秸秆切碎机总体结构设计
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秸秆切碎机关键零件设计摘要:秸秆是农作物成熟后除去果实后余留下的杆茎部分,秸秆的利用一直以来是人类对自身周边范围内资源利用的对象之一,科学研究表明,秸秆积累着农作物相当一部分的营养物质,在农作物成熟后除去果实将秸秆直接燃烧处理是资源不能合理利用还污染环境的表现,尤其是在资源不足,环境问题突出的今天,这种行为现象是难以忍受的,研究发展秸秆切碎机对秸秆进行简易加工处理,将之喂于家畜乃至更深层次的能源利用都是极其具有意义的。
本人设计的秸秆切碎机结构简单,使用方便,操作性良好,其结构包括机架,传送装置,喂入装置,切割装置,压紧装置,抛送装置等。
通过综合对比切割方式,采用了滚刀作业。
以标准化,通用化,系列化为原则去实现所设计的机具以达到所以设计的机器稳定可靠经济实用的目的。
关键字:秸秆;切碎机;零件设计。
The key part’s d esign of straw chopperAbstractStraw is the crop’s stem which is being removing from the fruit of mature crops. The use of straw has always been one of the objects for people to utilize the environment’s resource around themselves. Scientific research shows that straw accumulates quite a number of nutrients of crops. So treating straws as burning directly after removing the fruits of mature crops is a behavior that is not only resources’ utilization is unreasonable, but also environment is polluted. This behavior is intolerable, especially in today when resources are insufficient and the environmental problems are serious. The study of developing straw copper is extremely meaningful to process simply straws and then feed live stocks with them or even the deep utilization of resources. The design of straw chopper shows the chopper’s structure is simple, the way of using is convenient and the operation is good. The structure of the straw chopper includes frame, transmitting device, feeding device, cutting device, clamping device, throwing device and so on. It adopts an operation of hob after comparing comprehensively the modes of cutting. In order to achieve the aim that the designed machine is stable, reliable, economic and practical, the copper is designed on the principles of standardization, generalization and serialization.Keywords: straw, chopper, part’s design目录1 引言 (1)1.1 国内外究现状 (1)1.2 秸秆加工机械存在的主要问题及其发展趋势 (2)1.2.1 主要问题 (2)1.2.2 秸秆切碎机发展趋势 (2)1.3 设计的目的和意义 (2)1.4 设计内容及应达到的技术要求 (3)1.4.1 设计内容 (3)1.4.2 技术要求 (3)1.5 设计的基本依据 (4)1.5.1 功能设计思想 (4)1.5.2 总体设计的要求 (4)2 设计方案拟定 (5)3 总体方案设计 (6)3.1 性能指标和技术参数 (6)3.2 主要工作部件结构设计 (7)3.2.1 喂入装置的构成 (7)3.2.2 喂入辊工作分析 (8)3.2.3 切碎长度及生产率 (9)3.2.4 上喂入辊压紧机构 (10)3.2.5 切碎器及其技术要求 (10)3.2.6 动刀 (11)3.2.7 定刀(底刀) (12)3.2.8 抛送装置 (12)3.3机架和箱体的材料选择 (12)4 传动方案设计 (13)5 设计计算及安全性分析 (14)5.1 V带的设计计算 (14)5.2 V带轮的设计 (15)5.3链的设计 (16)5.4链轮的设计 (17)5.5 喂入链主动轮轴的设计 (18)结论 (23)参考文献 (24)指导教师简介 (25)致谢 (26)附录 (27)1 引言1.1 国内外究现状我国是个农业大国,耕地约18.2亿亩,油料播种面积约2.1亿亩,秸秆的产量比粮食的产量稍大,按2013年我国粮食产量为12038.7亿斤计算,秸秆至少就有12038.7亿斤,这还没算上油料植物,蔗渣作物等产生的秸秆,如此多的秸秆,其开发利用利用的潜力是十分巨大,前景是十分广阔的。
