調(diào)研報(bào)告-小型秸稈壓捆機(jī)行走裝置的設(shè)計(jì)

1、大連交通大學(xué)信息工程學(xué)院2013屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)調(diào)研報(bào)告 調(diào)研報(bào)告1 課題來源及其意義 隨著城市化進(jìn)程的快速推進(jìn)，農(nóng)村剩余勞動(dòng)力大量進(jìn)城。導(dǎo)致農(nóng)村勞動(dòng)人口迅速下降。且隨著科技的快速進(jìn)步。糧食生產(chǎn)由密集性勞動(dòng)轉(zhuǎn)向機(jī)械生產(chǎn)發(fā)展。但因此收割后所留下的各種作物的秸稈未能有效利用而造成不少損失，如果將剩下的作物秸稈加以有效利用，則不但能加大資源回收利用率也能幫農(nóng)民增收。小型秸稈打捆機(jī)集撿拾、打捆于一體、體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、操縱利便工作效率高、功課效率每小時(shí)5-10畝，可尾隨于聯(lián)合收割機(jī)后配套使用。機(jī)械由撿拾機(jī)構(gòu)、卷壓滾筒機(jī)構(gòu)、扎線機(jī)構(gòu)、放捆機(jī)構(gòu)等部分構(gòu)成。打捆機(jī)圓打捆性能自動(dòng)完成牧草，水稻、小麥和

2、經(jīng)揉搓的玉米秸桿的撿拾，打捆和放捆，廣泛用于干、青牧草、水稻、小麥、破碎摧毀后的玉米秸桿自動(dòng)收集捆扎，便于運(yùn)輸，貯存及深加工，可與包膜機(jī)配套，實(shí)現(xiàn)青貯飼料的包膜 。因此具備諸多優(yōu)勢(shì)。獲得了較為快速的發(fā)展及應(yīng)用。此課題的目的在于分析秸稈回收系統(tǒng)的一部分-小型秸稈打捆機(jī)行走裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的調(diào)研。小型秸稈打捆機(jī)行走裝置是秸稈打捆機(jī)的重要組成部分，它承受這機(jī)器的自重及工作裝置工作時(shí)產(chǎn)生的反作用力。使打捆機(jī)在工作及移動(dòng)時(shí)保證穩(wěn)定性。因此它直接關(guān)系到機(jī)器工作的性能。2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 目前我國(guó)農(nóng)作物秸稈收獲機(jī)械處于發(fā)展初期，秸稈收獲機(jī)械化程度較低。在發(fā)達(dá)國(guó)家，農(nóng)作物秸稈收獲機(jī)械已經(jīng)有將近100年的發(fā)展歷史，

3、他們生產(chǎn)的裝備種類齊全，配套性能高，可實(shí)現(xiàn)秸稈收獲的全程機(jī)械化。正是由于其機(jī)械化水平較高，使得發(fā)達(dá)國(guó)家的農(nóng)作物秸稈幾乎達(dá)到100%的再利用（秸稈還田部分除外），歐洲國(guó)家的秸稈還出口到中東國(guó)家。發(fā)達(dá)國(guó)家使用的秸稈收獲機(jī)械大多為高密度大方捆或大圓捆打捆機(jī)，以歐洲普遍采用的德國(guó)CLAAS（克拉斯）公司生產(chǎn)的1150型打捆機(jī)為例，其草捆尺寸可以達(dá)到500×800×7002400mm，密度達(dá)到200250Kg/m3，作業(yè)效率高、草捆便于運(yùn)輸和儲(chǔ)存，設(shè)備價(jià)格也很高。另外，與打捆機(jī)相配套的摟草機(jī)、裝載設(shè)備、運(yùn)輸設(shè)備齊全。 我國(guó)秸稈收獲機(jī)械的真正起步大約在2000年左右，由于起步較晚，加之

