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本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開(kāi)題報(bào)告書 題 目 秸稈粉碎機(jī)設(shè)計(jì) 姓 名 學(xué) 號(hào) 專 業(yè) 指導(dǎo)教師 職 稱 學(xué) 位 課題來(lái)源 自選 科學(xué)依據(jù)（包括課題的科學(xué)意義；國(guó)內(nèi)外研究概況、水平和發(fā)展趨勢(shì)；應(yīng)用前景等） 1，科學(xué)意義 我國(guó)是個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，每年農(nóng)村的秸稈量就有6.50 億噸，到2014 年達(dá)7.26 億噸，相當(dāng)于3 億噸標(biāo)準(zhǔn)煤[1]?？梢?jiàn)，在這些秸稈中蘊(yùn)藏著豐富的能源，近年來(lái)，由于針對(duì)絕大部分秸稈采用就地焚燒或者掩埋等措施，造成了無(wú)法充分利用秸稈中能量的問(wèn)題，我國(guó)用于飼料的秸稈能量還不足10%[2]，同時(shí)又對(duì)環(huán)境造成了極大的破壞。因此，作為一個(gè)生物質(zhì)產(chǎn)出大國(guó)，對(duì)于我國(guó)生物質(zhì)能源的開(kāi)發(fā)仍然值得我們?nèi)パ芯亢吞接憽? 生物質(zhì)原料在開(kāi)發(fā)利用前期都需要進(jìn)行相應(yīng)的粉碎加工處理，只有當(dāng)生物質(zhì)的粉碎顆粒符合一定的尺寸和要求時(shí)，才能為后續(xù)的生物質(zhì)研究與利用做好充分的準(zhǔn)備。所以，秸稈粉碎機(jī)的研究對(duì)生物質(zhì)能源的開(kāi)發(fā)與利用有著非常重要的意義[3]。 目前，我國(guó)所研究制造的粉碎機(jī)也是多種多樣，技術(shù)相對(duì)較成熟，但就現(xiàn)有的粉碎機(jī)而言，從設(shè)備的能耗、產(chǎn)量，物料的適應(yīng)性、粉碎粒度、經(jīng)濟(jì)性以及機(jī)型本身的工作穩(wěn)定性、操作安全性、壽命、工作性能等多方面進(jìn)行綜合考慮，還是有許多不完善的地方，不能很好地滿足各類生物質(zhì)粉碎的要求[4]。綜上，秸稈粉碎機(jī)的研究，對(duì)我國(guó)生物質(zhì)能源利用的經(jīng)濟(jì)化、商業(yè)化和促進(jìn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展都具有十分重要的意義。 本研究主要探討臥式秸稈粉碎機(jī)的工作原理及其設(shè)計(jì)過(guò)程。 2，國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析 粉碎機(jī)的研制在國(guó)內(nèi)己有幾十年的歷史，主要集中在飼料粉碎和農(nóng)作物秸稈切碎等方面[5]。粉碎技術(shù)根據(jù)粉碎方式和粉碎手段的不同可分為鍘切式、錘片式、揉切式和組合式粉碎技術(shù)[6]。在我國(guó)，秸稈粉碎機(jī)普遍采用的是錘片式和爪齒式粉碎[7]。 我國(guó)經(jīng)過(guò)多年的潛心研究，錘片式粉碎機(jī)的技術(shù)水平和性能指標(biāo)基本上能達(dá)到國(guó)際同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平。我國(guó)秸稈粉碎機(jī)企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品品種多、規(guī)格齊全，基本上能夠滿足我國(guó)生產(chǎn)發(fā)展的需 要。但是錘片式粉碎機(jī)仍然存在能耗高、效率低等問(wèn)題[8]。國(guó)內(nèi)外對(duì)于稻稈粉碎機(jī)的研宄已有幾十年的歷史，期間研究制造了各種不同型號(hào)的粉碎機(jī)，但是粉碎原理大同小異。