旋耕式秸秆深埋还田开沟机的设计分析

青岛农业大学本科生毕业论文（设计）题目：小型电动旋耕机的设计姓名：姜雪锋学院：机电工程学院专业：农业机械化及其自动化班级：2004.1学号：0320040151指导教师：张锡斋完成时间：2008.6.182008 年6 月18 日小型电动旋耕机的设计摘要本文介绍了一种大棚蔬菜种植耕整地机械----小型电动旋耕机的设计方案。

对旋耕机的国内外情况进行了分析和对比，重点进行了发动机的选择，变速器的设计，部分零件的设计，传动路线的设计以及对旋耕刀轴的设计等。

该机耕深15~20cm，动力由发动机输出经皮带传动，传给变速箱进行减速，二级传动采用链传动。

旋耕刀轴的设计采用三段式，中间为空心的圆管钢，两边采用实心轴，可制出轴肩来安装轴承和端盖。

装有行走机构和限深铲，耕后地表平整，能够解决以往小型旋耕机功率小、结构复杂、操作麻烦、耕深浅等问题，适合大棚耕整地工艺的要求。

关键词：小型；电动；旋耕；Design of a Small Machine of Electrical RotateAbstractIn this paper, the cultivator,，one of the important small agricultural machines, is designed based on comparing and researching the developing situation of cultivator at home and abroad. The design includes the choice of motor, the choice of transmission, the design of some parts and the design of the cultivator knife-axis etc.The plowing depth of the cultivator can be controlled to 15~20cm ，and the outgoing power is from engineering to the gearbox using belts，after that be transferred to the arbor of rotate knife. Between gearbox and the arbor of rotate knife adopt chains to transmit; The design of arbor of rotate knife adopt three parts, the middle part is hollow rolled steel ，two side parts is solid rolled steel, may process Shoulder-axis to lay on roller bearing and Cover. The surface is neat after till, the cultivator designed in the paper can overcome the problems of small-power , complex structure, trouble operation, low plowing depth etc. It can meet the request of greenhouse.Key words: small; electrical; Rotary;目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)第一章绪论 (1)1.1该课题研究的目的和意义 (1)1.2国内外棚室旋耕机的现状 (2)第二章方案的论证 (3)2.1 技术要求 (3)2.2 方案选择 (3)第三章零部件及旋耕机的参数设计 (5)3.1 切削速度的确定 (5)3.2 弯刀主要参数的确定 (6)3.3 弯刀的选择、配置与排列 (7)3.4 电动机的选择 (8)第四章传动系统的设计计算 (9)4.1 传动比分配 (9)4.2 带及带轮的设计计算 (10)4.3 链轮的设计计算 (13)4.4 齿轮的设计 (15)4.5 轴的设计计算 (19)第五章总结 (24)参考文献 (25)致谢 (26)第一章绪论1.1该课题研究的目的和意义棚室生产是一种高投入、高产出的产业，而棚室的生产所需劳动力是从事大田生产的15～20 倍，是从事大地蔬菜生产的3 倍左右[1]。