秸秆粉碎机设计范文
首先,进料装置是秸秆粉碎机的起始装置,其主要功能是将秸秆等废
弃物通过输送带等方式送入破碎室中。
进料装置需要具备稳定可靠的输送
能力,并且能够根据秸秆的种类和状态进行调整。
其次,破碎装置是秸秆粉碎机的核心部分,其主要功能是将进料的秸
秆进行破碎。
破碎装置通常由转子、刀片和破碎腔组成,破碎腔内应设置
多种类型的刀片,以适应不同类型秸秆的破碎需求。
破碎装置应具备高效、均匀的破碎能力,并且能够调整破碎粒度。
接下来,筛网装置是秸秆粉碎机的重要部分,其主要功能是对破碎后
的物料进行筛分。
筛网装置应具备合理的筛孔大小和布局,以保证破碎后
的物料能够达到所需的粒度要求。
同时,筛网装置还应具备易更换和清洁
的功能,以方便维护和操作。
再次,出料装置是秸秆粉碎机的关键部分,其主要功能是将筛分后的
物料从机器中排出。
出料装置通常由出料口和排料装置组成,出料口应设
置在合适的位置,以便物料顺利排出。
排料装置可以采用传送带、螺旋传
动等方式,以确保物料的顺利排出。
综上所述,设计一台优秀的秸秆粉碎机需要考虑多个方面,包括进料
装置、破碎装置、筛网装置、出料装置、电机及传动装置等。
这些部分应
相互配合,充分利用机械原理和工艺技术,以实现对秸秆等废弃物的高效
粉碎。
济源职业技术学院毕业设计题目秸秆粉碎机的设计系别机电工程系专业机电一体化班级机电0911 姓名张金广学号 09011143 指导教师姚亚平日期 2011年9月设计任务书设计题目秸秆粉碎机的设计设计要求1.进行设计前应熟悉其它粉碎机的结构和工作原理,以便于对本粉碎机的设计。
2.在设计时应对粉碎机的预期结果、适用范围及粉碎过后的颗粒作一个明确的规定,以便于设计有一个明确的方向。
3.应集中精力进行设计,出现问题时,应向指导老师请教。
4.毕业设计时要勤思考,勤问,勤做,勤总结,不断积累经验技巧,提高设计能力。
设计进度要求第一周:布置毕业设计任务;第二周:开始查资料,打稿;第三周:画图及修改底稿;第四周:完成电子稿;第五周:检查电子稿及排版;第六周:修改电子稿及非标准零件;第七周:完成毕业设计;第八周:毕业答辩。
指导教师(签名):摘要目前,农作物秸秆及牧草类等粗纤维物料粉碎加工多采用普通粉碎机,效率低,能耗高,不能达到粉碎要求,市场上也没有专业的加工机械产品面世,因此研制秸秆和牧草等物料加工的机械存在着客观的必要性。
为此,本文主要介绍了秸秆类粉碎机的设计思想、设计方案、主要零部件的设计要点、性能参数的确定以及本机的工作原理。
本机的机架、上盖都采用了铸件,降低了整机的重心;发动机和主轴之间通过皮带传动,缓和了载荷冲击;主轴通过两个圆锥滚子轴承与机架连接;刀盘和主轴之间采用平键联接;飞刀用垫块和螺栓固定。
关键词:粉碎机,削片机,粗纤维,茎秆目录设计任务书..........................................................错误!未定义书签。
摘要...........................................................错误!未定义书签。
目录............................................................错误!未定义书签。
摘要针对我国北方地区青贮玉米种植面积大,但收割和后续加工的机械化水平低,造成秸秆利用率低等问题,设计开发了青玉米秸秆收割切碎机械。
该机由切割机构、输送机构、切碎机构、抛送机构等组成。
该机一次完成秸秆收割、秸秆切碎、秸秆回收等作业。
该青贮机主要的研究点在收割和切碎部分。
本次设计的青贮机主要就是为了克服国产青贮机的不足,其采用被拖拉机牵引的方式,切割器采用回转的形式,切割的时候棘齿刀围绕一中心点回转运动,降低了功率消耗.棘齿刀固定在刀盘上,与刀盘一体,可以提高刀轴的转速,提高了劳动生产率.其粉碎方式采用动定刀相结合的方式,动刀采用V型,定刀采用长方形,这样可以降低作物在切割时的滑动,使切割更省力,提高了机器的工作效率.关键词:青玉米秸秆;收割;切碎AbstractIn view of China's northern region of planting area silage maize, but the harvest and subsequent processing the mechanization level of low, causing straw low utilization ratio, designing and developing the green corn straw harvest by cutting machine mechanical chopped convey mechanism chopped into institution organization send mechanism etc the machine once completed straw harvest straw cut up straw recovery work the machine of