國(guó)外注重提高生產(chǎn)效率，主要發(fā)展自動(dòng)化程度高、通用性好的大型機(jī)具，其配套動(dòng)力大多在75kw以上，例如丹麥的朵 農(nóng)機(jī)械廠，生產(chǎn)的由拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸驅(qū)動(dòng)的朵農(nóng)805型稻桿粉碎設(shè)備，功率高于55kw[9];丹麥的 President有限公司，生產(chǎn)的功率為73.5--110.25KW的錘式粉碎機(jī)，生產(chǎn)率達(dá)到4--5t/h[10];然而西歐一些公司卻專注小型結(jié)稈粉碎設(shè)備的研制，如意大利的Sike公司設(shè)計(jì)的小型桶式稻稈粉碎設(shè)備機(jī)體尺寸和配套動(dòng)力都小，刀片呈螺旋狀排列，振動(dòng)影響小，粉碎后物料粒度均勻[11].20世紀(jì)80--90年代起，為了滿足各種不同的生產(chǎn)需求，我國(guó)研制了各種不同類型的粉碎機(jī)，粉碎技術(shù)根據(jù)粉碎方式和粉碎手段的不用，可分為鍘切式、錘片式、揉切式和組合式粉碎技術(shù)[12]。 隨著我國(guó)對(duì)農(nóng)業(yè)資源不斷開(kāi)發(fā)與利用，對(duì)秸稈粉碎機(jī)的理論研究與創(chuàng)新顯得尤為重要。因此，需要重視對(duì)秸稈粉碎機(jī)的理論研究與創(chuàng)新，優(yōu)化現(xiàn)有的粉碎設(shè)備，進(jìn)一步改進(jìn)和完善現(xiàn)有機(jī)型，使各種機(jī)型的主要工作部件實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，提高秸稈粉碎機(jī)的質(zhì)量，降低能耗，增強(qiáng)機(jī)組的安全性，發(fā)展一體化聯(lián)合加工設(shè)備，進(jìn)而提高生產(chǎn)效率、降低勞動(dòng)強(qiáng)度和加工成本，從而使經(jīng)濟(jì)效益更加顯著[13]。同時(shí)，根據(jù)不同地區(qū)特點(diǎn)及廣大農(nóng)民的需求，發(fā)展功能較為全面、價(jià)格適宜的粉碎設(shè)備，從而提高農(nóng)民的積極性。大力開(kāi)拓秸稈粉碎機(jī)的經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)，增加秸稈粉碎機(jī)的種類和機(jī)型，進(jìn)而降低其生產(chǎn)成本，進(jìn)一步促進(jìn)秸稈粉碎機(jī)的研制開(kāi)發(fā)[14]。 3，應(yīng)用前景 （1）秸稈燃料 作物秸稈一直是我國(guó)農(nóng)村的主要燃料,上世紀(jì)80年代以前占農(nóng)村能源的70%以上,上世紀(jì)90年 代已下降至30%。目前仍有村民以直接燃燒的方式加以利用,利用率低,其煙霧會(huì)造成環(huán)境污染。秸 稈進(jìn)行深加工提高燃燒值后,再做為燃料則可緩解這一問(wèn)題,如秸稈壓縮燃料等,但對(duì)于現(xiàn)已習(xí)慣于石油燃料的百姓來(lái)說(shuō),還需要推廣過(guò)程。秸稈作為沼氣原料成為生物能源,是解決農(nóng)村家居能源的有效途徑,但我國(guó)幅員遼闊,南北方溫度差異大,北方地區(qū)冬季沼氣發(fā)生量的穩(wěn)定性尚需技術(shù)支持[15]。 （2）秸稈肥料 還田利用是秸稈主要利用方法之一,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中已廣為應(yīng)用。秸稈中除含碳水化合物外,還含多種無(wú)機(jī)元素,秸稈肥中有機(jī)質(zhì)豐富,氮、磷、鉀養(yǎng)分較為均衡。秸稈還田后將成為很好的有機(jī)肥資源,緩解耕地中氮、磷、鉀的比例失調(diào)問(wèn)題。