对辊式棉杆起拔原理及机构设计.doc
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1、本科论文目 录摘 要1Abstract2引 言(或绪 言)31本设计的科学依据和意义41.1国内外研究概况、水平和发展趋势41.1.1国外棉秆处理技术的发展现状41.1.2国内棉秆处理技术的发展现状与趋势41.2理论依据61.3特色与创新之处72本设计的主要内容及问题82.1具体内容及重点解决的科学问题82.1.1具体内容82.2重点解决的科学问题82.3理论上解决哪些问题及其科学意义82.4应用前景93研究方法和技术路线103.1分析和计算103.2实验方法和步骤及其可行性论证103.2.1实验方法103.2.2技术路线103.2.3主要步骤113.2.4可行性分析如下114对辊式棉秆起拔机
2、构的设计134.1对辊式棉花起拔装置的结构与工作原理134.2对辊起拔机构的设计144.3棉杆夹持输送机构的设计144.4试验设计及结果分析154.4.1试验场地154.4.2试验设计164.4.3试验方法164.4.4实验结果与分析164.4.5试验结论175对辊式棉杆起拨机构传动装置设计185.1主要技术参数说明185.1.1主要技术参数185.1.2传动系统工作条件185.1.3传动系统方案的选择185.2齿轮的设计计算185.2.1齿轮材料和热处理的选择185.2.2按齿面接触疲劳强度确定主要参数185.2.3校核齿根弯曲疲劳强度205.2.4确定齿轮的主要几何尺寸215.2.5确定齿
3、轮制造精度215.3轴的设计计算235.3.1轴的材料和热处理的选择235.3.2轴几何尺寸的设计计算235.3.3轴的结构设计235.4轴承、键的选择245.4.1轴承的选择245.4.2键的选择256 研究过程与结论266.1棉杆起拔力关键因素分析266.1.1试验材料266.1.2试验方法266.1.3结果与分析276.1.4试验结论327成果推广应用前景338设计的科学性和合理性34结 论35致 谢36参考文献37本科论文摘 要国内处理棉秆将逐步向国外处理棉秆靠拢。今后还将向两个方向发展:全数还田棉秆和全数收获棉秆。这两个方向有一个共同的关键技术,那就是拔棉秆。本文分析了现有的棉柴收获
4、机械及其工作原理。生产切割法和滚切法不仅运土严重,而且耗电量大,而提升法运土少,耗电量相对较少,另一方面也需要收获。随着棉花机械化程度的提高和植棉方式的统一,棉秆的对行收获将不再是问题,因此棉秆的牵引方式将成为今后棉秆牵引的发展方向。目前我国棉杆起拨的主要方法还是人工,由于劳动强度高、工作效率低的问题,设计了对辊式棉杆起拨装置。在本文中,我们描述了装置的结构和操作原理,并进行了现场测试。测试结果表明,机构的拔出率达到92.16%,这可以满足要求。研究成果对棉杆加工机械的开发很有用。本设计采用对辊拔出原理对棉秆进行拔出,以减少棉根茬对农业生产的不利影响。同时,为田间高效拔棉秆机械设备的设计奠定了
5、基础,从而解决了全秆处理的需求,减轻了人力,加快了种植时间,提高了棉花的采摘效率。关键词:对辊式; 棉杆起拔; 机械化; 种植模式; 未来发展 AbstractDomestic treatment of cotton stalks will gradually move closer to foreign treatment of cotton stalks. In the future, it will develop in two directions: full return of cotton stalks and full harvest of cotton stalks. Ther
6、e is a common key technology in these two directions, that is, pulling cotton stalk. This paper analyzes the existing cotton and firewood harvesting machinery and its working principle. Production cutting method and rolling cutting method not only transport soil seriously, but also consume a lot of
7、electricity, while lifting method transport soil less, consume relatively less electricity, on the other hand, also need to harvest. With the improvement of cotton mechanization and the unification of cotton planting methods, the opposite row harvest of cotton stalks will no longer be a problem, so