the major research point silage at harvest and cut up the design of the machine is mainly in order to overcome these domestic silage machine is insufficient, its use be tractor traction way, cutter, adopting rotary form, cutting knife around the teeth of a center of rotary motion, reduce the power consumption. The teeth fixed in the knife dish knife, the knife dish and a body, can improve the knife shaft speed, improving labor productivity. Its shattered by the fixed knife way dynamic combination.Keywords:Green corn straw; crushed straw machine; cut up1 引言青贮玉米饲料营养价值完善,适口性好,易于消化,满足肉牛、奶牛等家畜冬春季的营养需要,使肉牛、奶牛保持高水平的营养状态和生产水平,是肉牛业和奶牛业不可缺少的基础饲料之一。
小型玉米秸秆粉碎机的设计小型玉米秸秆粉碎机的设计泰泰山山学学院院本本科科毕毕业业设设计计小型玉米秸秆粉碎机的设计小型玉米秸秆粉碎机的设计所在学院机械工程学院专业名称申请学士学位所属学科年级学生姓名、学号指导教师姓名、职称完成日期年月日I 摘摘要要随着我国种植业的发展以及农民对资源利用意识的提高,秸秆的处理问题成为目前农村较为关注的问题。
之前的农户一般通过就地焚烧的方式处理秸秆,这样不仅造成资源的浪费还对环境产生较坏的影响。
近年来传统农业规模转变为以经济作物为主体的农业,农户不能像以前用大型的设备集中处理秸秆问题。
因此设计一款小型的玉米秸秆粉碎机不仅能够满足用户处理少量秸秆的问题,还能够解决大型设备造成的浪费。
本课题通过作者在家乡的调研,对大学中学习到机械设计以及力学知识的运用,首先进行了总体结构设计及基本参数的确定,然后对传动部分主要零件设计,紧跟着设计了粉碎机结构,最后对主要的工作部件进行了设计并校核。
通过一系列的工作,设计了一款专为小型用户服务的玉米秸秆粉碎机。
关键词:秸秆粉碎小型设计; II ABSTRACT With the development of planting industry in our country and improving farmers consciousness of resource utilization, the processing of straw become a more focus on the current rural problems.Before the farmers generally processing by means of in situ burning straw, such not only wastes the resources but also produces a bad effect on the environment.Traditional agricultural scale in recent years to cash crops as the main body of agriculture, farmers can t focus on straw with large equipment problems as before.So the design of a small corn stalk crusher can not only meet the users deal with the issue of a small amount of straw, will also be able to solve the waste caused by large equipment. This topic by the author in the research at home and in the university to learn the use of mechanical design and mechanics knowledge, first has carried on the overall structure design and the determination of basic parameters, and then to drive part of the main parts design, followed by designing the structure of mill, finally has carried on the design to the main working parts and check. Through a series of work, designed a model designed for small maize straw crusher user services. Keywords::Straw chopper ; Field; Design; III 