刀刃外圓直徑 D 480mm 則秸稈切碎后脫離切碎滾筒 的線速度為 vd 37 m s 而保證秸稈可靠拋送的直拋式切碎滾筒的圓周速度一般為 30 38 Sm s 所以秸稈切碎后能夠可靠拋出 4 2 2 定刀配置高度 定刀的作用是支持莖稈進(jìn)行切割 定刀的位置要求如下 1 保證能夠支撐切割 2 與 動(dòng)刀配合構(gòu)成莖稈的鉗住條件 3 起秸稈的導(dǎo)向作用 把秸稈送入切割副 定刀的配 置尺寸關(guān)系如圖 4 2 所示 要求動(dòng)刀在切割過(guò)程中不阻礙草層的喂入 因此一般使 主軸高于定刀 動(dòng)刀的配置高度可以按式 4 1 計(jì)算 4 1 dgvRh 1 式中 h 一秸稈層厚度 m R 一滾筒最大回轉(zhuǎn)半徑 m Vd 一動(dòng)刀刃處線速度 m s Vg 一秸稈喂入速度 m s 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 切碎裝置設(shè)計(jì) 29 圖 4 2 定刀配置高度 已知 取秸稈層厚度 則定刀配置高度smvsvmRgd 96 2 37 24 0 h5 1 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 結(jié)論 30 結(jié)論 對(duì)我國(guó)東北黑土區(qū)水土流失現(xiàn)狀 秸稈資源產(chǎn)量及其利用現(xiàn)狀進(jìn)行了分納 指 出了現(xiàn)階段我國(guó)存在的東北黑土區(qū)水土流失嚴(yán)重 秸稈資源利用率低 多數(shù)秸稈被 廢棄焚燒的問(wèn)題 秸稈剪切裝置是解決上述問(wèn)題的有效措施之一 為了實(shí)現(xiàn)秸稈剪 切作業(yè)針對(duì)東北地區(qū)高粱收獲后秸稈雜亂鋪放在田間的情況 本文設(shè)計(jì)了高粱秸稈 剪切裝置 可一次進(jìn)地完成秸稈撿拾 切碎 作業(yè) 并對(duì)其裝置的性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn) 研究 1 在高粱秸稈實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)方面 1 結(jié)合農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝的相關(guān)要求 應(yīng)用運(yùn)動(dòng)學(xué) 動(dòng)力學(xué)理論和三維建模與仿真 技術(shù)對(duì)多功能秸稈還田機(jī)進(jìn)行了設(shè)計(jì) 整機(jī)主要由高粱秸稈撿拾裝置 高粱秸稈喂 入裝置 機(jī)架等組成 其傳動(dòng)系統(tǒng)包括機(jī)械傳動(dòng)與液壓傳動(dòng)兩部分 控制系統(tǒng)采用 機(jī)一電一液相結(jié)合的操控方式 整機(jī)不僅適用于壟作耕地 還可在平作耕地作業(yè) 一次進(jìn)地可完成秸稈撿拾 切碎作業(yè) 既提高了作業(yè)效率又可緩解頻繁進(jìn)地作業(yè)而 造成的耕地破壞 2 高粱秸稈剪切裝置的動(dòng)力源為 75kW 的柴油機(jī) 作業(yè)速度 4 6km h 可同 時(shí)完成 3 壟耕地的秸稈作業(yè) 秸稈撿拾裝置撿拾幅寬 1350mm 撿抬速度 2 I8m s 輥 形式 80mm 秸稈深施量可通過(guò)控制深施裝置輸送螺旋的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整 本文完成了高粱秸稈前剪切裝置的總體設(shè)計(jì)與部分關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì) 在一定程 度上可為高粱秸稈剪切裝置的深入研究提供依據(jù)與參考 但是對(duì)高粱秸稈剪切裝置 的詳細(xì)設(shè)計(jì) 論證研究等工作未能全面展開(kāi) 建議在今后的研究中 進(jìn)一步完善這 方面的工作 以進(jìn)入高粱秸稈剪切裝置的制作和試驗(yàn)階段 優(yōu)化其作業(yè)參數(shù)及結(jié)構(gòu) 參數(shù) 提高秸稈深施還田的作業(yè)質(zhì)量 沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 參考文獻(xiàn) 31 參考文獻(xiàn) 1 孟祥志 劉艇 王繼紅 我國(guó)黑土區(qū)水土流失研究綜述 J 中國(guó)農(nóng)村水利水電 2010 10 2 畢于運(yùn) 秸稈資源評(píng)價(jià)與利用研究 D 北京 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 2010 3 王佳琪 劉貴榮 薛松 秸稈焚燒的危害和改善 J 科技致富向?qū)?2011 09 4 李秀榮 農(nóng)作物秸稈利用技術(shù)綜述 C 中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)會(huì)成立 40 周年慶典暨 2003 年學(xué)術(shù)年會(huì) 論文集 5 李萬(wàn)良 劉武仁 玉米秸稈還田技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) J 吉林農(nóng)業(yè)科學(xué) 2007 6 畢于運(yùn) 寇建平 王道龍 等 中國(guó)秸稈資源綜合利用技術(shù) M 北京 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社 2008 7 魏傳俊 機(jī)械化秸稈還田技術(shù)的推廣與應(yīng)用 J 現(xiàn)代園藝 2013 02 198 199 8 周良墉 各具特色的秸稈還田機(jī)械 J 農(nóng)業(yè)機(jī)械 1997 01 14 9 王金武 尹大慶 韓永俊等 水稻秸稈整株還田機(jī)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn) J 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào) 2007 10 54 56 10 李艷 多功能玉米秸稈還田機(jī)的研制 D 泰安 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感謝任課老師們以及 各位師兄 師弟 師姐 師妹四年來(lái)對(duì)我思想 生活 工作上的指導(dǎo)和關(guān)心 也感 謝同窗好友對(duì)我的關(guān)心和支持 感謝我的父母 無(wú)論在生活中還是學(xué)習(xí)中是你們一直以來(lái)為我無(wú)私奉獻(xiàn) 默默的 付出 給予我關(guān)愛(ài) 支持和鼓勵(lì) 祝你們永遠(yuǎn)健康快樂(lè) 特別感謝參與本論文審閱的各位專(zhuān)家 學(xué)者和老師 向你們致以最誠(chéng)摯的敬意 最后 向所有關(guān)心 幫助過(guò)我人表示衷心的感謝