但秸稈合理應(yīng)用是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程,無(wú)論是哪種還田方式都涉及很多問(wèn)題,還田不當(dāng)都會(huì)帶來(lái)不良的后果[16]。生秸稈很難被土壤中微生物所分解,所以秸稈在土壤中被分解轉(zhuǎn)化周期較長(zhǎng),秸稈粉碎程度、土壤水分、單位面積內(nèi)秸稈數(shù)量等因素都將影響秸稈還田效果。秸稈分解時(shí)需要吸收一定的氮,直接還田時(shí)需添加一定肥料,以免與農(nóng)作物爭(zhēng)氮影響生長(zhǎng),還田后地塊害蟲呈增多趨勢(shì)。大豆、煙草等秸稈不宜直接還田。秸稈漚肥還田時(shí),則要對(duì)溫度、時(shí)間、水分等因素進(jìn)行控制,否則也將影響綠肥效果[17]。 （3） 秸稈飼料 農(nóng)作物秸稈加工制作秸稈飼料亦稱過(guò)腹還田,秸稈內(nèi)含有可消化的干物質(zhì)粗蛋白質(zhì)等成分,特別 適于飼喂反芻動(dòng)物,所以一直是豐富的飼料資源。傳統(tǒng)做法是直接將秸稈作為牲畜的粗飼料,但由于秸稈中纖維素、木素等物質(zhì)不易被消化吸收,需經(jīng)過(guò)適當(dāng)處理,改變秸稈的組織結(jié)構(gòu),改善適口性,提高秸稈飼料的消化率及營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[18]。秸稈飼料處理有多種方法,物理方法是通過(guò)切斷、粉碎等方式改變秸稈外觀結(jié)構(gòu)。蒸煮和膨化熱噴處理工藝效果很好,但由于設(shè)備投資較高,尚難在飼料加工中大量應(yīng)用[19]?；瘜W(xué)處理方法如堿化處理,使秸稈纖維膨脹、半纖維素和部分木質(zhì)素溶解。 參考文獻(xiàn) [1]王雅鵬，孫鳳蓮，丁文斌，等． 中國(guó)生物質(zhì)能源開(kāi)發(fā)利用探索性研究［M］． 北京: 科學(xué)出版 社，2010. [2]薛建華.飼草加工機(jī)械概述[J].農(nóng)產(chǎn)品加工,2003(12):34-35. [3]祖宇，郝玲，董良杰,我國(guó)秸稈粉碎機(jī)的研究現(xiàn)狀與展望[J],2012. [4]朱文德，陳永生，肖宏儒，等． 我國(guó)生物質(zhì)粉碎加工技術(shù)的研究進(jìn)展［J］． 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備， 2007( 7) : 47 －50． [5]錢春華． 桑枝削片粉碎機(jī)三維設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)分析的研究［D］． 南京: 南京林業(yè)大學(xué)，2006． [6]于海燕，劉向陽(yáng)． 秸稈飼料加工機(jī)械現(xiàn)狀及進(jìn)展［J］． 糧油加工與食品機(jī)械，2003( 6) : 53 －55． (4)作為栽培基質(zhì) 從 20 世紀(jì)后期有機(jī)廢棄物利用成為栽培基質(zhì)研究的熱點(diǎn)。農(nóng)業(yè)廢棄物是可資源化利用的有機(jī)廢棄物中最理想的材料, 不但富含作物生長(zhǎng)所必需的各類營(yíng)養(yǎng)元素, 而且基本沒(méi)有城市垃圾中的重金屬污染等限制因素?？晒├玫霓r(nóng)業(yè)廢棄物主要有作物秸稈、樹(shù)皮、稻殼、椰殼等。Jespersen 研究發(fā)現(xiàn), 腐熟有機(jī)廢棄物 ( 水貂糞、牛糞、麥秸和鮮木片)按 20%～40%的體積比與泥炭混合, 其栽培效果優(yōu)于或近于泥炭[20]。在中國(guó)南方, 應(yīng)用炭化稻殼、椰殼纖維等廢棄資源作為栽培基質(zhì)已經(jīng)相當(dāng)成熟和普遍.北方地區(qū)將玉米秸、稻秸用于無(wú)土栽培和育苗過(guò)程也有報(bào)道。