4、研究經(jīng)費(fèi)不足、生產(chǎn)手段較為落后，產(chǎn)品性能及可靠性偏低。另外，與之相配套的設(shè)備嚴(yán)重不足，除摟集設(shè)備等在國(guó)內(nèi)有少量生產(chǎn)外，其他相關(guān)設(shè)備基本屬于空白，我國(guó)生產(chǎn)企業(yè)秸稈的收購(gòu)價(jià)格在100200元/噸之間，由于不打捆散草運(yùn)輸費(fèi)用較高，農(nóng)民基本沒有利潤(rùn)，因此農(nóng)民積極性不高，造成很多企業(yè)資源嚴(yán)重不足。例如目前我國(guó)正在建設(shè)的秸稈發(fā)電廠遇到的最大問題就是原料供應(yīng)問題。受農(nóng)作物秸稈收獲機(jī)械化程度的制約，目前我國(guó)秸稈的綜合利用受到嚴(yán)重影響。因此，農(nóng)作物秸稈的綜合利用瓶頸是收獲機(jī)械化問題，發(fā)展適合我國(guó)國(guó)情的秸稈收獲機(jī)械是我國(guó)的當(dāng)務(wù)之急?？紤]到發(fā)達(dá)國(guó)家產(chǎn)品價(jià)格較高，并且發(fā)展方向主要以大型機(jī)械為主，靠引進(jìn)設(shè)備解決我國(guó)的秸

5、稈收獲問題是不現(xiàn)實(shí)的，必須發(fā)展適合我國(guó)農(nóng)業(yè)購(gòu)買力和農(nóng)田作業(yè)情況的設(shè)備以滿足生產(chǎn)需要。結(jié)合我國(guó)實(shí)際情況，繼續(xù)發(fā)展與3080馬力拖拉機(jī)相配套的秸桿打捆機(jī)。對(duì)引進(jìn)技術(shù)深入消化吸收，提高產(chǎn)品性能和可靠性。鑒于我國(guó)國(guó)土面積遼闊，種植結(jié)構(gòu)復(fù)雜，應(yīng)該繼續(xù)研發(fā)適合農(nóng)業(yè)要求的各種形式的打捆機(jī)。 研發(fā)過程中遇到的實(shí)際問題，根據(jù)移動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)、形狀、速度、具體零部件等進(jìn)行力學(xué)分析，深入研究。 3研究目標(biāo)本課題的目的是了解和掌握小型秸稈打捆機(jī)行走部分的結(jié)構(gòu)及工作原理，對(duì)移動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)方案的設(shè)計(jì)，對(duì)主要的零件軸，車輪，大小皮帶輪進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對(duì)其他零件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和選型設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的行走裝置能使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，裝配方便

6、，有很好的穩(wěn)定性和牢固程度。裝置能夠適應(yīng)各種較為惡劣的工作場(chǎng)所。簡(jiǎn)單的操作以使方便農(nóng)民朋友能更容易的學(xué)會(huì)。采用液壓開門，相對(duì)運(yùn)動(dòng)面可自行潤(rùn)滑，使用壽命長(zhǎng) 重量輕、體積小、運(yùn)動(dòng)慣性小、反應(yīng)速度快 ，容易維護(hù)等。最終使打捆時(shí)自動(dòng)引繩、自動(dòng)拾取麥草、自動(dòng)打捆、自動(dòng)切繩，并可以通過槽輪大小的調(diào)整，來改變打捆時(shí)的繩圈和捆草密度，使草捆不散、不凌亂。成形后的草捆體積小而緊湊，并且草捆內(nèi)松外緊，透氣性好，便于運(yùn)輸和貯存。對(duì)解決秸稈回收、改善農(nóng)村焚燒秸桿帶來的環(huán)境污染及提高秸草的利用質(zhì)量起到了巨大的推動(dòng)作用。裝卸運(yùn)輸方便、可充分利用運(yùn)輸工具的運(yùn)載能力，一般可提高運(yùn)輸能力2-3倍，可節(jié)約勞動(dòng)力及運(yùn)輸費(fèi)用50%以

7、上，解決了運(yùn)輸過程中因超高、超寬帶來的不安全因素等。合理利用資源，打捆后的麥草可以很好的利用，如加工畜禽飼料、制造纖維板材、生產(chǎn)沼氣及造紙等用途；帶動(dòng)了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，為相關(guān)產(chǎn)業(yè)提供了大量的原材料，從而可以節(jié)約資源，優(yōu)化資源配置，達(dá)到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)文明化。3.1 研究?jī)?nèi)容 首先大量閱讀相關(guān)文獻(xiàn)資料，材料。包括機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、材料加工、液壓傳動(dòng)等，并在網(wǎng)上搜索最新相關(guān)資料，最新出版的著作等。對(duì)比調(diào)查打捆機(jī)的分類及在實(shí)際運(yùn)用中的優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析。針對(duì)其在不同的使用場(chǎng)合和環(huán)境初步確定設(shè)計(jì)方案。通過對(duì)結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步分析，使得結(jié)構(gòu)能夠更加合理化，簡(jiǎn)單化。明確該移動(dòng)裝置的主要組成部分。運(yùn)用在大學(xué)期間所