目目录录摘摘要要.IABSTRACTII 目目录录.III 1 1 引言引言1 1.11.1 玉米秸秆粉碎机设计的背景以及研究现状玉米秸秆粉碎机设计的背景以及研究现状.1 1.2 玉米秸秆粉碎机设计的目的及意义.2 2 2 总体结构设计及基本参数的确定总体结构设计及基本参数的确定.3 2.1 总体结构.3 2.2 工作原理.3 2.3 电动机的选择.4 2.3.1 电动机类型和结构的选择:4 2.3.2 电动机容量选择:4 2.3.3 确定电动机转速:5 2.4 基本参数计算以及各轴功率、转矩分配.5 2.4.1 基本参数的计算.5 2.4.2 轴的功率分配6 2.4.3 轴的输出转矩 6 2.5 玉米秸秆粉碎机主要参数.7 3 3 传动部分主要零件设计传动部分主要零件设计7 3.1 带轮几何尺寸的确定.7 3.2 初选中心距0a .8 3.3 带的根数9 3.4 V 带轮的材料,结构的确定.10 4 粉碎机结构的设计粉碎机结构的设计11 4.1 粉碎机入口的设计11 4.2 粉碎腔腔体的设计12 4.3 出口的设计12 4.4 机架的设计13 5 5 刀轴的设计刀轴的设计.13 5.1 刀轴装配方案如图所示:14 5.2 确定轴的直径和长度.14 5.3 轴的材料选择和尺寸的估算.14 5.4 轴的强度校核.15 IV 6 6 主要工作部件的设计主要工作部件的设计15 6.1 秸秆粉碎刀的工作原理.15 6.2 甩刀的排列方式.16 6.3 甩刀的选择.16 7 7 总总结结.17 致致谢谢18 参考文献参考文献19 泰山学院毕业设计 1 1 引言 1.11.1 玉米秸秆粉碎机设计的背景以及研究现状玉米秸秆粉碎机设计的背景以及研究现状目前,秸秆在我国的利用一般是从以下三个方面来处理:—方面秸秆还田,(整株,粉碎还田);第二个方面是作为家畜饲料,包括直接饲喂、粉碎饲喂及加工、贮存、微贮等处理后饲喂;第三个方面是作为一些工业原料利用,如炭化、造纸、编织等。
XXX大学专业课程设计说明书题目:秸秆粉碎机学院(系):专业班级:学号:学生姓名:指导教师:起止时间:xxx大学专业课程设计任务书目录第一章绪论 (1)1.1 研究内容的现状 (1)1.2 选题意义 (3)第二章总体方案设计 (4)2.1设计任务抽象化 (4)2.2确定工艺原理 (4)2.3 确定加工工艺方案,画工艺路线图 (4)2.4功能分解,画出功能树 (4)2.5确定每种功能方案 (5)2.6确定边界条件 (5)2.7方案评价,确定一种方案 (5)2.8画出整机的方案简图 (6)2.10主要参数确定 (7)2.11 循环图 (7)第三章执行系统的设计计算 (8)3.1动刀的原理分析及设计计算 (8)3.1.1 动刀原理 (8)3.1.2 动刀片的受力分析 (9)(1)直刃口动刀片的受力分析 (9)(2)圆弧刃口动刀片的受力分析 (12)(3)动刀片的受力特性曲线 (13)3.2 喂入机构设计 (15)第四章传动系统的设计计算 (16)4.1 运动与动力参数的设计计算 (16)4.1.1电机的选择 (16)4.1.2总传动比计算及传动比分配 (16)4.1.3各轴转速、功率及转矩的计算 (17)4.2 传动零件的设计计算 (18)4.2.1 v带的设计计算 (18)4.2.2II轴上斜齿圆锥齿轮设计计算 (20)4.2.3链传动设计计算 (23)4.3轴的校核 (24)4.4轴承的验算 (25)第五章结论 (27)参考文献 (28)第一章绪论1.1 研究内容的现状中国农作物秸秆资源量大面广,每年产出量多达6.4亿t,且随着农作物单产的提高,秸秆产量也将随之增加。
现阶段其用途大致可分为4个方面:①秸秆还田;②牲畜饲料;③替代能源;④工业原料,约占12.7%的剩余秸秆就地焚烧或闲置。
各种用途所占比例如图l.1所示(高祥照等,2002)。
图1.1中国农作物秸秆的主要用途(1)秸秆还田秸秆还田是目前秸秆利用的最主要方面,据统计,2000年我国主要粮食作物秸秆粉碎还田的面积占其种植面积的58.6%(韩鲁佳等,2002)。
(完整版)粉碎机毕业设计青状⽟⽶秸秆粉碎机的设计摘要饲料是发展畜牧业的物质基础,⽽饲料的⽣产加⼯⽔平决定着畜牧业发展的规模和速度,直接关系到农业和整个国民经济的发展。
要使畜牧业迅速发展,关键是解决饲料问题。
饲料来源是当前我国畜牧业⽣产中的⼀个突出问题,由于我国⼈均粮⾷占有⽔平低,不可能⽤⼤量的粮⾷作为饲料⽤粮。
从畜牧业对饲料的需求来看,远远还不能满⾜畜牧业的需求,因此,必须发挥我国情——粗饲料丰富的优势,充分合理利⽤我国的各种饲料资源。
我国作为农业⼤国,实现“农业机械化”⼀直是我国农业发展的主要⽬标之⼀,为此国家还出台了农业机械购置补贴政策,每年中央财政拨出数亿元的补贴专项资⾦,⿎励和⽀持农民使⽤先进适⽤的农业机械,推进农业机械化进程,提⾼农业综合⽣产能⼒,促进农业增产、增效。
研究新型⽟⽶秸秆粉碎机械,解决在⼯作原理及性能、尺⼨参数、材料等⽅⾯的问题,以达到对青状⽟⽶秸秆类物料的加⼯利⽤,解决成本低与⽣产率⾼的⽭盾,保证粉粒尺⼨满⾜实际⽣产的需要,为我国农村,农业的发展提供技术⽀持。
⽟⽶秸秆粉碎机(饲料粉碎机)可有⼒的促进农牧产业的发展,使农副产品变废为宝。
关键词:AbstractKeywords:第⼀章前⾔1.1青状⽟⽶秸秆粉碎机设计的必要性由于我国⼈均粮⾷占有⽔平低,不可能⽤⼤量的粮⾷作为饲料⽤粮。
从畜牧业对饲料的需求来看,远远还不能满⾜畜牧业的需求,因此,必须发挥我国情——粗饲料丰富的优势,充分合理利⽤我国的各种饲料资源。