由于秸稈基質(zhì)容重偏小,大小孔隙比偏大, 因此多數(shù)作為復(fù)合基質(zhì)的組分加以利用, 與重型基質(zhì)材料復(fù)配可顯著改善其物理性狀. (5)其它應(yīng)用 除用于造紙行業(yè)外,秸稈可作為建材、食用菌、編織、制炭等行業(yè)的生產(chǎn)原料。發(fā)達(dá)國(guó)家以農(nóng)作物秸稈為原料,采取生物技術(shù)手段發(fā)酵生產(chǎn)燃料油氣、單細(xì)胞蛋白、酶制劑等高科技產(chǎn)品,已取得成果或一定的生產(chǎn)規(guī)模,國(guó)內(nèi)亦有學(xué)者在從事研究[21]. 參考文獻(xiàn) [1]王雅鵬，孫鳳蓮，丁文斌，等． 中國(guó)生物質(zhì)能源開(kāi)發(fā)利用探索性研究［M］． 北京: 科學(xué)出版 社，2010. [2]薛建華.飼草加工機(jī)械概述[J].農(nóng)產(chǎn)品加工,2003(12):34-35. [3]祖宇，郝玲，董良杰,我國(guó)秸稈粉碎機(jī)的研究現(xiàn)狀與展望[J],2012. [4]朱文德，陳永生，肖宏儒，等． 我國(guó)生物質(zhì)粉碎加工技術(shù)的研究進(jìn)展［J］． 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)裝備， 2007( 7) : 47 －50． [5]錢春華． 桑枝削片粉碎機(jī)三維設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)分析的研究［D］． 南京: 南京林業(yè)大學(xué)，2006． [6]于海燕，劉向陽(yáng)． 秸稈飼料加工機(jī)械現(xiàn)狀及進(jìn)展［J］． 糧油加工與食品機(jī)械，2003( 6) : 53 －55． [7]汪莉萍． 復(fù)合式秸稈粉碎機(jī)設(shè)計(jì)方法理論研究［D］． 哈爾濱: 東北林業(yè)大學(xué)，2010． [8]祖宇，郝玲，董良杰,我國(guó)秸稈粉碎機(jī)的研究現(xiàn)狀與展望[J],2012. [9]宋永健.農(nóng)作物糧食秸稈收獲一體機(jī)：中國(guó)，200820188162.2[P]. 2008.9.16 [10]鎮(zhèn)江市農(nóng)業(yè)機(jī)械技術(shù)推廣站：中國(guó)，201020674726.0[P].2010.12.23 [11]何毅,農(nóng)作物秸稈還田機(jī)械化技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)分析,農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)與裝備2013年第7期 [12]于海燕，劉向陽(yáng).秸稈飼料加工機(jī)械現(xiàn)狀及進(jìn)展.糧油加工與食品機(jī)械，2003(6):53 -55. [13]祖宇，郝玲，董良杰,我國(guó)秸稈粉碎機(jī)的研究現(xiàn)狀與展望[J],2012. [14]劉晃． 我國(guó)飼料粉碎機(jī)的現(xiàn)狀與發(fā)展［J］． 漁業(yè)現(xiàn)代化，2004( 1) : 42 －43． [15]聶勛載.再談合理利用非木材纖維任重而道遠(yuǎn)[J].中華紙業(yè),2009,30(24):13-15. [16]鄭書敏.煙稈-潛在的制漿造紙?jiān)蟍J].國(guó)際造紙,2001(1):46-48. [17]趙偉. 2009年中國(guó)造紙工業(yè)產(chǎn)銷情況分析[J].中華紙業(yè)2009,30(23):6-13. [18]胡健,曾靖山,鄭熾嵩.幾種非木材原料爆破法紙漿的研究[J].造紙科學(xué)與技術(shù),2004(6):32-35. [19]鄭書敏.煙稈-潛在的制漿造紙?jiān)蟍J].