8、學(xué)到的機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理、機(jī)械工程材料、材料成型。液壓傳動(dòng)，鋼材的分類及特點(diǎn)等相關(guān)知識(shí)對(duì)移動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)及零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算。 設(shè)計(jì)的主要工作：1行走裝置的總體設(shè)計(jì)主要包括：行走裝置設(shè)計(jì)的要求，行走裝置的原理，行走裝置的設(shè)計(jì)構(gòu)思，行走裝置的使用和效果。2行走裝置的零部件設(shè)計(jì)和計(jì)算主要包括：發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)和選擇、帶動(dòng)設(shè)計(jì)和計(jì)算、鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)和計(jì)算、輪組的設(shè)計(jì)和計(jì)算、軸承、大小皮帶輪、皮帶的選擇、輪子的大小、輪胎寬度的選擇等。4 玉米秸稈壓捆機(jī) 圖一為一種玉米秸稈壓捆機(jī)，其特征在于：包含儲(chǔ)料倉（1）和壓縮機(jī)構(gòu)；儲(chǔ)料箱上設(shè)有進(jìn)料口；壓縮機(jī)構(gòu)包含壓縮室（4）、閘板（5）、壓縮板、推板和出口，壓縮室內(nèi)設(shè)有壓

9、縮板和推板。壓縮室設(shè)有出口在落料口的下方，在壓縮式與落料口之間設(shè)有閘門；閘門開啟，粉碎后的秸稈先通過進(jìn)料口進(jìn)入儲(chǔ)料箱，通過落料口進(jìn)入壓縮室，閘門關(guān)閉落料口，壓縮板推動(dòng)壓縮室內(nèi)秸稈，進(jìn)行壓縮成捆，推板將壓縮后的秸稈捆從出口推出；閘板關(guān)閉封閉落料口的同時(shí)，粉碎后的秸稈仍然不停地進(jìn)入儲(chǔ)料箱，并對(duì)記在儲(chǔ)料箱內(nèi)；進(jìn)入下一個(gè)工作循環(huán)，不間斷工作。圖4-1 玉米壓捆機(jī)總體結(jié)構(gòu)圖1儲(chǔ)料箱 2進(jìn)料口 3壓縮室 4閘板 5壓縮板6推板 7出口 8閘板翻轉(zhuǎn)缸 9壓縮缸10推缸 11出料筒 12坼草粉碎機(jī) 13管路 14機(jī)架 15行走輪 16牽引杠17柴油機(jī)18翻轉(zhuǎn)軸4.1 玉米秸稈打捆機(jī)的主要技術(shù)參數(shù) 圖4-2 麥

10、稻秸稈打捆機(jī) 玉米秸稈打捆機(jī)的主要參數(shù)： 配套動(dòng)力 18-50馬力 行走方式 輪式 作業(yè)速度 1-1.5米/s 撿拾幅度 800（毫米） 捆包方式 間斷捆包,手動(dòng)液壓開門 草捆尺寸（直徑*長(zhǎng)度） 500*800（毫米） 外形尺寸（長(zhǎng)*寬*高） 1220*1090*1180 （毫米） 結(jié)構(gòu)重量 496公斤 4.2 驅(qū)動(dòng)方式與工作原理小型打捆機(jī)有兩種驅(qū)動(dòng)：電力驅(qū)動(dòng)和帶傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)電力驅(qū)動(dòng)的傳動(dòng)路線：交流電-發(fā)動(dòng)機(jī)-帶傳動(dòng)-驅(qū)動(dòng)輪帶傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)的傳動(dòng)路線：發(fā)動(dòng)機(jī)-帶傳動(dòng)-減速器-齒輪-行走裝置可行性分析：對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行假設(shè)，分析經(jīng)過資料收集整理以及進(jìn)行實(shí)驗(yàn)確定方案。查手冊(cè)與該設(shè)計(jì)要求行走裝置類型對(duì)其結(jié)構(gòu)合理性進(jìn)

