盤刀式莖稈切碎機設計含10張CAD圖,盤刀式莖稈,切碎,設計,10,cad 盤刀式莖稈切碎機的設計開題報告１、 課題論證1.1 課題研究的目的與意義中國是農(nóng)業(yè)大國，也是秸稈資源最為豐富的國家之一。歷史上，中國有利用秸稈的優(yōu)良傳統(tǒng)，農(nóng)民用秸稈建房蔽日遮雨，用秸稈燒火做飯取暖，用秸稈養(yǎng)畜積肥還田，合理利用秸稈是中國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的精華之一。在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)階段，秸稈資源主要是不經(jīng)任何處理直接用于肥料、燃料和飼料。隨著傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)變以及經(jīng)濟、社會的發(fā)展，農(nóng)村能源、飼料結(jié)構(gòu)等發(fā)生了深刻變化，傳統(tǒng)的秸稈利用途徑發(fā)生了歷史性的轉(zhuǎn)變。在經(jīng)濟發(fā)達的地區(qū)，秸稈低效不清潔的直接燃燒利用方式已不適應農(nóng)民生活水平提高的需要，富裕起來的農(nóng)民迫切需要優(yōu)質(zhì)、清潔、方便的能源。農(nóng)業(yè)主產(chǎn)區(qū)秸稈資源大量過剩問題日趨突出，農(nóng)民就地焚燒秸稈，不僅帶來污染大氣的嚴重后果，還因煙霧造成了附近機場飛機不能下降，高速公路被迫關閉的嚴重社會問題，引起了全社會的關注。我國政府十分重視秸稈禁燒和綜合利用問題，1999 年 4 月，國家環(huán)境保護總局、農(nóng)業(yè)部、財政部、鐵道部、中國民用航空總局聯(lián)合頒發(fā)了《秸稈燃燒和綜合利用管理辦法》 。 《辦法》要求:禁止在機場、交通干線、高壓輸電線路附近和省轄級人民政府劃定的區(qū)域內(nèi)焚燒秸稈，到 2005 年，各省、自治區(qū)的秸稈綜合利用率將達到 85%?？萍疾拷M織力量研究推廣秸稈綜合利用技術(shù)，并把秸稈綜合利用技術(shù)列入國家“九五” 、 “十五”科技攻關計劃。農(nóng)作物秸稈經(jīng)粉碎或切碎后機械壓縮成燃料塊，能有效地改變其燃料特性，熱值接近中質(zhì)煙煤，平均為 16736kJ。壓縮成型技術(shù)為秸稈燃料異地運輸使用創(chuàng)造條件，可以作為生物煤供應工業(yè)生產(chǎn)和居民使用，同時也是很好的氣化原料，對推廣氣化爐有促進作用。壓制成型的秸稈塊也可以進一步炭化處理，得到木炭和活性炭，可廣泛用于冶金、化工、環(huán)保、生活燃料。另外，利用壓縮成型技術(shù)可以將秸稈模壓成不同形狀和用途的產(chǎn)品，如一次性快餐盒、盤、碟、包裝盒、工業(yè)托盤、育苗容器、人造紙板、瓦楞紙等。本研究以棉稈等硬莖稈為研究對象，通過對秸稈原料特性的分析，確定切碎原理和方法，設計出動力消耗低、粒度大小滿足壓縮成型要求的秸稈切碎機。推動我國目前綜合開發(fā)利用農(nóng)作物秸稈資源的技術(shù)創(chuàng)新和實際應用。中國農(nóng)作物秸稈資源量大面廣，每年產(chǎn)出量多達 6.4 億 t，且隨著農(nóng)作物單產(chǎn)的提高，秸稈產(chǎn)量也將隨之增加?，F(xiàn)階段其用途大致可分為 4 個方面:①秸稈還田;②牲畜飼料;③替代能源;④工業(yè)原料，約占 12.7%的剩余秸稈就地焚燒或閑置。各種用途所占比例如圖 l.1 所示(高祥照等，2002)。圖 1.1 中國農(nóng)作物秸稈的主要用途(1)秸稈還田秸稈還田是目前秸稈利用的最主要方面，據(jù)統(tǒng)計，2000 年我國主要糧食作物秸稈粉碎還田的面積占其種植面積的58.6%(韓魯佳等，2002)。秸稈還田的方法分為整株還田技術(shù)、粉碎還田技術(shù)、有根茬切碎還田技術(shù)和傳統(tǒng)漚肥還田技術(shù)。配套的秸稈還田設備有粉碎還田機、滅茬機、收獲還田機和水田埋草機等。目前，經(jīng)過對秸稈還田技術(shù)和配套操作規(guī)程等的研究，秸稈直接還田在我國已有了一定面積的推廣應用。