一
析
王 瞳
（ 齐齐哈 尔市梅里斯 区梅 里斯乡农机站 ， 黑龙江 齐齐哈 尔 １ １２ ） ６ ０ １ 摘 要： 秸秆粉碎还 田机械化技术是将摘除棒穗的秸秆 ， 用机械 直接粉碎撒 于地面 ， 然后 ， 再用机 械耙切深耕翻 埋。采用秸秆粉碎还 田机械化技 术比传统 的秸秆还 田法省去割、 、 铡 、 撤等 多道工序。可 大大提 高工效 ， 捆 运、 沤、 减轻劳动强度 ， 而且还能把握农时季节 ， 高 提
作业质量 ， 进 肥效。 增
关键词 ： 秸秆粉碎ｉ ￣机械 ； Ｅ － ． 注意事项 ； 技术 ； 故障原 因； 排除方法 ０ 以免联合收割机作业时秸秆喂 ＾ 量过大影响脱粒。留茬最低也要 多年来由于施用化肥品种和数量增多 ， 致使土壤结构变坏 ， 土地板 ４ ％， 结， 土壤有机质严重下降。 通过倍忏粉碎还 田技术 ， 利用秸秆 中丰富的有 高于 １ 厘米， ０ 以防切割器碰到地面硬块受损 ； 留茬也不能过高， 以免漏 机质含量来培肥地力， 改善土壤理化性状， 增加土壤有机质和其他养分 ， 穗 ， 麦秸粉碎长度不大于 １ 厘米。３ ．免耕播种时， ５ ．２ ２ 应选用带圆盘开沟 器的播种机 ， 播种后应及时喷施除草剂。３ ．小麦秸秆采用堆沤还田技 ．３ ２ 是促进农业增产的有效措施。 术时 ， 在玉米长到 ７ １ｃ － ０ｍ高时 ， 人工将堆沤好的麦秸均匀铺撤于玉米 １ 检查粉碎机与联合收割机 、 ． １ 拖拉机的联接是否正确和牢固， 各部 苗行间。 ４秸秆还 田机的常见故障及排除方法 零件是否完好 ， 紧固件有无松动， 发现问题及时调整处理， 加注润滑油。 １ 调整好留茬高度。 － ２ ４ 传动皮带磨损严重 ． １ １ 空车试运转 ５ １ 分钟， ． ３ —０ 确认各部件运转状况良好后 ， 方可作业。 ４． ．１ １ 故障原因。１ （） 张紧度不当； ） （ 皮带长度不一； ） ２ （ 负荷过重或刀 ３ ｌ ４作业时 ， 要将还田机提升， 离开地面 ， 在空转 中逐步下降还 田机 ， 片打土； ） （ 张紧轮压不正。 ． 排除方法。 １ ４ ４． １ ２ （） ； ） 调整 （ 更换； ） ２ （ 改为低 ３ 待达到留茬高度后 ， 再加大油门 正常作业。 档作业速度， 加大留茬高度； ） （ 调正。 ４ ４ ． ２粉碎质量太差 １ ５作业时 ， 禁止刀片打土 ， 转弯时要提升还田机 。 工作中禁 止但Ｂ 。 恳 转移中要切断拖拉机输出动力 ， 并锁紧还 田机。 ４ ．故障原因。（ ．１ ２ １ 动 皮带过松；２刀片短缺或磨损；３前进速度 （） （） １ 还 田机工作时 ， ． ６ 人员严禁靠近旋转部位。检查维修还 田机时， 过快 ； ） 首 （ 负荷过重 ；５装反刀片；６刀片打土 ； ） ４ （） （） （ 拖拉机输出轴转速 ７ 先要切断动力源， 联合收割机、 拖拉耄要熄 ：。 『 【 』 （ 低。 ． 排除方法． ） ；２补充或更换； ） ； ） ４． ２ ２ （ 调整 （） １ （ 减速 （ 减少粉碎行数 、 ３ ４ １ 合理选择作 速度 ， ． ７ 对不同长势的农作物 ， 采用不同的前进速度 降低前进速度；５重新安装 ； ） （） （ 提高机具离地高度 ； ） ６ （ 检修。 ７ ４ 机器强烈振动 ． ３ １ 作业时应注意清除缠草和土埂、 ． ８ 树桩等障碍物， 地头留出 ３ ５ － 米 ４ ．故障原因。（） ．１ ３ １刀片脱落、 折断、 转动不灵活 ； ） （ 紧固螺栓松动； ２ 作为机组转弯地带。 １ 作业时， ． ９ 注意机组的异常现象 ， 及时检查调整和修理。 （） 节叉方向装错 ； ） ３万向 （ 轴承损坏； ） ４ （ 旋轴部分有碰撞。４．排除方 ５ ． ３ ２ １０ ． 作业结束后 ， 、 １ 清理 检修整机 ， 、 注油 防锈。机具要有木板垫好 ， 法。（ ） １补充、 更换或调整刀片 ； ） （ 紧固；３正确安装； ） ２ （） （ 更换；５检查 ４ （） 排除 。 不能悬挂放置 ， 停放地要干燥 ， 放松皮带。 ４ 万向节损坏 ． ４ ２玉米秸秆机械化粉碎还 田技术 ２ 玉米秸秆机械化粉碎还 田工艺步骤 ． １ ４． ４ 故障原因。（） ； ） １ １ 缺油 （ 万向节装错 ； 顺 角过大； ） ２ （ ３ （ 降落过 ４ ． ４ ２ １加注润滑油 ； ） （ 重新安装；３提升不要太高， ２ （） 调 ２ ．直接粉碎还田： ．