⽽⽟⽶秸秆,在我国多个省份都⼗分丰富且得不到合理充分的利⽤,⽤来做饲料的原料⼗分合适。
所以,研究设计⽟⽶秸秆粉碎机是市场的需求,是时代发展的产物。
1.2青状⽟⽶秸秆粉碎机的发展现状20世纪80年代后期开始.北⽅地区开发研制了秸秆饲荜揉碎机。
这种机械是在锤⽚式饲料粉碎机基础上发展起来的.⽤齿板代替筛⽚,在⾼速旋转的锤⽚和齿板作⽤下,可将秸秆揉搓成细丝。
1989年.⿊龙江省畜牧机械化研究所研制的9RC-40型粗饲料揉碎机通过了省级鉴定。
锤片式秸秆粉碎揉丝机的结构及效果分析摘要对当前市场上销售的秸秆粉碎揉丝机进行了结构分析,并对切割间隙进行了试验,探讨粉碎揉搓效果得到了有、无筛子及喂入辊机型的较佳切割间隙值,以供参考。
关键词锤片式秸秆粉碎揉丝机;结构;效果;切割间隙值畜牧业的发展带动了饲料加工机械的需求,在玉米产区的农户都用玉米秸秆喂牛羊,因此秸秆粉碎揉丝机热销。
现将锤片式秸秆粉碎揉丝机的结构及效果等分析如下。
1锤片式秸秆粉碎揉丝机的结构1.1壳体结构现在市场上销售的秸秆粉碎揉丝机的壳体有2种形式[1]:一种是铸造壳体,另一种是钢板焊接壳体。
铸造壳体分为通过主轴中心平面一分为二的壳体结构和轴向侧开门的结构,轴向侧开门的机型销售的更多。
由于铸造水平的提高,轴向侧开门的壳体外观都较美观,密封性也好,因此比较受欢迎。
对于钢板焊接壳体基本上都是在水平面上剖开,但有的是在主轴中心平面上剖开,有的是在主轴中心平面以上剖开,两者区别不大。
1.2喂入方式喂入方式分为有喂入辊和没有喂入辊2种形式[2],一般来讲,刀片和锤片的旋转直径小于400 mm的不加喂入辊,旋转直径在500 mm以上的都有喂入辊。
对于400 mm规格的,笔者在梨树县的市场上只见到一种带有喂入辊的。
喂入辊能够夹紧、握持茎秆并把茎秆强行喂入机内,使得茎秆能够被切的均匀。
喂入方式上还有轴向喂入和径向喂入之分。
对于先铡切再揉搓的机型来说,多数都是轴向喂入,但也有极少数的机型是径向喂入的,为了能综合利用,现在大多数机型都在机器上盖开了1个口子安装喂料斗,用来粉碎玉米、豆饼等精饲料。
辽宁省某厂家生产的机型在把下搓板取出后,还可以粉碎青饲料和块根类农产品,实现了一机多用,为农户带来了方便。
1.3物料输出方式物料的输出方式有2种[3]:一种是利用叶轮式吹送器强行将加工后的物料吹送出去,并利用导管将物料直接送到指定的地点。
具有叶轮吹送器的机型出料口多数开在上盖上,物料吹送距离远。
但也有将出料口放在下壳体上的,并配置了推送搅龙。
秸秆切碎机的设计摘要我国农村有着种类多、分布广、数量大的秸秆资源,积极发展秸秆养畜,实行农牧结合,形成节粮型的畜牧业结构是符合我国国情的畜牧业发展的有效途径。
随着畜牧业的发展,草饲料加工机械也得到了大力发展,铡草机是应用较广泛的草饲料加工机具之一。
新型秸秆铡草机能扩大饲料来源,改善秸秆品质,避免粗饲料茎杆部分不被采食的浪费。
但铡草机在使用过程中,性能的某些方面还不能满足广大用户的需要。
因此,本文针对铡草机关键部件切碎器进行分析研究,为铡草机今后的改进提供理论依据。
本文铡草机刀片的切割方式、滑切角、刃磨角和材料等方面进行分析研究,在刀片结构设计上提出改进措施,为刀片进行优化设计提供了必要的理论依据。
最后,本文对铡草机样机进行工作性能试验,证明改进后的铡草机性能良好。
这种基于Auto CAD装配的设计方法可使设计方案交流方便,整体设计程序更具有灵活性和高效性,缩短了产品研发周期。
关键词:铡草机;刀片;CAD设计AbstractIn our country,resources of stalks are rich in the field,with widespread and large in amount. It is available method which accord with developing stockbreeding,With the development of animal husbandry,the grass feed processing machinery was developed vigorously. The straw cutter is one of the widely used machines. to develop stalk feeding livestock,to carry out farming and herding combined,and to form stockbreeding structure of saving grain. By a new chaff box machine,the range of feedstuff was enlarged,the quality of straw-stalk was improved,as a result,the waste of coarse fodder of straw-stalk was decreased. the thesis’s aim is to analyze and study the key parts of the machine,so that the theoretic gist is offered to inporve dthe sign of chaff box. A knife of the machine was analyzed from these aspects which include kinds of cutting way,shape of