在“八五”期間，秸稈直接還田技術(shù)規(guī)程研究取得了重要突破，已經(jīng)制定出了包括華北、西南、長江中游區(qū)、江蘇水早輪作區(qū)和浙江三熟制種植區(qū)的麥秸、玉米秸、稻草直接翻壓還田的技術(shù)規(guī)程，包括還田方式、秸稈數(shù)量、施氮量、土壤水分、粉碎程度、還田時間以及防治病蟲害、雜草等方面的技術(shù)要求，實踐證明適量的秸稈還田能有效增加土壤的有機質(zhì)含量，改良土壤，培肥地力(黃忠乾等，1999)。(2)牲畜飼料秸稈用作飼料，在中國主要是以秸稈養(yǎng)畜、過腹還田的方式進行的。未經(jīng)任何處理的秸稈，不僅消化率低，粗蛋白和礦物質(zhì)含量低，而且適口性差。為提高飼料的適口性和營養(yǎng)價值，近年來普遍采用氨化、微生物發(fā)酵貯存、熱噴、揉搓等技術(shù)處理，目前全國的年加工處理量約 1000 萬 t，已開發(fā)出的加工設備有氨化爐、調(diào)質(zhì)機、青貯收獲機、揉搓機、壓餅機、熱噴設備等。(3)替代能源據(jù)全國農(nóng)村可再生資源統(tǒng)計資料顯示(2001)， “九五”期間，秸稈能源用量仍占農(nóng)村生活用能的 30%-50%。傳統(tǒng)的秸稈利用方式是直接燃燒，因其密度小，灰分多，己不再適應農(nóng)民生活水平的需要，國內(nèi)現(xiàn)行的秸稈優(yōu)質(zhì)能源利用技術(shù)，除了本文所要研究的秸稈壓縮成型技術(shù)以外，還有秸稈氣化集中供氣技術(shù)、秸稈制取沼氣技術(shù)、秸稈燃料熱風烘干技術(shù)等。秸稈熱解氣化技術(shù)把細軟、松散的低品位秸稈轉(zhuǎn)換成清潔的高品位氣體，熱效率可達 40%。氣相燃料速度快，熱量輸出可以控制，在烘干木材、茶葉、飼料和代替燃油發(fā)電及農(nóng)村居民炊事等方面己有成功應用。部分氣化爐和配套裝置己經(jīng)批量生產(chǎn)，進入實用推廣階段。目前全國己有 350 余處秸稈氣化集中供氣示范點，主要集中在山東、河南、江蘇、河北、山西、北京、陜西等。僅山東就有 170 余處(韓魯佳等，2002)。秸稈制取沼氣技術(shù)，近年來經(jīng)攻關研究在技術(shù)上有了較大突破，解決了秸稈易結(jié)殼、出料困難和發(fā)酵不充分的難題。干發(fā)酵工藝則有助于節(jié)約建池費用，提高池容利用率，目前該技術(shù)在北方應用較多。秸稈燃料熱風烘干技術(shù)是將成捆或經(jīng)預處理的秸稈加入由兩段燃料室組成的高效燃料爐，燃燒產(chǎn)物經(jīng)過離心除塵可得到潔凈的熱煙道氣，產(chǎn)生的熱風溫度可以調(diào)節(jié)(60-800℃)，含煙塵量小于 20mg/m， ，尤其適宜于高濕物料，如糧食、木材、飼料、雞糞、酒糟等的烘干(馬學良，1995)。(4)工業(yè)原料秸稈作為工業(yè)原料主要用于工業(yè)造紙，占秸稈總產(chǎn)出量的 2.9%。其它目前正在興起的研究與應用有:南京林業(yè)大學將秸稈壓縮成型制作秸稈板材，建筑墻體材料，包裝材料等;西北農(nóng)大開展模壓制品的研究，如一次性快餐盒、托盤、家具構(gòu)件和建筑構(gòu)件等;遼寧省農(nóng)科院研制成功秸稈皮鑲分離及其綜合利用技術(shù);另外一些科研院所采取生物技術(shù)的手段發(fā)酵生產(chǎn)乙醇、糠醛、苯酚、單細胞蛋白、燃料油氣、工業(yè)酶制劑等。由于秸稈還田數(shù)量有限，作飼料其營養(yǎng)價值不高，因此要真正解決秸稈的合理利用問題，關鍵在于研究秸稈的能源化和工業(yè)化利用技術(shù)。1.2 研究現(xiàn)狀國內(nèi)研究現(xiàn)狀1988 年，李成華，趙守疆等在沈陽農(nóng)業(yè)大學學報發(fā)表了盤刀式切碎器系統(tǒng)動態(tài)特性的實驗報告，以盤刀式切碎器刀盤系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)學模型為基礎,文章分析了刀盤系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)條件下對單位脈沖扭矩函數(shù)的響應。