１ １ 机械或人工收获俯 穗） ； 机械粉碎抛撤秸秆 ； 猛。４ ．排除方法。（） 补 整限位链；４缓慢下降。 （） 施氮肥 ； 机械灭茬； 高柱犁深耕翻埋或重耙或旋耕灭茬 ； 压盖； 播种。２ ． ．２ １ 堆沤还田。摘穗 ； 割倒秸秆集运 ； 机械切碎 ； 补氮堆沤； 机械灭茬 ； 机械灭 ４ 喂 人 口堵 塞 ． ５ 茬； 人工铺撒堆沤后的碎秸秆； 耕翻整地 ； 播种。 ４ ．故障原因。（） ．１ ５ １农作物过密； ） （ 前进速度过决。 ． ２ ４． ５ ２排除方法。 （） １减少粉碎行数；２减速。 （） ２ 农艺技术对玉米秸秆粉碎还田的要求 ． ２ ２ ．摘穗。在玉米成熟保证其品质的条件下， ．１ ２ 应及时连包叶一起收 ４ 万向节传动轴折断 ． ６ 获棒穗。．２ ２ ．桔秆粉碎。 ２ 最好用玉米联合收割机收获 ， 同时直接将秸秆粉 ４ ．故障原因。（） ．１ ６ １传动系统卡死；２突然超负荷。４ ２排除方法。 （） ． ６ 碎还田。 人工摘穗 ， 如 最好不要将桔秆割倒， 以免延误粉碎时间使秸秆变 （） １排除故障更换新油；２减轻负荷。 （） ４ 轴承温升过高 ． ７ 黄， 要在秸秆保持青绿的状态下进行粉碎 ， 所含水分最宜在 ３ ％以上， ０ 以便于腐烂。留茬高度不大于 ５ 厘米 ， 粉碎秸秆长度不大于 １ ０厘米， 防 ４ ．故障原因。１ ． ７ １ （） ； ） 缺油 （ 传动皮带过紧； ） ２ （ 轴承损坏； ） ３ （ 传动轴 ４ ４． ７ ２ （） （ 适当调整；３ 袖承 ； ） ２ （ （ 调 ４ 止漏切和刀片打土。秸秆还 田 也不宜太多 ， 应保证当年还 田 秸秆充分腐 发生扭曲。 ． 排除方法 。 １注机械油； ） 烂， 对密植玉米可采取隔行取秆或截短秸秆 的办法 ， 还田太多可能影响 整至转动灵活。 下茬耕作质量。２３ ２ ．施肥。 秸秆腐烂时要吸收土壤中的氮， 所以秸秆在粉 ８ 齿轮箱漏油 碎后翻埋前应增补氮肥 ，每公顷施 ３０ ６ ０ ０ ～ ０ 千克速效氮肥或 １０ ２ ５ ５ ～ ２ ４ ．故障原因。（） ．１ ８ １油封损坏或失效 ；２密封垫破损； ） （） （ 螺栓松动。 ３ 千克尿素 ， 使秸秆碳氮 比由 ８ ： 提高到 ２ ：， ０１ ５１以加速秸秆腐烂 。补施的 ４ ．排除方法。（） ． ８ ２ １换油封； 涣密封垫；３紧固螺栓。 （） 氮肥被微生物利用后仍保存在土壤里 ， 其利用效果比施在秸秆没还田的 ４ Ｒ ， ９ ４ ．故障原因。 ，１ ９ 碰坚硬物体。 ．２ ４ ．排除方法。 ９ 补充刀片， 加大留茬高 耕地里要好。 ． ２． ２ ４深耕翻埋。 深耕不小于 ２ 厘米， ３ 采用大型拖拉机配带 高柱犁 、 合墒器 、 镇压器 、 耪等机具 ， 经复式作业将耕翻、 镇压 、 整平一次 度 。 ４１ ， ０声响异 常 完成 。 通过耙压消除因秸秆造成的土壤架空 ， 并起到碎土保墒作用 ， 为播 ４１．故障原因。（） 。１ ０ １刀片孔磨大 ； ） （ 刀片销轴磨细；３轴承损坏或 ２ （） 种创造条件， 以利下茬作物生长。． ２ ５播种。 ２ 秸秆还 田会增加土壤 中的农 作物纤维， 可采用圆盘开沟式播种机 ， 圆盘滚切土壤及残留在土壤浅 固定螺钉松动。 ． ．排除方法。 １ 使 ４１ ２ ０ （） 换刀片；２换销轴 ； ） （） （ 换轴承 、 ３ 紧固 层中的秸秆， 一 进 步压实土壤， 减少架空麦粒和麦苗根部漏风现象。 螺钉。 ３ 麦秸 秆机械 化粉 碎还 田技术 小 ４ 齿轮箱内有杂音 、 ．１ １ 温升过高 ４ １ 故障原因。（） ．． １１ １齿轮间隙不当； ） （ 齿轮损坏； 过多或过少； ２ ３ 小麦秸秆机械化粉碎还田工艺步骤 ． １ ３ ．联合收割机收获。留高茬； ．１ １ 秸秆还田机粉碎抛撤； 补施氮肥 ； （） 灭 ４箱内有异物。 ． ．排除方法。 １调整间隙；２更换齿轮 ； ） ４１ ２ １ （） （） （ 放油或 ３ 茬、 高柱犁深翻人土； 压盖。３ ．小型割晒机收获 。留高茬 ； ．２ １ 秸秆粉碎还 加油； ） （ 清除异物。 ４ 田； 晚秋作物免耕播种。 参考文献 ３ 农艺技术对小麦粉碎还田的要求 ． ２ ［ 爱军徐芳． Ｈ，１０ １ 惭 ， １ Ｃ ８ 型秸秆粉碎还田旋耕机试验分析【农业装备 Ｊ － Ｊ ｌ ０ ９． ３ ．联合收割机收获小麦， ．１ ２ 可留高茬 ３． 厘米 ， 占秸秆总高 的 技 术２ ０ ３ ５５ ４ 约