cutter-edge,material and so on.the theoretical gist was offered for optimizing design of the knife. parts of chaff box machine were drawn,the result confirmed that the machine was good. The way of Auto CAD design has more flexibility and effectiveness,reduces the development cycle of product.Key word:chaff box ;knife ; CAD design目录摘要........................................................................................................................................ 错误!未定义书签。
2020年第10期农机使用与维修1 UH-280型秸秆粉碎还田机的结构、工作原理、使用及维护安龙哲,徐峰,李宁,孙毅,孙振雨,王密盛,张婷婷(黑龙江省农业机械工程科学研究院牡丹江农业机械化研究所,黑龙江牡丹江157011)摘要:介绍了1JH-280型秸秆粉粹机的总体结构、工作原理、调整、使用、维护、保养、常见故障及排除方法。
关键词:秸秆粉碎机;工作原理;使用;维护中图分类号:S224.29文献标识码:A doi:10.14031/ki.njwx.2020.10.0010引言UH-280型秸秆粉粹还田机(以下称秸秆粉粹机)是黑龙江省农业机械工程科学研究院牡丹江农业机械化研究所根据东北地区玉米生产的自然条件、农艺要求和发展方向自主研发的新型玉米秸秆粉粹还田机械产品,该机将收获后的玉米地中的秸秆进行粉碎后均匀地抛洒在田间,秸秆粉碎长度至5cm以下,抛洒在地面上的秸秆平整、均匀、厚度一致,达到不影响第二年春季免耕播种作业效果。
该机的研制及推广提高了玉米秸秆综合利用率,减少了农民对玉米秸秆露天焚烧造成的环境污染影响。
1整机总体结构及工作原理1.1整机总体结构秸秆粉碎机(如图所示)包括机架总成及固装在机架总成上部的变速箱,在机架总成下部安装有粉碎刀轴,粉碎刀轴分别通过对应配置的两个轴承座将粉碎刀轴可转动地安装在机架总成上,在粉碎刀轴上按一定的规律固定有动刀,在机架的罩壳上与粉碎刀轴相对应位置安装有定刀组件,粉碎刀轴由变速箱通过皮带传动组合转动。
1.2工作原理秸秆粉碎还田机与拖拉机挂接后,拖拉机动力输出轴通过万向节组合将动力传至机具的变速箱,再通过皮带传动将动力传递到粉碎刀轴,使其旋转工作,从而实现对玉米秸秆的粉碎。
该机粉碎刀轴的旋转方向为顺时针方向(反转),被打碎的秸秆向基金项目:黑龙江省属科研院所基础科研经费项目“秸秆还田机的研究”(2019—2020)作者简介:安龙哲(1962-),男,黑龙江甘南人,本科,研究员级高级工程师,研究方向:农业机械。
高效农作物秸秆粉碎机械的结构强度与刚度优化设计随着农业科技的不断发展,农作物秸秆的处理变得越来越重要。
秸秆对于农作物的生长和土壤改良具有重要作用。
为了更好地利用秸秆资源,设计一种高效农作物秸秆粉碎机械,并进行结构强度与刚度的优化设计,可以提高农作物秸秆的处理效率和利用率。
1. 强度优化设计在优化设计过程中,首先需要考虑秸秆粉碎机械的强度。
强度关系到机械的使用寿命和运行稳定性。
为了提高机械的强度,可以采取以下几种措施:1.1.材料选择:选择高强度的材料作为机械的主要构件材料。
常用的材料有热处理钢、碳钢和合金钢等。
根据机械的实际工作条件和受力情况选择适当的材料,提高机械的抗拉强度和耐磨性。
1.2.结构设计:合理设计机械的结构,采用适当的加强措施,如加强筋、增加剪力板等。
通过合理布置和加固机械的受力部位,可以增加机械的整体强度。
1.3.焊接工艺:注意机械的焊接工艺,确保焊接接头的质量,避免焊接缺陷和裂纹的出现。
合理选择焊接方法和参数,保证焊接强度和连接的牢固性。
通过以上措施的优化设计,可以提高机械的强度,降低机械的故障率,延长机械的使用寿命。
2. 刚度优化设计除了强度外,刚度是农作物秸秆粉碎机械设计中另一个重要的考虑因素。
刚度关系到机械的运行稳定性和工作效率。
刚度优化设计的目标是提高机械的抗挠度和抗变形能力,避免因为机械的变形而导致的故障和运行不稳定。
在刚度优化设计中,可以考虑以下几个方面:2.1. 结构设计:采用合理的结构设计,增加机械的刚性。
可以在机械的关键部位增加加强筋、加厚构件、调整结构形式等措施,提高机械的整体刚度。
2.2. 支撑设计:合理设置机械的支撑点和支撑结构,对机械进行稳定支撑。
加固和加强机械的支撑部位,如增加支撑筒、支撑梁等,提高机械的整体稳定性。
2.3. 应力分析:进行应力分析,了解机械在工作过程中受到的主要受力情况,通过优化设计减少应力集中和变形。
可以通过有限元分析等方法进行应力分析,提高机械的抗变形能力。
高效农作物秸秆粉碎机械的结构优化与轻量化设计随着农业生产的发展,农作物秸秆的处理逐渐成为一个重要的环保问题。
为了高效利用农作物秸秆资源,秸秆粉碎机械被广泛应用于农业生产中。
本文围绕高效农作物秸秆粉碎机械的结构优化与轻量化设计展开讨论。
一、结构优化1. 动力系统优化动力系统是机械设备的核心部分,直接影响着机械的工作效率和能源消耗。
对于高效农作物秸秆粉碎机械而言,选用高效的动力系统至关重要。