國(guó)際造紙,2001(1):46-48. [20]Jespersen L M. Production of compost in a heat composting plant and test of compost mixtures as growing media for greenhouse culture [J] . Acta Hort. 1993,342:127-142. [21]聶勛載.再談合理利用非木材纖維任重而道遠(yuǎn)[J].中華紙業(yè),2009,30(24):13-15. 研究?jī)?nèi)容 了解并分析學(xué)習(xí)現(xiàn)有粉碎機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理和技術(shù)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)秸稈粉碎機(jī)的各級(jí)裝置及整體結(jié)構(gòu)，主要包括進(jìn)料口、粉碎機(jī)構(gòu)、輸送機(jī)構(gòu)及機(jī)身動(dòng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，使桿狀的秸稈成較短的細(xì)絲狀并能夠被牲畜食用或易于用來(lái)進(jìn)行生物質(zhì)能的提取。 詳細(xì)內(nèi)容： 1，秸稈粉碎機(jī)進(jìn)料口的設(shè)計(jì)：結(jié)合秸稈特點(diǎn)設(shè)計(jì)合適的進(jìn)料口，并方便進(jìn)行人工進(jìn)料。 2，秸稈粉碎機(jī)粉碎機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)合適的錘片粉碎機(jī)構(gòu)，將桿狀秸稈細(xì)碎化。 3，秸稈粉碎機(jī)輸送機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)倪\(yùn)輸裝置，可使經(jīng)粉碎后的細(xì)絲狀秸稈易于收集或還田且回收率高。 4，秸稈粉碎機(jī)機(jī)身的設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)合理的機(jī)身機(jī)架，保證粉碎機(jī)工作時(shí)的穩(wěn)定性和安全可靠性。 5，通過(guò)實(shí)驗(yàn)及計(jì)算確定相應(yīng)位置的零部件的材料、尺寸、公差等數(shù)據(jù)和選型以及標(biāo)準(zhǔn)件的選配。 6，對(duì)關(guān)鍵的軸類零件、齒輪進(jìn)行強(qiáng)度校核。 7，完成機(jī)架的設(shè)計(jì)，并對(duì)全部零部件進(jìn)行總體安裝布置。 8，研究所設(shè)計(jì)秸稈粉碎機(jī)的優(yōu)缺陷及應(yīng)用情況。 擬采取的研究方法、技術(shù)路線、實(shí)驗(yàn)方案及可行性分析 1，研究方法： 首先，認(rèn)真閱讀設(shè)計(jì)任務(wù)書，查閱相關(guān)資料和文獻(xiàn)，通過(guò)對(duì)秸稈粉碎機(jī)全面、正確的掌握來(lái)確定出一個(gè)整體的設(shè)計(jì)方案，畫出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)圖，并明確所要設(shè)計(jì)的零部件及機(jī)構(gòu)；其次，復(fù)習(xí)所學(xué)過(guò)的相關(guān)專業(yè)課程，參考相關(guān)資料手冊(cè)，通過(guò)三維建模實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算進(jìn)行各個(gè)零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算，對(duì)于需要進(jìn)行受力分析及失效分析校核的零部件，可以用三維仿真來(lái)模擬進(jìn)行試驗(yàn)；最后，結(jié)合現(xiàn)有的秸稈粉碎機(jī)完善所設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)，可以查閱到的數(shù)據(jù)直接從手冊(cè)等查詢，無(wú)法直接查閱的根據(jù)現(xiàn)有的粉碎機(jī)來(lái)調(diào)整確定。 