小型秸秆粉碎机关键部件的设计

本科毕业设计小型秸秆粉碎机关键部件的设计学院 机械工程学院专业 机械设计制造及其自动化学号 4113010530学生姓名 熊国徽指导老师 刘仕平提交日期 2017 年 5 月 20 日编码 2017-JXSJ专业代码 080202-190诚 信 承 诺 书本人郑重承诺和声明:我承诺在毕业论文撰写过程中遵守学校有关规定,恪守学术规范,此毕业设计中均系本人在指导教师指导下独立完成,没有剽窃、抄袭他人的学术观点、思想和成果,没有篡改研究数据,凡涉及其他作者的观点和材料,均作了注释,如有违规行为发生,我愿承担一切责任,接受学校的处理,并承担相应的法律责任。毕业设计作者签名： 年 月 日 I摘 要随着科技的发展以及对农业现代化的追求，整个国际范围内对如何进行可持续农业发展非常重视。其中秸秆处理是农业生产中一个非常严峻的问题，所以如何进行高效快速的秸秆粉碎是秸秆处理中的一个重要问题。首先分析了秸秆粉碎的基本理论，对秸秆粉碎机组成、性能等进行了分析研究，在此基础上，提出了所研究的新型粉碎机的基本方案。对于秸秆粉碎机关键部件锤片进行了设计，从而能够满足所要求的秸秆粉碎作用，同时构造较为简单。关键词：秸秆;粉碎机;锤片IIABSTRACTWith the development of science and technology and the pursuit of agricultural modernization, it is very important for the sustainable development of agriculture. Straw treatment is a very serious problem in agricultural production, so how to fast and efficient straw crushing is an important problem in straw treatment. The main content of this graduation design is as follows: Firstly, the basic theory of straw crushing is analyzed, and the composition and performance of straw crusher are analyzed and studied. In this paper, the key parts of straw crusher are designed, so as to meet the requirements of straw crushing, at the same time, the structure is simple.Keywords：Straw; Grindere;Gearshift mechanismIII目 录1 引言 .11.1 课题的意义 .11.2 国内外研究现状 .11.2.1 国内研究现状 .11.2.2 国外研究现状 .42 设计理论 .52.1 设计依据 .52.2 产品用途及使用范围 .52.3 关键问题及解决方法 .53 总体方案的选择与设计 .73.1 粉碎机的构造 .73.2 粉碎机工作原理 .74 带的设计及计算 .84.1 配套动力的计算 .84.2 带及带轮的选用 .94.2.1 确定 V 带型号和带轮直径 .94.2.2 确定带轮的基准直径 d .104.2.3 确定 带的中心距 a 和基准长度 L .104.3 验算小带轮上的包角 .1014.4 计算带的根数 Z .114.5 求轴上载荷 .114.6 带轮结构 .115 锤片的设计计算 .135.1 锤片的形状和尺寸 .135.2 锤片数目的确定 .135.3 锤片材料的选择 .145.4 锤片的排列 .146 轴的设计 .156.1 轴的的转速 .156.2 轴的输入功率 .156.3 轴转矩 .156.4 轴直径的初步确定 .15IV6.5 轴的结构设计 .197 主要工作零部件的强度校核 .207.1 锤片的强度校核 .207.2 锤片螺孔处抗剪切强度校核 .217.3 轴的强度校核 .227.3.1 作用在轴上的力的分析 .227.3.2 轴的校核 .227.4 键的校核 .237.5 轴承的寿命计算 .23参考文献 .25致 谢 .26商丘工学院本科毕业设计11 引言1.1 课题的意义 秸秆经过粉碎处理还田之后，由于其独特的纤维结构以及化学成分，能够大大的改善土壤的结构以及元素状态。