通過試驗,確定了刀盤系統(tǒng)在工作過程中所輸入的扭矩函數(shù)型式,進一步分析了刀盤系統(tǒng)對輸入函數(shù)的響應過程,并求出了響應過程的數(shù)學模型。最后,根據(jù)系統(tǒng)的響應方程,分析了系統(tǒng)動力學參數(shù)對系統(tǒng)工作時響應的影響。2003 年，郭艷在吉林農(nóng)業(yè)大學學報發(fā)表了《盤刀式切碎器刀刃曲線對切割能耗的影響》 ，文章中以 9ZF1 0 型盤刀式切碎器為基礎,研究了圓弧曲線、直線和等滑切角曲線刀刃在切割青飼玉米時的切割能耗變化。結(jié)果表明:切割時的滑切角和切割轉(zhuǎn)角是影響切割能耗的主要因素。當滑切角在 35°～45°范圍內(nèi),切割轉(zhuǎn)角在 45°～65°范圍內(nèi)時,切割的平均扭矩較低,切割能耗較小。對于不同類型的刀刃曲線,只要結(jié)構(gòu)參數(shù)的設計能夠保證滑切角和切割轉(zhuǎn)角在適宜的范圍內(nèi)變化,則可保證切碎器具有較低的切割能耗。2008 年，閆秀芳在內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學做了盤刀式鍘草機切碎器的虛擬設計及其性能的研究，以 9Z-480 型鍘草機為樣機,通過對其切碎器切割過程進行試驗研究分析,推導出動刀片的等滑切角刀刃曲線方程(即對數(shù)螺線方程)。為使等滑切角刀刃曲線設計更為準確,利用計算機軟件 MATLAB 編程,根據(jù)所得到的方程繪制出不同角度的等滑切角曲線;利用三維軟件技術(shù),對樣機的切碎器進行參數(shù)化建模和運動仿真。這種新型設計方法可使設計方案交流方便,整體設計程序更具有靈活性和高效性,縮短了產(chǎn)品研發(fā)周期。針對所選定的等滑切角曲線,設計并生產(chǎn)了不同等滑切角的動刀片,在該樣機上采用正交試驗,對試驗數(shù)據(jù)進行分析,得出切碎器切割功率消耗最小的數(shù)學模型,并對該模型進行優(yōu)化,得到最優(yōu)結(jié)果。為切碎器的系列化設計與生產(chǎn)提供有力的依據(jù)。2017 年 12 月份，郁志宏;閆彪彪;王光明;崔紅梅;劉偉峰等人在農(nóng)機化研究方面做了 9Z-6A 型盤刀式鍘草機切碎器改進設計與性能試驗，針對青飼料切碎機存在的生產(chǎn)率低、能耗大的問題,以 9Z-6A 型盤刀式青飼料切碎機為對象,對其切碎器進行了改進設計和性能試驗研究。在原機喂入口增加一把定刀,使切碎器處于雙定刀切割工況。改進前后切碎器切割性能對比試驗表明:額定工況下,玉米秸稈含水率為 9.74%時,雙定刀比單定刀的切割質(zhì)量得到明顯改善,功耗降低 21.8%,度電產(chǎn)量提高了 6.72%,生產(chǎn)率提高了 4.38%;同時,獲得了雙定刀工作時切割速度對切碎器性能的影響規(guī)律,得到了切割性能最佳時的切割速度。國外研究現(xiàn)狀2011 年，HUFF, HOWARD ERNEST;FPS FOOD PROCESSING SYSTEMS BV 申請了一種收割櫻桃的莖稈切碎器，是一種切割成熟櫻桃裝置包括至少兩個基本水平的切割器，是由一個垂直的步驟定義一個上游供切割分離和運輸在切割器底、有一個槽，基本平行的方向切割刀片向上延伸，通過槽運輸拖到切割刀片通過刀片切割莖桿，從而使櫻桃收割成功。2014 年，加拿大人 FRANK MAYER 發(fā)明了一種盤刀式花桿切碎器，并成功申請了專利。2014 年 10 月份，Deere 然后從理論上對切碎器等重要工作部件進行運動學分析，確定結(jié)構(gòu)設計所需參數(shù)。對切碎機整體結(jié)構(gòu)的設計，從選擇電動機、V 帶的傳動、傳動零件間的設計計算、軸的計算及軸承的校核、最后確定整體的結(jié)構(gòu)。進度安排時間 計劃完成的任務及目標第 1 周 2017.3.13-2017.3.17任務：1.尋找外文文獻并翻譯成文。2. 研究與設計相關的國內(nèi)外現(xiàn)狀。目標：；充分理解設計內(nèi)容，確定設計方向。第 2 周 2017.3.20-2017.3.26任務：1. 編寫開題報告。2. 查閱相關資料的文章。目標：；做好設計準備工作。第 3 周 2017.3.27-2017.4.3任務：1.