發(fā)酵臥床料翻耙機(jī)的設(shè)計

發(fā)酵臥床料翻耙機(jī)的設(shè)計

中國的水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)從傳統(tǒng)的分散和單一的水產(chǎn)養(yǎng)殖模式轉(zhuǎn)變?yōu)閷I(yè)化、規(guī)?；?、現(xiàn)代一體化的水產(chǎn)養(yǎng)殖模式。而發(fā)酵床養(yǎng)豬技術(shù)是一種零排放、無污染的有機(jī)農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖技術(shù),該技術(shù)的發(fā)酵床是建在專門的豬舍里,需要在豬舍內(nèi)建立一種特殊床———發(fā)酵床,而發(fā)酵床養(yǎng)殖是利用空氣對流和太陽高度角原理對豬舍進(jìn)行通風(fēng)換氣、防暑降溫,然后在發(fā)酵床上填入木屑和谷殼,豬就生活在這有機(jī)墊料上面。這種養(yǎng)殖與一般家庭養(yǎng)殖不同,發(fā)酵床養(yǎng)殖的小豬,其排泄物直接被有機(jī)墊料中的微生物降解、消化,不需要人工對豬的排泄物進(jìn)行處理,從而達(dá)到零的排放。由于小豬的生活習(xí)性,墊料需要定期翻松,調(diào)節(jié)墊料固、液、氣態(tài)的比例,否則就會導(dǎo)致糞便不能分解、發(fā)酵床潮濕長蟲,疾病頻發(fā)甚至死豬等情況的發(fā)生。本文設(shè)計的翻耙機(jī)可以根據(jù)發(fā)酵床實際情況對墊料進(jìn)行深松作業(yè),工作過程中可以有效的疏松墊料,改善墊料透氣性能,從而降低病原菌的數(shù)量、比例及危害程度,給小豬提供一個良好的環(huán)境和足夠的運動空間,保證豬的健康。因此需要設(shè)計改進(jìn)墊料翻耙機(jī),節(jié)省人力并提高小豬健康指數(shù)及飼養(yǎng)效率。1墊料翻掃機(jī)設(shè)備設(shè)計墊料翻耙機(jī)是由電機(jī)提供的動力驅(qū)動刀輥旋轉(zhuǎn),對墊料進(jìn)行耕、耙的機(jī)械設(shè)備。墊料翻耙機(jī)具有粉碎、疏松墊料,耕后墊床平整松軟、節(jié)省人力等優(yōu)點。本文設(shè)計的墊料翻耙機(jī)由扶手把、聯(lián)接杠、電動機(jī)、支撐腳、旋耕刀等組成。結(jié)構(gòu)原理圖如圖(1)示。2三組分機(jī)的設(shè)計理念2.1確定耕幅的關(guān)系式在設(shè)計翻耙機(jī)時,一般采取輕、小、簡、廉、牢的原則。翻耙機(jī)的外廓尺寸長、寬、高的確定因素有功率及使用條件。而耕幅可以根據(jù)經(jīng)驗使用如下關(guān)系式確定:式中:B—墊料翻耙機(jī)的幅寬(m);P—電機(jī)的功率(kW)。通過上面公式及確定的電機(jī)功率代入P=2kW進(jìn)行計算,并且對計算得到的數(shù)值取整,可得耕幅B=400mm。2.2翻微生物的重量及重心根據(jù)發(fā)酵墊料養(yǎng)殖場地的特點,設(shè)計翻耙機(jī)的結(jié)構(gòu)應(yīng)簡單,重量盡可能的輕,因為這些因素直接影響操作者的勞動強(qiáng)度、效率及機(jī)組的穩(wěn)定性。設(shè)計的翻耙機(jī)重量及重心是根據(jù)經(jīng)驗和科學(xué)的方法確定。翻耙機(jī)的重量主要集中在電機(jī)和刀輥上,我們是根據(jù)市場及其功能選定電機(jī)和刀輥材料及結(jié)構(gòu)的;重心是借助懸吊法實驗的,在實驗時選擇三個平面位置的旋轉(zhuǎn)確定重心,實驗的目的是使操縱者在操作時作用在扶手把上的操縱力可以自由控制且不費力。