可以考虑采用电动机代替传统的内燃机,以减少噪音和环境污染,并提高可靠性。
此外,还可以引入可变频调速技术,根据不同材料的处理需求灵活调整转速,提高机械适应性。
2. 粉碎装置优化粉碎装置是秸秆粉碎机械的核心部件,直接影响着粉碎效果和工作稳定性。
目前常见的粉碎装置包括刀片式和锤片式两种。
在结构优化中,可以采用多刀片或多锤片的设计,增加碎裂面积,提高碎裂效率。
另外,还可以引入智能化控制系统,实现自动化调整刀片或锤片的工作状态,以应对不同的工作负荷。
3. 传动系统优化传动系统负责将动力传递给粉碎装置,对于高效农作物秸秆粉碎机械的结构优化来说也非常重要。
可以考虑采用轻质合金材料制造传动部件,以减少机械的整体重量和惯性负荷,并提高能源利用率。
此外,还可以引入新型的传动系统,如直线导轨传动、液压传动等,提高传动效率和工作可靠性。
二、轻量化设计1. 结构材料选择在高效农作物秸秆粉碎机械的轻量化设计中,结构材料的选择至关重要。
可以考虑采用高强度、低密度的材料,如铝合金、碳纤维等。
这些材料具有优异的机械性能,能够提高机械的强度和刚度,同时减轻整机重量。
同时,还需注意材料的可持续性和环境友好性。
2. 结构优化在轻量化设计中,通过结构优化可以减少机械的质量和惯性负荷。
可以采用有限元分析等方法,优化机械的结构形式和布局。
例如,通过减少结构的冗余部分、合理设计支撑结构、优化受力路径等方式,降低机械的重量同时保证强度和稳定性。
3. 科技创新科技创新是推动机械轻量化设计的关键驱动力。
优秀完整毕业设计资料,欢迎下载借鉴!!! 第1章 绪论 1.1本研究的目的和意义 中国是农业大国,也是秸秆资源最为丰富的国家之一。历史上,中国有利用秸秆的优良传统,农民用秸秆建房蔽日遮雨,用秸秆烧火做饭取暖,用秸秆养畜积肥还田,合理利用秸秆是中国传统农业的精华之一。在传统农业阶段,秸秆资源主要是不经任何处理直接用于肥料、燃料和饲料。随着传统农业向现代化农业的转变以及经济、社会的发展,农村能源、饲料结构等发生了深刻变化,传统的秸秆利用途径发生了历史性的转变。在经济发达的地区,秸秆低效不清洁的直接燃烧利用方式已不适应农民生活水平提高的需要,富裕起来的农民迫切需要优质、清洁、方便的能源。农业主产区秸秆资源大量过剩问题日趋突出,农民就地焚烧秸秆,不仅带来污染大气的严重后果,还因烟雾造成了附近机场飞机不能下降,高速公路被迫关闭的严重社会问题,引起了全社会的关注。 我国政府十分重视秸秆禁烧和综合利用问题,1999年4月,国家环境保护总局、农业部、财政部、铁道部、中国民用航空总局联合颁发了《秸秆燃烧和综合利用管理办法》。《办法》要求:禁止在机场、交通干线、高压输电线路附近和省辖级人民政府划定的区域内焚烧秸秆,到2005年,各省、自治区的秸秆综合利用率将达到85%。科技部组织力量研究推广秸秆综合利用技术,并把秸秆综合利用技术列入国家“九五”、“十五”科技攻关计划。农作物秸秆经粉碎或切碎后机械压缩成燃料块,能有效地改变其燃料特性,热值接近中质烟煤,平均为16736kJ。压缩成型技术为秸秆燃料异地运输使用创造条件,可以作为生物煤供应工业生产和居民使用,同时也是很好的气化原料,对推广气化炉有促进作用。压制成型的秸秆块也可以进一步炭化处理,得到木炭和活性炭,可广泛用于冶金、化工、环保、生活燃料。另外,利用压缩成型技术可以将秸秆模压成不同形状和用途的产品,如一次性快餐盒、盘、碟、包装盒、工业托盘、育苗容器、人造纸板、瓦楞纸等。 本研究以棉秆等硬茎秆为研究对象,通过对秸秆原料特性的分析,确定切碎原理和方法,设计出动力消耗低、粒度大小满足压缩成型要求的秸秆切碎机。推动我国目前综合开发利用农作物秸秆资源的技术创新和实际应用。 1.2农作物秸秆综合利用现状 优秀完整毕业设计资料,欢迎下载借鉴!!! 中国农作物秸秆资源量大面广,每年产出量多达6.4亿t,且随着农作物单产的
提高,秸秆产量也将随之增加。现阶段其用途大致可分为4个方面:①秸秆还田;②牲畜饲料;③替代能源;④工业原料,约占12.7%的剩余秸秆就地焚烧或闲置。各种用途所占比例如图l.1所示(高祥照等,2002)。
图1.1中国农作物秸秆的主要用途 (1)秸秆还田 秸秆还田是目前秸秆利用的最主要方面,据统计,2000年我国主要粮食作物秸秆粉碎还田的面积占其种植面积的58.6%(韩鲁佳等,2002)。秸秆还田的方法分为整株还田技术、粉碎还田技术、有根茬切碎还田技术和传统沤肥还田技术。配套的秸秆还田设备有粉碎还田机、灭茬机、收获还田机和水田埋草机等。目前,经过对秸秆还田技术和配套操作规程等的研究,秸秆直接还田在我国已有了一定面积的推广应用。在“八五”期间,秸秆直接还田技术规程研究取得了重要突破,已经制定出了包括华北、西南、长江中游区、江苏水早轮作区和浙江三熟制种植区的麦秸、玉米秸、稻草直接翻压还田的技术规程,包括还田方式、秸秆数量、施氮量、土壤水分、粉碎程度、还田时间以及防治病虫害、杂草等方面的技术要求,实践证明适量的秸秆还田能有效增加土壤的有机质含量,改良土壤,培肥地力(黄忠乾等,1999)。 (2)牲畜饲料 秸秆用作饲料,在中国主要是以秸秆养畜、过腹还田的方式进行的。未经任何处理的秸秆,不仅消化率低,粗蛋白和矿物质含量低,而且适口性差。为提高饲料的适口性和营养价值,近年来普遍采用氨化、微生物发酵贮存、热喷、揉搓等技术处理,目前全国的年加工处理量约1000万t,已开发出的加工设备有氨化炉、调质机、青贮收获机、揉搓机、压饼机、热喷设备等。 (3)替代能源 据全国农村可再生资源统计资料显示(2001),“九五”期间,秸秆能源用量仍占农村生活用能的30%-50%。传统的秸秆利用方式是直接燃烧,因其密度小,灰分多,优秀完整毕业设计资料,欢迎下载借鉴!!! 己不再适应农民生活水平的需要,国内现行的秸秆优质能源利用技术,除了本文所