r/min
所以喂入装置的线速度为：
r/min
nDn,
,、
心= 1 ，
⑴
m/s
其 中 ：&一 喂 入 装 置 的 线 速 度 ;D— 喂人装置
kg
压 辊 的 直 径 — 喂入装置的转速.
秸杆粉碎刀组由6 把相同的脱水粉碎刀组成，所以脱水粉碎刀每秒对秸秆的切削次数为：
L Kn
(2)
其中：i 一脱水粉碎刀每秒对秸杆的切削次数;欠一脱水粉碎刀数—粉碎刀具的转速.
为 实 现 香 蕉 秸 秆 的 有 效 还 田 ，国 内 外 已 经 研 发 出 多 种 秸 杆 粉 碎 还 田 机 械 .但 是 现 有 国 外 大 型 农 机 公 司 的 秸 杆 粉 碎 还 田 机 普 遍 存 在 配 套 动 力 和 工 作 幅 宽 较 大 的 特 点 ，它 们 适 用 于 开 阔 地 区 的 大 范 闱 作 业 ，而 且 主 要 是 针 对 玉 米 、小 麦 、水稻及棉秆等作物秸杆的粉碎，不适用于大部分植蕉区域的香蕉秸杆粉碎作 业 .当 前 ，我国在香蕉秸杆粉碎还田领域的研究尚处于起步阶段，其 中 ，甘声豹等11设计了一种喂人式立 轴甩刀香蕉秸秆粉碎还田机，一 次田间作业可完成香蕉秸杆铲断、喂 入 、粉碎和抛洒还田的连续作业.朱 德 荣 等 2研发了一 种 能 将 香 蕉 假 茎 、叶 、根茬同时粉碎并还田的机具，降低了进地次数,提高了作业效 率 .李 毅 31、王俊霖 ' 公 菲 5等人分别研制了切碎组合式、组合圆盘式，液压式的香蕉秸杆粉碎机，这些香 蕉秸秆粉碎机具从不同方面提高了工作效率，它们在特定的工作环境具有出色的作业效果，尽管如此，它 们在秸秆综合粉碎作业的适应性等方面还可作进一步地改善.
图 2 T .作流程图