8、the hauling method of cotton stalks will become the development direction of hauling in the future. At present, the main method of cotton pole lifting and pulling in our country is manual work. Due to the problems of high labor intensity and low work efficiency, a counter roll type cotton pole lifti
9、ng and pulling device is designed. In this paper, we describe the structure and operation principle of the device, and carry out field test. The test results show that the pull out rate of the mechanism reaches 92.16%, which can meet the requirements. The research results are very useful for the dev
10、elopment of cotton processing machinery. In order to reduce the adverse effect of cotton stubble on agricultural production, the design adopts the principle of pulling out the cotton stalk by the counter roll. At the same time, it has laid a foundation for the design of high-efficiency machinery and
11、 equipment for pulling cotton stalks in the field, thus solving the demand of whole stalk treatment, reducing manpower, speeding up the planting time and improving the picking efficiency of cotton.Keywords: Roller type; cotton stem pulling; mechanization; planting mode; future development引 言(或绪 言)目前
12、,我国处理棉花秸秆的主要方式是粉碎还田,但随着社会和科技的发展,我们对棉花秸秆有了不同的认知。棉秆与木材结构相同,其纤维的含量占其中总纤维的班分之五十六,木质素含量占总木质素的百分之二十二。它的综合利用价值非常高。可以用作造纸,人造纤维制造,高密度纸箱制造的原料。那是木头的好替代品。利用生物技术,将棉花、柴火固化、碳化、气化,转换成木炭、可燃气体和电。处理后,棉花棉杆也可以作为良好的饲料使用。因此,棉柴的收获今后将成为棉花处理的重要发展方向。1本设计的科学依据和意义1.1国内外研究概况、水平和发展趋势1.1.1国外棉秆处理技术的发展现状国外主要的棉花生产国和贸易国对棉秆的处理方法主要分为两种,
13、一是粉碎还田二是收获。美国是棉花秸秆粉碎还田的代表国家。棉秆还田方式与我国棉秆整株连根拔起后精细还田方式有一定区别。代表机型是美国生产的阿玛达斯棉秆拔节切碎机。其工作原理是利用拔杆机构将棉秆拔起,再由输送机构输送至破碎箱,经细碎后撒入田间。棉秆收获的代表国家有俄罗斯、苏丹等,根据收获原理,棉秆收获技术可分为铲切、刨切和拔杆三种。铲切技术的代表机型是乌兹别克斯坦生产的kv-4a型棉花秸秆挖根机。其工作原理是先用铲子将棉秆的根部切断,然后用拉杆拉辊将棉秆拉起。挖掘技术的代表机型是美国生产的Dave Koenig和orthman棉花秸秆挖掘机。其工作原理与双圆盘开沟机相似。拖拉机带动刀片转动,挖土,
14、挖出棉花秸秆。拔杆技术的代表机型是澳大利亚生产的多棉秆拔杆机。其工作原理是拔杆机构直接拔出地上的棉秆。总结国外各种模式,可以看出,国外对棉秆的处理,无论是粉碎还田还是收获再利用,往往都是同时处理棉秆和棉根的。1.1.2国内棉秆处理技术的发展现状与趋势我国棉花主产区采用压榨还田的方式。棉秆粉碎还田机已相当成熟。立式秸秆粉碎机和卧式秸秆粉碎机是我国现有的主要设备。但是,国内所有的棉秆粉碎还田机都只对地上10cm以上的棉秆进行粉碎还田,其余不进行处理。残留的棉根会增加后续农田的阻力,成堆的棉秆不易变成土地;另外,棉秆坚硬不易腐烂,明年播种时不仅容易损坏播种机,还会损坏农田地膜,严重影响播种和出苗质量
15、。许多地区在春播前组织农民把剩余的棉花根捡起来,既费时又费力。然而,我国目前还没有对棉秆经棉根和棉秆处理后的全粉碎还田技术进行研究。80年前,我国就已经开始研究棉花秸秆收获机械设备。以此来看我国多年来发展起来的各种模式大致可以分为三种类型。(1)铲切法该方法使用V型双扇形刀片,以80mm150mm左右的角度贯穿土壤。动力机驱动刀片切断棉根,抬起棉茎,然后将传送带收集到桩子上。这种方法的典型模型是新疆农业科学院研发的4Mc-4棉花收获机。工作宽度1.8m,工作速度7km/h-12km/h,一次可以收获4列棉花茎。在这种方法中,最后操作带来的土壤和作物的残渣不能离开叶子,不能离开叶子的情况下,叶子