要研究的秸秆压缩成型技术以外,还有秸秆气化集中供气技术、秸秆制取沼气技术、秸秆燃料热风烘干技术等。秸秆热解气化技术把细软、松散的低品位秸秆转换成清洁的高品位气体,热效率可达40%。气相燃料速度快,热量输出可以控制,在烘干木材、茶叶、饲料和代替燃油发电及农村居民炊事等方面己有成功应用。部分气化炉和配套装置己经批量生产,进入实用推广阶段。目前全国己有350余处秸秆气化集中供气示范点,主要集中在山东、河南、江苏、河北、山西、北京、陕西等。仅山东就有170余处(韩鲁佳等,2002)。秸秆制取沼气技术,近年来经攻关研究在技术上有了较大突破,解决了秸秆易结壳、出料困难和发酵不充分的难题。干发酵工艺则有助于节约建池费用,提高池容利用率,目前该技术在北方应用较多。秸秆燃料热风烘干技术是将成捆或经预处理的秸秆加入由两段燃料室组成的高效燃料炉,燃烧产物经过离心除尘可得到洁净的热烟道气,产生的热风温度可以调节(60-800℃),含烟尘量小于20mg/m,,尤其适宜于高湿物料,如粮食、木材、饲料、鸡粪、酒糟等的烘干(马学良,1995)。 (4)工业原料 秸秆作为工业原料主要用于工业造纸,占秸秆总产出量的2.9%。其它目前正在兴起的研究与应用有:南京林业大学将秸秆压缩成型制作秸秆板材,建筑墙体材料,包装材料等;西北农大开展模压制品的研究,如一次性快餐盒、托盘、家具构件和建筑构件等;辽宁省农科院研制成功秸秆皮镶分离及其综合利用技术;另外一些科研院所采取生物技术的手段发酵生产乙醇、糠醛、苯酚、单细胞蛋白、燃料油气、工业酶制剂等。由于秸秆还田数量有限,作饲料其营养价值不高,因此要真正解决秸秆的合理利用问题,关键在于研究秸秆的能源化和工业化利用技术。
1.3 秸秆的特性: 1.3.1 秸秆的物理特性 秸秆本身的物理特性是影响秸秆切碎和压缩成型的主要因素之一。秸秆的物理特性受物种、品种、产区、成熟度等多种因素的影响。国外对麦秸、饲草等软茎秆的拉伸强度、剪切强度、弹性模量、刚度模量等物理特性研究较多(o’Dogherty,1995)。国内相关报道较少,孙骊(1998)、徐学耘(加00)等对麦秸和棉杆的物理特性作了初步的分析。 优秀完整毕业设计资料,欢迎下载借鉴!!! 1.3.2 秸秆的切碎特性
国外对秸秆切碎的研究集中于麦秸、稻秸等软茎杆,主要分析切碎能耗、切碎度和切断效率的各种影响因素,如o’Dogherty(1986)等人分析了切割速度、割刀参数、受切根数等因素对切割过程的影响,指出秸秆切割过程中有一临界速度,在15-30m/s范围内,低于临界速度,能耗和无效切割快速增加;大于临界速度,能耗基本不变,实际切割长度接近于理论长度。国内主要是对切碎能耗和切断效率的研究,如张晋国(2000)等人分析了秸秆的含水率和有无定刀对切断效率的影响;吴子岳(2001)和蔺公振(1999)等研究了受切根数和割刀参数对切割功耗的影响。
1.3.3 秸秆的化学成分 不管任何植物材料其主要化学组份均为纤维素,半纤维素,木质素三种。由表1.1可知,棉秆中的纤维素含量为50%左右,木质素含量为20%以上,半纤维素含量为75%以上,均明显高于麦秸类软茎秆,更接近于杉木等低级木材。
表1.1 秸秆的化学成分(徐学耘,1994)
种类 木质素 纤维素 半纤维素 果胶 聚戊糖 % % % % % 棉秆 22 50.23 75.10 3.51 19.21 麦秸 18.34 40.4 71.30 0.30 25.56 杉木 24.91 50.43 44.69 1.69 25.90 优秀完整毕业设计资料,欢迎下载借鉴!!! 第2章 切碎机整体方案设计
2.1 总体结构设计 秸秆切碎机的总体结构见图2.1。
1.变速箱和喂入机构2.喂入槽3.切碎器4.带传动5.电动机 图2.1 秸秆切碎机总体结构示意图 该机主要由切碎器、变速箱和喂入机构、喂入槽、甩抛装置、带传动、电动机组成。秸秆由喂入槽2喂入,在喂入机构1作用下将其压实并卷入机构,被动定刀片组成的切碎器3切碎,最后由抛送装置抛出机外。
2.2 样机的性能试验 根据前面的理论和试验分析,我们设计了农作物硬茎秆切碎机,见图2.2,其主要的技术参数如下: 喂入齿辊有效长度:100mm; 喂入齿辊张开间距最大值:59mm,张开间距自动调节; 喂入齿辊节径:83mm; 总速比:6.47; 动刀数:2; 动刀转速:550r/min; 喂入齿辊转速:85r/min: 优秀完整毕业设计资料,欢迎下载借鉴!!! 物料切碎长度:10mm;
配备动力:2.2kw
图2.2 直刃刀硬茎秆切碎机 试验材料选用浙江大学实验农场提供的本年度棉花采收后的成熟棉秆,去除根部和霉烂变质茎秆,原料平均含水率为18.5%(湿基)。每次试验物料15kg,共进行5次测试,取平均值,对切碎物料进行粒度筛分分析,测试结果见表2.1。
表2.1 秸秆切碎机性能试验结果 测试项目 测试结果 刀轴转速(r/min) 550 喂入辊转速(r/min ) 85 切碎生产率(kg/h) 500 能耗(kJ/kg) 110 切碎效率(%) 92.2 粒度分布:(%) >0~2.omm 11.5% >2.0~10.omm 59.4% >10.0~20.omm 21.3%,
>20.omm 7.8%
对切碎物料的粒度分布测定结果表明,经一次切碎,粒度为>20.0mm的残余组