秸秆含有丰富的纤维素、木质素等，他们的主要组成部分是富碳的物质，而他们同时也是有机肥料的主要组成部分。所以通过秸秆还田能够有效的改善土壤结构同时增加有机肥的含量。当秸秆被粉碎之后，通过旋耕的作用进入土壤，然后通过一段时间的分解，进行矿化作用，形成农作物所须的养分。在分解的过程中，同时进行了腐化作用，使得一些有机化合物通过脱水作用形成了更加复杂的物质或者物体，从而能够从土壤的透气性、吸水性、粘结度等多个方面改善土壤的性能，能够提高土壤的水分、温度、通气等各种性能。同时通过有机物的转换，使得土壤的成分更加丰富复杂多样，更加适应农作物的生产，通过合理的成分分布，能够增加农作物是产量和品质等。秸秆还田工作一般都是出现在作物收获之后，同时为了准备下一茬作用的耕种，所以中间时间较短，并且劳动强度较大。所以为了确保粉碎以及还田的工作需要，提升劳动效率，需要采用机械化操作。而本次毕业设计设计改进小型秸秆粉碎机关键部件，使小型秸秆粉碎机能够实现快速工作、机械化施工、提高效率等。在目前我国大力推广农业机械化现代化的背景下，这是一个非常好的项目。同时由于我国的农业机械化整体水平不高，所以仍然在结构设计、功能、工艺的研究等方面多下功夫。1.2 国内外研究现状 秸秆是作物生产中所必须存在的，是主要的组成部分。同时秸秆也是农业生产和工业生产中的原材料之一，能够广泛应用到饲料、肥料、造纸以及各种原材料。秸秆含有丰富和纤维以及木质碳结构，能够直接利用或者作为原材料应用，是一种丰富的可再生能源。1.2.1 国内研究现状随着我国农业水平的不断提高以及人们生活水平的不断富裕，在农作物的种植中所产生的秸秆主要有三个方面的用途，一是直接进行秸秆还田，经过收获后，所留下的秸秆，一般可以进行整体的还田或者粉碎后在还田的方式。二是可以作为家禽比如牛、羊等动植物的饲料，或者经过储存之后形成沼气进行二次利用。三是作为工业生产的原材料进行应用，比如一些常见的造纸以及手工艺品等，秸秆都是最好的原材料。根据国家农业部的统计，目前我国每年粮食生产中所产生的秸秆总量达到六亿吨，但是实际经过有效处理后应用的仅仅三成作用，就在这三成中，仍然有一大部分没有经过处理直接被应用。这种应用的方式一方面造成了资源的浪费，商丘工学院本科毕业设计2另一方面会造成土壤的污染。其他没有被利用的秸秆则被丢弃或者焚烧掉，浪费的资源同时污染了环境，这和目前所提倡的清洁能源、环境保护等明显不相符。所以通过秸秆还田机解决掉秸秆，是目前解决秸秆应用的一个好途径。提高农作物的秸秆的利用效果，是目前符合农业生产生态的一个趋势。通过更加合理、高效的方法提高秸秆的利用，是实现绿色产业的一个重要途径。因为农业生产中的秸秆问题涉及到整个环境的因素、农业生态、土壤结构等多重问题，目前已经得到了各种的重视，是能否实现农业生产可持续的一个关键方面，所以秸秆的应用是目前一个迫切需要关注的问题，已经成为了资源利用的新亮点。同时基于秸秆的数量庞大，利用价值高，所以前景非常可观。农业的持续化生产已经成为了世界农业主流的发展态势，持续农业的主要思想就是通过保护自然的生态资源，通过技术的调整优化，明确持续的保持和调整土地的成分结构，以确保未来人们的农业生产供养需求。通过对土地的保护，是实现农业持续化生产的一个有利方式。这种可持续的发展包括了农业、土地资源、动物、森林等，通过多方面的综合发展以及协调提升，能够有效的减轻土地的破坏以及退化，通过适当的技术以及经济上的调整，确保土地资源的优良发展。同时由于农业生产是存在于大自然间的，所以他的问题也涉及到了水资源、环境保护、土壤等综合因素，但是土地作为自然的最基本要素和农业生产的根本条件，它的可持续利用是永远的核心关键。在我国的农业生产中，由于人口较多以及基本政策的原因，目前仍然是采用单一的耕种方式，这种长时间的耕作方式，导致土壤形成了一个较硬的结构，同时为了追求产量以及收益，对有机肥的应用受到了限制，取而代之的是农药化肥等，从而造成了土地环境的污染，导致土地的有机物含量逐渐降低，对农业的可持续发展以及绿色生态要求明显背道而驰，这种情况如果不能得到遏制，将会对农业生产带来交坏的深渊影响。