2，技術(shù)路線： 認(rèn)真閱讀分析設(shè)計(jì)任務(wù)書，明確設(shè)計(jì)任務(wù) 查閱相關(guān)資料確定整體方案，并對(duì)方案進(jìn)行篩選和可行性分析 了解現(xiàn)有的秸稈粉碎機(jī)的設(shè)計(jì)制造情況，搜集任務(wù)所需的數(shù)據(jù)資料 結(jié)合計(jì)算機(jī)繪圖軟件和理論計(jì)算設(shè)計(jì)機(jī)架和各傳動(dòng)裝置 通過(guò)受力分析設(shè)計(jì)計(jì)算各零部件的尺寸、選材等 參考可查閱的相關(guān)手冊(cè)和現(xiàn)有粉碎機(jī)，完成電機(jī)的選型 完成所有零件設(shè)計(jì)和部件設(shè)計(jì) 完成秸稈粉碎機(jī)的總體設(shè)計(jì) 撰寫編輯技術(shù)文件 3，可行性分析： 市面上現(xiàn)已有秸稈粉碎機(jī)，各個(gè)機(jī)構(gòu)裝置都有可行的設(shè)計(jì)方案，本設(shè)計(jì)根據(jù)常見(jiàn)的錘片式粉碎，采用進(jìn)料、粉碎、回收出料的方案，具備可行性。關(guān)于機(jī)身機(jī)架的設(shè)計(jì)，已擬定出具體的設(shè)計(jì)方案，也具備可行性。其余的各個(gè)零部件都有詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程，都具備可行性。 同時(shí)，大學(xué)期間，所學(xué)的專業(yè)課程如《機(jī)械原理》、《機(jī)械設(shè)計(jì)》、《理論力學(xué)》、《材料力學(xué)》、《金屬材料及熱處理》等都是很好的資料，并且獨(dú)立完成了課程設(shè)計(jì)，所以已具備一定的理論設(shè)計(jì)計(jì)算能力，再加之對(duì)計(jì)算機(jī)繪圖軟件的熟練掌握運(yùn)用，定可以順利完成本次設(shè)計(jì)任務(wù)。 研究計(jì)劃及預(yù)期成果 1，研究計(jì)劃： 2014.11.25-----2014.12.15：查找文獻(xiàn)（中、外），并確定所翻譯的外文文獻(xiàn)； 2014.12.16-----2014.12.31：閱讀相關(guān)文獻(xiàn)資料，了解“秸稈粉碎機(jī)”的相關(guān)信息，形成大 致思路； 2015.01.03-----2015.01.10：瀏覽閱讀所查文獻(xiàn)，完成開(kāi)題報(bào)告； 2015.01.11-----2015.01.15：完成外文翻譯； 2015.01.16-----2015.01.31：構(gòu)思出設(shè)計(jì)方案的雛形； 2015.03.01-----2015.04.10：整體方案設(shè)計(jì)，各個(gè)零部件的設(shè)計(jì)及校核； 2015.04.10-----2015.04.30：用PRO-E進(jìn)行三維模擬，繪制總裝圖、部裝圖、零件圖； 2015.05.03-----2015.05.30：撰寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書并進(jìn)行修改完善； 2015.06.01-----2015.06.20：進(jìn)行畢業(yè)論文答辯。 2，預(yù)期成果： （1）翻譯一篇與課題相關(guān)的外文文獻(xiàn)； （2）撰寫論文的格式、字?jǐn)?shù)要達(dá)到學(xué)校學(xué)院的要求； （3）提交總裝圖1張、部裝圖2張、達(dá)到加工要求的關(guān)鍵零件圖8張； （4）總結(jié)自己在本次設(shè)計(jì)中的收獲和心得。 指導(dǎo)教師意見(jiàn) 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日