重心的確定我們還用了振動實驗及運用模擬分析軟件進(jìn)行分析,得到重心的位置與懸吊實驗進(jìn)行對比,從而優(yōu)化整體結(jié)構(gòu)設(shè)計,使翻耙機(jī)在工作時節(jié)省人力,使操縱者獲得輕松的操作。2.3不超過定額牽引由于翻耙機(jī)是在一個特殊的墊料床上工作,既要考慮作業(yè)效率,也要考慮操縱者勞動的強(qiáng)度,設(shè)計時盡量在驅(qū)動旋轉(zhuǎn)工作時的功率不超過額定牽引力。本文通過現(xiàn)場考察及理論計算,根據(jù)翻耙機(jī)的工作原理,其原理是電機(jī)輸出的功率轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)速后通過一對錐齒輪減速帶動刀輥旋轉(zhuǎn),從而帶動旋耕刀旋轉(zhuǎn),這個轉(zhuǎn)速就是設(shè)計的關(guān)鍵,在參考了相關(guān)數(shù)據(jù)及理論計算后,我們選擇的是功率為2kW的電機(jī),通過變速后刀輥轉(zhuǎn)速可以達(dá)到150r/min,這刀輥轉(zhuǎn)速與人工操作相配備,工作效率高并且疏松墊料性能好。2.4翻非松刀的設(shè)計旋耕刀輥由多把旋耕刀片在刀軸上按照一定的順序?qū)ΨQ排列而成,是墊料翻耙機(jī)的主要工作組成部件之一。而刀輥有多把刀組成,旋耕刀一般由正切面、側(cè)切面、過渡面三部分組成,為了使翻耙機(jī)在工作時,受到的阻力小,墊料翻耙均勻,避免堵塞等現(xiàn)象。因此設(shè)計時要根據(jù)翻耙機(jī)的運動特征及墊料的特點,本文由于墊料的特性及要求可知,旋耕刀的受力作用不大,但要求在工作時使墊料翻耙疏松,故設(shè)計旋耕刀時采用L型鈍刀。設(shè)計翻耙機(jī)的目的是翻耙和疏松墊料,滿足這一要求的還可以提高刀輥轉(zhuǎn)速及刀的密度,由翻耙機(jī)的外形、操作安全性及工藝要求等分析,可增加刀片的密度,但刀片的密度要適中,以防刀片太密產(chǎn)生負(fù)面影響,本文設(shè)計一列由四個刀片錯開刀的方向按中心線成對稱分布的刀片,并且旋轉(zhuǎn)刀組按電機(jī)軸中心線成對稱排列,這樣對功率消耗、機(jī)組平衡性、刀輥受力均勻減少波動幅度及作業(yè)質(zhì)量達(dá)到最佳狀態(tài)。利用PRO/E設(shè)計的旋耕刀的圖形如圖2示。在刀片的設(shè)計中,為了考慮安裝、固定及穩(wěn)定性,因此在設(shè)計的刀片上加工兩個安裝孔,設(shè)計完刀片之后需要安裝,因此還需要設(shè)計刀盤,其外形如圖3示。在PRO/E中,通過放置操作中的面面對齊、中心重合可以把設(shè)計好的刀片和刀盤組裝在一起,但在PRO/E中沒有考慮安裝及工藝情況,現(xiàn)實中需要考慮工藝及安裝情況,設(shè)計好的刀盤和刀片的組合圖如圖4示。組合好的刀片組是通過一定的順序排列聯(lián)接在刀輥軸上。刀輥軸是軸的一種,根據(jù)軸的特點,我們可以把刀輥軸設(shè)計成空心和實心兩種,因此設(shè)計刀輥軸也是裝備和工藝的關(guān)鍵,本文根據(jù)翻耙機(jī)的特點及工作受力情況,設(shè)計的刀輥軸為空心,并且內(nèi)、外徑分布為32mm、40mm,長度由幅寬確定。2.5旋轉(zhuǎn)運動軌跡翻耙機(jī)在作業(yè)時,旋耕刀上各點的運動軌跡均為余擺線。根據(jù)旋轉(zhuǎn)運動的特點,其運動軌跡可用方程式表示為:式中:ν—耕耙機(jī)前進(jìn)速度(m/s);r—各點到刀輥中心線距離(mm);z—下沉深度(mm)。2.6撐腳塑料板、接頭桿墊料翻耙機(jī)輔助部分主要由扶手桿、支撐腳塑料板、聯(lián)接桿等組成,其中塑料板是用來安裝電機(jī)和防止墊料飛濺,起到安全保護(hù)作用及改善勞動條件等。3零排放養(yǎng)殖原理本文是通過翻耙機(jī)的原理和功用進(jìn)行設(shè)計和改進(jìn)的,設(shè)計時采用三維軟件PRO/E繪制零部