11、行分析，然后根據(jù)自己的設(shè)計(jì)思路進(jìn)行改進(jìn)，使其能更好更快的完成基本功能.預(yù)期結(jié)果：通過對(duì)移動(dòng)裝置的的研究和學(xué)習(xí)，全面掌握行走裝置的基本結(jié)構(gòu)，工作原理和工作特點(diǎn)與其他類似機(jī)械的區(qū)別和原因，針對(duì)現(xiàn)有的設(shè)計(jì)不足提出自己的看法想法與改進(jìn)。繪制行走裝置的主要零部件和裝配圖，進(jìn)行相關(guān)的實(shí)驗(yàn)。完成實(shí)驗(yàn)。取得相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)一步分析改進(jìn)。理想的打捆機(jī)能達(dá)到能自動(dòng)完成對(duì)麥秸、稻秸、苜蓿草及其它牧草的撿拾、壓縮、穿繩、系扣、并將草捆有序置于地面，機(jī)器工作可靠；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，保養(yǎng)方便，作業(yè)效率高。打成的捆形狀規(guī)則、密度高，便于貯存和運(yùn)輸，是秸稈、牧草貯存、運(yùn)輸。體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、操作方便，工作效率高、作業(yè)效率每小時(shí)3-

12、5畝，可尾隨于聯(lián)合收割機(jī)后配使用。5進(jìn)度計(jì)劃第一周 查找相關(guān)的文獻(xiàn)資料，了解秸稈壓捆機(jī)行走部分的結(jié)構(gòu)，原理。查詢國(guó)外的相關(guān)文獻(xiàn)并進(jìn)行翻譯。第二周 對(duì)我國(guó)各類型秸稈壓捆機(jī)的產(chǎn)品，型號(hào)，功能結(jié)構(gòu)，原理進(jìn)行分析，對(duì)行走裝置的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)查并且完成調(diào)研報(bào)告。對(duì)網(wǎng)上的資料搜集擴(kuò)充知識(shí)面。提出自己的設(shè)計(jì)思路并針對(duì)自己的思路進(jìn)行查找資料，完成前期工作。第三周到第十周（1）通過研究分析秸稈壓捆機(jī)的秸稈切碎裝置、輸送裝置，從而了解秸稈的切碎與收集。完成第一步。（2）研究設(shè)計(jì)秸稈壓捆機(jī)的壓縮裝置、打捆裝置、實(shí)現(xiàn)秸稈的打捆成型。（3）了解壓捆機(jī)的清理裝置。（4）針對(duì)所了解的行走裝置提出自己設(shè)計(jì)方案，方案可能有幾個(gè)

13、從中選擇最為簡(jiǎn)單且實(shí)用的行走裝置。5）完成自己構(gòu)想的裝置并完成圖紙。采用仿真實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證是否合理。重點(diǎn)在于實(shí)現(xiàn)打捆和行走裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。第十一周到第十三周 整理完成秸稈壓捆機(jī)行走裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的說明書，包括部件名稱，外形尺寸，主要技術(shù)參數(shù)等相關(guān)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行說明，有效的對(duì)于秸稈壓捆機(jī)行走裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念進(jìn)行解釋。第十四周 對(duì)于畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行答辯。 6參考文獻(xiàn) 1 劉鴻文. 材料力學(xué). 高等教育出版社. 2004. 5 2 王信峰. 宋旭丹. 王震. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè). 2009. 10 3 于永泗. 齊民. 機(jī)械工程材料第七版. 大連: 大連理工出版社. 2007. 2 4 徐謹(jǐn). 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè). 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社. 2000.6 5 孫恒. 陳作模. 機(jī)械原理第六版. 北京: 高等教育出版社.2004.3 6 屈華昌. 塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì). 北京:機(jī)械工業(yè)出版社. 2007.8 7 呂明. 機(jī)械設(shè)計(jì)制造技術(shù)基礎(chǔ). 武漢理工大學(xué)出版社. 2011. 1 8 趙永成. 機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì). 北京中國(guó)鐵道出版社. 2002. 6 9 孫志禮. 機(jī)械設(shè)計(jì). 沈陽:東北大學(xué)出版社. 2000. 9 10 趙永成. 王豐. 李明潁. 湯武初. 機(jī)電傳動(dòng)控制. 中國(guó)計(jì)量出社. 2007.6