完善開題報告。2.制作開題報告 PPT。3.交由指導教師審核。.目標：；規(guī)劃好設計計劃。第 4 周 2017.4.4-2017.4.10任務： 對同類設計產(chǎn)品進行研究和學習。目標：完成設計的基礎準備內(nèi)容。第 5 周 2017.4.11-2017.4.17任務：1.對設計的總體結(jié)構(gòu)進行設計。2. 畫出結(jié)構(gòu)簡圖。目標：將設計的總體結(jié)構(gòu)大致確定。第 6 周2017.4.18-2017.4.24任務：1.對所需電機進行選擇。2. V 帶傳動的設計。目標：選取電機確定傳動方式。第 7 周2017.4.25-2017.5.1任務：1.對傳動零件的的計算。2. 對軸系零件的選定。目標：對軸系零件的選定并進行計算。 第 8 周2017.5.2-2017.5.8任務：1.對軸系零件的計算結(jié)果進行校核。2. 設計圓錐齒輪。目標：校核上一周所計算的數(shù)據(jù)。第 9 周2017.5.9-2017.5.15任務：1.對鏈輪傳動部分進行設計。2. 對鏈輪的基本參數(shù)進行確定。目標：確定鏈輪部分沒有問題。第 10 周2017.5.16-2017.5.22任務：1.輸入軸的設計和計算。2.大齒輪軸的計算。目標：設計出以上零件并計算數(shù)據(jù)。第 11 周2017.5.23-2017.5.28 任務：1.對上一周的計算進行校核。目標：確定零件可以使用。第 12 周2017.5.29-2017.6.3任務：1.對浮動裝置的彈簧進行設計。2. 對箱體進行設計。目標：整合設計內(nèi)容，完成設計。第 13 周2017.6.5-2017.6.11 任務：1. 整理設計數(shù)據(jù)目標：準備答辯。第 14 周2017.6.12-2017.6.17 任務：1. 進行畢業(yè)設計答辯目標：；答辯合格。1.4 主要存在的問題機構(gòu)設計的合理性，以及各種數(shù)據(jù)的準確性。切碎器的切碎方式選擇和主要參數(shù)的確定。1.5 參考文獻[1] 高祥照. 中國農(nóng)作物秸稈資源利用現(xiàn)狀分析[J]，華中農(nóng)業(yè)學報。 2002.21(3):242-247[2] 韓魯佳. 中國農(nóng)作物秸稈資源及其利用現(xiàn)狀[J]，農(nóng)業(yè)工程學報。 2002.18(3):87-91[3] 黃忠乾. 農(nóng)作物秸稈資源的綜合利用[J]，資源開發(fā)與市場 .。1999.15 (1):32-34[4] 胡代澤. 我國農(nóng)作物秸稈資源的利用現(xiàn)狀與前景[J]，資源開發(fā)。 2000.16(1):19-20[5] 藺公振. 輪刀切割器的工作性能試驗與分析[J]，洛陽公學院學報。 1999.17(2):52-56[6] 馬學良. 我國農(nóng)作物秸稈高效利用技術(shù)現(xiàn)狀與趨向[J] ，農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化 1995.16(6):399-400[7] 樸香蘭等. 直刃盤刀式切碎器功耗的影響因素分析[J] ，農(nóng)機化研究。1998(4):52-53[8] 孫驪等.麥稈壓縮剪切特性的研究[J]，西北農(nóng)業(yè)大學學報。 1998.26(4):106-109[9] SHA NG Shu-qi,M ENG Hai-bo,YU Wen-xing,etal． Design and research of flail—throw cuts for corn stalk[J],Transactions of the Chinese society of agricultural engineering,1998,14(2)：82 —85[10] Bornschlegl M, Drechsel M, Kreitlein S, Franke J (2014) Holisticapproach to reducing CO2 emissions along the energy-chain(E-chain). 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