所以通过秸秆还田作为一个突破口，大力推广有机肥料，节省了成本，提高了土地的成分，是一个好的开端。对于通过机械设备实现秸秆还田，主要设计的内容有秸秆的粉碎还田，整个作物秸秆的还田、以及对农作物根茎的粉碎还田等。对秸秆直接粉碎还田是利用机械的力量，将仍然矗立在生产田中的秸秆进行收割、粉碎抛送等一系列的动作完成后，利用翻犁的作用，将秸秆埋入到土地中，这种矗立的方法较为简单，同时由于秸秆已经经过了各种粉碎的处理，所以适用的土壤的范围较广，秸秆化解的时间也很短，利用率较高，对农作物的生产的帮助性显著提高。整个秸秆还田的方法就是将收获后仍然矗立在天地间的秸秆，直接利用特殊的犁推导，然后通过重型翻犁埋入土地中，这种方式作业效率较高，能够实现更深层次的对土壤结构的调整。目前这一技术在一些大型农场已经得到了推广应用。整个秸秆覆盖处理的方法就是利用一个覆盖机，将粮食收获后残留的秸秆，利用覆盖机按照一定的规律推导覆盖，能够同时商丘工学院本科毕业设计3起到秸秆还田和土地保水的双重作用，目前这种方法对于一些干旱地区的应用较为多，同时这种直接推到的方式减少了粉碎的工序，能够较长时间的保持秸秆内部的水分，对土地环境的保护是一个好处。秸秆根茎粉碎还田的方式是对于已经没有秸秆的作物，由于根茎一般都在地下，所以就利用特殊的专用机械把根茎在地下直接进行粉碎和撒播到土壤中，是一些自动化水平较高的机械操作方式。这种方式对于根茎的粉碎处理比较彻底。目前秸秆还田机械的种类有很多种样式，不同的秸秆由于配套所使用的机械等各不相同，所以机械的种类也不一样。对于秸秆还田技术来说，主要的还是秸秆旋耕机、甩刀结构的粉碎机、铧犁结构的覆盖机，以及能够深耕的秸秆抛洒等多种设备。其中最为常见的是秸秆还田旋耕机，因为它的结构和一般的旋耕机较为类似，并且旋转的方式都是反转运动，通过粉碎刀的运动方向和工作方向的不同，能够确保在工作的时候对土壤进行深入的切割和翻起来更换，这样整个工作过程中设备受力较为均匀，不会出现旋耕不到的现象。同时作业后留下的土地也较为平整，在工作中能够实现多种功能一起完成的目的，比如秸秆还田、旋耕土、掩埋等多种方式，作业深度较大，质量较高。另外一个甩刀结构的灭茬机主题结构和横式的旋耕机有点类似，工作的主要零部件是甩刀，其通过一组活动的铰链接实现传动的目的。甩刀式结构在工作的时候，它的旋转方式和整体运行的方式是相反的，这样能够把粉碎后的秸秆进行抛洒，然后利用旋转的惯性力打碎整个表面土层和根茎。安装有覆盖装置的深耕铧犁，是在主体的基础之上，安装了一个覆盖器，在突然没有犁翻之前，利用覆盖器先把秸秆推到，然后利用铧犁把残留在外面的秸秆犁入铧犁的根部，后续所产生的翻土将会把其掩埋，使得秸秆能够直接在土中还田，从而实现了工作的目的。高价的深耕犁能够直接将秸秆整个的进行深埋，它的工作原理充分利用了高架犁的特点，利用悬挂的高架犁，对仍然矗立在田地里的肌酐进行压倒，在还没有反弹的时候被深耕犁所犁起的土直接掩埋了，这样能够将整颗的秸秆都埋在土地中，能够实现整个秸秆的还田，使用工作效率较高。利用机械化操作实现秸秆的还田，既能够减少对土壤肥料的施加，提高了土壤的影响成分，同时又能够不造成环境污染，提高了产量。但是目前我国的秸秆不论是直接还田处理还是后期的秸秆处理所普及的程度以及产品的开发力度都是不能满足使用需求的，主要原因有两个。一方面是由于专业的对各种秸秆的分析研究的理论知识仍然不够完善，设计的针对性不强，对其工作的参数、动力性能以及结构设计等理论和实际结合的并不紧密。另一方面，秸秆的处理产品较少，应用普及范围小，对农作物的生产短时间内看不到效益，所以动力不足。所以大力推广秸秆粉碎并开发秸秆的后期利用为题是整个项目的关键所造。在目前应用的过程中，由于占用生产成本较高，所以对这种机械形成的还田接收程度都比较低，同时对秸秆还田商丘工学院本科毕业设计4后所产生的作用以及对土壤的影响也不是短时间能够看到的，同时对环境生态的保护意识不高，主体思想还停留在能否快速直接的产生经济效益。同时现有的秸秆还田设备以及技术经过工作后所产生的粉碎效果并不是太理想，常见的问题有秸秆粉碎不彻底、土地表面有碎渣，秸秆无法被彻底覆盖等，这些现象导致的直接后果就是在后续的播种过程中，导致排种器播种遇到困难，或者种子种植不够深等特点，直接阻碍了下一季作物的种植。或者为了避免这种情况的出现，秸秆还田作业以后，还需要进行后续的深耕或者配套的施工。这样需要投入更大的资金。