片 圆周 速 度相 同 的条件 下 ， ： 有
．
，
当 ｎ为 偶 数 时 ，刀 排 列 要 满 足 以 下 公 式 ： ＝
（ 一 ）ｉａ＋ ｎ ２ ｓ ｃ＋ ｓ ｏ １Ｏ ＝ １Ｃ Ｓ Ｉ ｎ １ ｓ ｌ（一 ）ｉ ｅ …＋ｉ ｔ ＝ ； （ 一 ）Ｏ￣＋ ｎ ｎ２ ｎ
（ 一 ）ｏａ＋ ＣＳ／ ０ ｎ ２ ｃｓ２ …＋ ＯＯ ＝ 。式 中 ： 为 刀 轴 上 刀 座 组 数 ： 为 刀座 角 度 。 Ｏ Ｌ
其 中的 主要途 径之 一 。秸秆 还 田最 直接 、 有效 的方 最
法是 通过 机 械完成 对 秸秆 的切 碎 和还 田 。为此 ， 对 针 我 国玉米 收 获机械 中秸秆 还 田这个 重要 环节 ， 究 安 研
全高 效 的玉 米秸秆 还 田机 械具 有重要 的现实 意义 。
１ 秸 秆 还 田机 的设 计
Ｂ Ｉ ６ ｘ ０ ／ ： ＝ ． ２ １ ４Ｎ ｍ 角速 度 ｃ ｎ ｒ３ 。 ８ ｏ ＇ ０ ＝ｒ ／
较大 ． 受到的离心惯性力也较大 ． 因此作业时产生 的
偏摆 很 小且 很快 恢 复到 动平衡 位 置 。刀 片排列 、 割 切 力及 振 动都 是 随机性 的 ， 以可把 切 碎刀 和 刀轴看 成 所
中 图分 类号 ：２ ４４ ￥２． 文 献 标 识 码 ： Ａ 文章 编 号 ：６ ４ １６ （ １）２ ０ １— ３ １７ — １ ０ １－ ０ ７ ０ １ ２ １
玉米是我国 目 前第一大粮食作物 ， 其秸秆大部分
被 焚烧 丢弃 ， 造成 了较 为严 重 的环境 污染 。随着 科 技
一
个 刚体 。 碎刀 在刀 轴 圆周方 向的角度 排列 满 足 以 切
下 条 件 ，即可 达 到 平 衡 ：＝ｉａ＋ｓ ａ＋ ＋ｉａ＝ ； ／ ｓ １ ｉ ２… ｓ Ｏ ｘ ｎ ｎ ｎ