裝配圖高粱秸稈剪切試驗(yàn)裝置,裝配,高粱,秸稈,剪切,試驗(yàn)裝置 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； 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 引言 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。但由于多年來的自然侵蝕和過度的人為開墾，水土流失問題逐漸嚴(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)帶來損失，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，秸稈問題到重視，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)問題及其引發(fā)的環(huán)境污染問題。 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。 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、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/hm2 (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。通過秸稈還田，可減少化肥的施用量，避免過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)部門積極開展秸稈還田機(jī)械化技術(shù)的研究開發(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)過多年的發(fā)展和完善，我國(guó)己經(jīng)開發(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) 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、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)，這類地區(qū)玉米根人工不易刨除。 1一萬向節(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 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 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)。 LemKen-Rubin 滅茬缺口圓盤耙 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。 1.4技術(shù)路線 開始 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) 結(jié)束 撰寫論文 圖1-7 技術(shù)路線 31 沈陽化工大學(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) 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。 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、后上喂入輥2, 3正轉(zhuǎn)，前下、后下喂入輥4. 5反轉(zhuǎn)，工作過程中，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 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一組齒輪傳動(dòng)換向后再通過鏈傳動(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的軸分別用銷連桿與齒輪3和1的軸相銷連，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 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，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)低壓過濾器1流入液壓泵2，過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，使油泵來的油直接流回油箱。三位四通電磁換向閥(8, 12)用來實(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。 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)說明實(shí)現(xiàn)各功能的控制過程。 圖2-6 控制電路 (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為例說明，當(dāng)需要左位接入工作位置時(shí)，首先按下常開按鈕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)的常開觸點(diǎn)KM2閉合，實(shí)現(xiàn)自鎖功能，即SB2恢復(fù)常開狀態(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，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SB8:即可。換向閥12的控制與上述步驟類似。 (2)懸掛系統(tǒng) 按下SB2，電磁鐵YA2和KM2得電，常開觸點(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)過電液比例方向閥8，再經(jīng)過單向節(jié)流閥9的單向閥進(jìn)入液壓缸的無桿腔，使后機(jī)架提升。按下開關(guān)SB3，電磁鐵YA3和A3得電，常開觸點(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)按下開關(guān)SB1，線圈A1得電，常閉觸點(diǎn)KM1斷開，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，如下降過快，農(nóng)機(jī)具下降過程會(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，液壓缸活塞桿不再移動(dòng)。按下SB5，電磁鐵YA5和KM5得電，常開觸點(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)。工作過程中可以通過調(diào)整節(jié)流閥17的開口實(shí)現(xiàn)進(jìn)口節(jié)流調(diào)速。 停止:按開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，液壓馬達(dá)停止工作。 沈陽化工大學(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) 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，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 （3-1） 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+ Vy= （3-2） 設(shè)輸送鏈的線速度Vt與機(jī)器前進(jìn)速度Vm之比為兄，則代入式(3-） 得: Vx=Vm+ Vy=Vm （3-3） 當(dāng)撥指轉(zhuǎn)到P點(diǎn)時(shí)，撥指開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） Vy= （3-5） 圖3-1 運(yùn)動(dòng)分析簡(jiǎn)圖 3.1.2.2速比的確定 撿拾過程中，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)動(dòng)開始時(shí)的水平分速度（直），應(yīng)相等并且均等于零。因此: Vm- （3-6） Vm- （3-7） 由圖3-2可知，，整理式（3-6）得 Vm- （3-8） 設(shè)，帶入式（3-7）和式（3-8），并聯(lián)立求得： （3-9） （3-10） 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） （3-12） 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)來考慮，則秸稈在撿拾過程中的受力如圖3-2所示。 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，與秸稈間無滑動(dòng)，以保證喂料過程的均勻，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，是拉入秸稈的力。則秸稈正常喂入必須滿足: ＞ （3-13） 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： ＞0 （3-14） 由圖還可得到： （3-15） 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： 2rmin= （3-16） （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znd/6則論切碎長(zhǎng)度: （3-17） 式中: nw一秸稈喂入轉(zhuǎn)速，r/min； 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) 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，分別為輪刀式切碎器和滾刀式切碎器。輪刀式切碎器也稱盤刀式切碎器，其旋轉(zhuǎn)軸通常與喂入輥的旋轉(zhuǎn)軸垂直，圓盤徑向尺寸較大，動(dòng)刀徑向安裝在圓盤上，在圓盤周圍通常設(shè)置拋送板用來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?；剞D(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 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） 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 ； 圖4-2 定刀配置高度 已知，取秸稈層厚度，則定刀配置高度。 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 結(jié)論 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題。秸稈剪切裝置是解決上述問題的有效措施之一，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，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。 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 參考文獻(xiàn) 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. 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[15]Zareiforoush H，Komarizadeh MH，Alizadeh MR .A Review on Screw Conveyors Performance Evaluation During Handling Process[J].Journal of Scientific Review , 2010 , 2(1): 55一63. 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 致謝 致謝 首先向我的導(dǎo)師侯志敏教授表示衷心的感謝!本研究從選題、方案制定、整機(jī)設(shè)計(jì)、加工裝配、試驗(yàn)指導(dǎo)到后期的論文修改，無不傾注著導(dǎo)師的心血，侯老師為本研究提出了許多建設(shè)性的意見和建議，本研究的順利完成同侯老師的悉心指導(dǎo)是分不開的。侯老師淵博的學(xué)識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、實(shí)事求是的科研作風(fēng)、勤奮忘我的工作熱情和誨人不倦的高尚品格將使我終生受益。四年來，在學(xué)習(xí)上您對(duì)我的諄諄教誨與嚴(yán)格要求，在日常生活中給予我關(guān)懷、鼓勵(lì)與幫助，再次向我的導(dǎo)師侯志敏教授致以最由衷的感謝。 感謝學(xué)習(xí)期間和論文完成過程中陳慧珍老師的無私幫助，感謝任課老師們以及各位師兄、師弟、師姐、師妹四年來對(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!無論在生活中還是學(xué)習(xí)中是你們一直以來為我無私奉獻(xiàn)、默默的付出，給予我關(guān)愛、支持和鼓勵(lì)，祝你們永遠(yuǎn)健康快樂。 特別感謝參與本論文審閱的各位專家、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、幫助過我人表示衷心的感謝! 32