16、的前端在下一操作中被严重阻断,不仅增加了叶子的加工阻力,而且工作效率也降低。但是,还会增加耗电工具。这种方法有很多缺点,例如高功率,许多残余根,不规则布铺设等。(2)滚切法根据旋转栽培的原理,作为收获部使用旋转栽培辊。为了便于滚筒的切断和升降,在水平切割辊上设置3组等角刃。当单元在场地内运行时,如果单元前进,切割辊会向相反方向旋转,切割到棉茎根部,刀片将棉根切断并向上拉。刀辊为直轴刨床。在整个操作过程中,机器不需要考虑棉秆的排距,而且土壤不断地被刀辊转动,棉根被切断,因此没有回水。该技术的典型机型是新疆昌吉地区农牧业机械技术推广站的4mbqx-1.5型棉秆拔节清膜旋耕机。该设备可一次收获4排棉
17、秆,不受株距、不受行距限制。该方法还具有功耗高、效率低等缺点。同时,在棉秆高的情况下,这项技术无法发挥作用,限制了棉花的品种。(3)提拔法在这种方法中,棉秆被夹紧装置夹紧。在田间机器行走速度的调整下,拉伸牵引机构会产生向上的拉伸力,使其从土中拉出棉根。根据钳位机构的形状和构造,提升型的棉稻草收获机分为鼓型、链式、钳位式。辊升降机构可分割成锥形辊、半圆筒辊、圆柱辊、圆柱形锥形复合辊,链条提升机构为单链条式、双链条式、链条爪型、钳式起升机构分为钳式、平移钳式、盘夹式等,由于起升方式多种多样,现阶段机具种类繁多,但由于起升方式的工作原理和设计结构比较复杂,而且制造成本相对较高,同时对植棉的株距、行距
18、、田间机具的行走速度和夹紧装置的配套要求也较高,起重率相对较低,没有大型机型。国内现有的棉秆收获机最大的问题是无法将拔出的棉秆有序放置。棉秆拔出后,在田间乱堆乱放,所以设计制造相应的收割机器是不容易的;但采用人工采摘将会耗费大量人力物力以及时间,但也不能在棉花收获到耕地的有限时间内处理留在田间的棉秆;另外,现有的机具大多采用铲切或滚切技术,不仅造成严重的土壤移动,而且还降低了能耗,成本很大。因此,目前利用棉秆收获的很少。目前,我国处理棉花秸秆的主要方式是粉碎还田,但随着社会和科技的发展,我们对棉花秸秆有了不同的认知。棉秆与木材结构相同,其纤维的含量占其中总纤维的班分之五十六,木质素含量占总木质
19、素的百分之二十二。它的综合利用价值非常高。可以用作造纸,人造纤维制造,高密度纸箱制造的原料。那是木头的好替代品。利用生物质能源转换技术,将棉花、柴火固化、碳化、气化,转换成木炭、可燃气体和电。加工后,棉花棉杆也可以作为良好的饲料使用。因此,棉柴的收获今后将成为棉花处理的重要发展方向。国内处理棉秆将逐步向国外处理棉秆靠拢。今后还将向两个方向发展:全数还田棉秆和全数收获棉秆。这两个方向有一个共同的关键技术,那就是拔棉秆。本文分析了现有的棉柴收获机械及其工作原理。生产切割法和滚切法不仅运土严重,而且耗电量大,而提升法运土少,耗电量相对较少,另一方面也需要收获。随着棉花机械化程度的提高和植棉方式的统一
20、,棉秆的对行收获将不再是问题,因此棉秆的牵引方式将成为今后棉秆牵引的发展方向。在设计中,建议采用反卷收原理来拔棉秆,减少棉花根茬对农业生产的不利影响,为田间高效拔棉秆机械设备的设计打下基础。从而解决全秆处理的需求。1.2理论依据将国内外现有的棉秆起拔机构进行改良成一种对辊式棉秆起拔机构。结构示意简图如图1.1所示。机构包括机架、竖梁、预紧力调节机构及辊子。辊子通过竖梁连接到机架上;两辊子紧密接触在一起,并通过单边辊子上方的预紧力调节机构控制预紧力。机构工作时,两辊子以不同的方向持续向内旋转;辊子在机架的牵引下,向前运动;当棉秆进入一对运动中的辊子时,将受到持续向上的起拔力,从而被连根拔起。图1
21、.1 棉杆起拨机构此机构结构较简单,工作时工作部件不入土,工作阻力小;拔起的棉秆将有序的从一对辊子上侧出来,较容易设计棉秆运输机构,可将棉秆收集。1.3特色与创新之处(1) 采用一对圆柱滚子对棉秆整株进行夹持和抽提,为整株棉秆的收获、粉碎和留茬处理提供了一种方便、省力的新思路。(2) 以液压马达为动力,斜对辊为主要工作部件,设计了一种预紧力、转速可调的对辊式棉秆牵引机构,具有新颖的结构方案。(3) 本文将辊式抽草机构应用于矮密种植、滴灌和覆膜种植条件下的抽草,研究并建立了该机构的最佳工作参数组合。2本设计的主要内容及问题2.1具体内容及重点解决的科学问题2.1.1具体内容(1) 棉秆抗拔力的力
22、学分析及其关键参数分析棉秆抗拔力是处理棉秆过程中的重要技术参数,也是棉秆起拨机械设计的重要理论依据。泥土类型、土壤含水量等关键参数对棉秆抗拔力有着决定性的影响。因此,提出研究分析关键参数对棉秆抗拔力的影响,为设计棉秆起拨机构打下理论依据的基础。(2) 对辊式棉秆牵引机构的设计根据对棉秆抗拔力的力学分析及其关键影响参数的分析,认为该机可以降低能耗,降低对不同直径棉秆在田间的适应性,对滚筒式棉秆牵引机构进行了改进设计,并通过动力配置对牵引机构的运动进行了仿真,为该机构的调试和现场测试提供了条件。(3) 对辊式棉秆拔出机构性能试验研究设计对棉秆拔出机构进行了调研测试,并了考察其性能。采用现场试验和统
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- 关 键 词:
- 辊式棉杆起拔 原理 机构 设计
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