小型便携式割灌机设计论文[带图纸].doc

南京林业大学本科毕业设计题目：小型便携式割灌机设计学院：南方学院专业：机械设计制造及其自动化学号：学生姓名：指导教师：职称：讲师二O一三年五月南京林业大学本科毕业设计说明书小型便携式割灌机设计摘要割灌机作为营林机械的一种，用于林地清理、幼林抚育、次生林改造和森林抚育采伐等割除灌木、杂草、修枝、伐小径木、割竹等作业。我国灌木树种资源极为丰富，近几年来，为了防风固沙、保持水土、改善生态系统、维持生态系统、维持生态平衡，正在持续大面积种植灌木，仅内蒙古鄂尔多斯市就有沙生灌木1200多万亩，我国西部地区沙生灌木资源也非常丰富且集中。根据沙生灌木的生物学特性，每35年就需进行平茬，平茬后生长加快，萌发力加强，具有复壮作用。平茬收割时若手工劳作，其劳动强度大且生产效率低，因此，为了提高生产效率，割灌机必不可少。而本次设计的小型便携式割灌机就是割灌机中一种简便、快捷的机具。割灌机能切割直径4cm以内的多种林木杂草；应尽可能小型便携，以方便在地区崎岖，起伏不定的山林地带操作，灵活工作；动力装置应符合国标要求；长期在恶劣的噪声环境中工作会导致职业性耳聋,并且在4KHz附近容易产生听力损伤，这是职业性耳聋的特点，所以割灌机工作是应尽量防止噪声过大，并使用消音器；要尽量减小割灌机把手的振动；工作部分采用尼龙丝、圆锯片等做为切割部件。关键词：割灌机；小型；便携。南京林业大学本科毕业设计说明书DesignofSmallportablebrushcutterAbstractOneofthebrushcutterasaforestrymachinery,usedinforestlandclearing,youngforesttending,Secondaryforesttransformationandforesttendingcutting,etc.Resectshrubsandweeds,trimmingandcuttingpathcutwood,bambooandtheotherworks.ShrubspeciesresourcesareveryabundantinChina,inrecentyears,inordertopreventtheland,conservewaterandsoil,improvetheecologicalsystem,maintainecologicalbalance,weareplantinglargeareaofshrubs,onlytheInnerMongoliaErdosCityhasabout12000000muofsandyshrub,shrubresourcesinwesternregionofChinaisalsoveryrichandconcentrated.Accordingtothebiologicalcharacteristicsofshrub,itwillaccelerategrowth,strengthsproutandhastheeffectofrejuvenationafterstubbleforevery35years.Whenyouareharvesting,manuallaborisintensityandlowproductionefficiency,soinordertoimprovetheproductionefficiency，brushcutterisindispensable.Thedesignofthesmallportablebrushcutterisaneasyandfastmachineofthebrushcutter.Brushcuttingdiameter4cmfunctionwithinavarietyoftreesandweeds.Itshouldbeassmallandlight,inordertofacilitatetheruggedterrainundulatingforestzoneoperation,flexibleworking.PowerunitshallcomplywiththerequirementsofGB.Longinharshnoiseenvironmentscancauseoccupationaldeafness,andinthevicinityof4KHpronehearingloss,whichisthecharacteristicsofoccupationaldeafness,sobrushcutterwork,itshouldtrytopreventexcessivenoise,andusethesilencer.Tominimizevibrationhandlebrushcutter,workpartadoptsnylonyarn,suchasacircularsawbladecuttingparts.Keywords:brushcutter；small；portable南京林业大学本科毕业设计说明书目录第一章绪论.11.1引言.11.2国外小型便携式割灌机发展概况.11.3国内小型便携式割灌机发展概况.41.4本文研究的目的及意义.6第二章小型便携式割灌机的设计方案.72.1小型便携式割灌机的比较和选择.72.2小型便携式割灌机的组成及工作原理.8第三章小型便携式割灌机的机构设计.103.1发动机的选择.103.2离合器的设计选择.103.3传动轴的设计.163.4减速器的设计计算.183.5小型便携式割灌机工作头的设计.253.6小型便携式割灌机把手的设计.263.7背架、后盖及机架的设计.273.8小型便携式割灌机的减振降噪措施.29第四章小型便携式割灌机的计算校核.30第五章总结和展望.345.1总结.345.2展望.34南京林业大学本科毕业设计说明书致谢.35参考文献.36附录.37南京林业大学本科毕业设计说明书第1页共42页第一章绪论1.1引言抚育间伐是我国林业发展的一项重要工作,所谓抚育间伐,即在未成熟的林分中定期而重复地砍伐部分林木,为保留的林木创造良好的生长环境,促使其生长发育,一般自幼林郁闭开始到成林主伐前的用材要进行34次抚育间伐,据统计,我国林分总面积的70%(约80万hm2)是中幼林,其中约80%的中幼林未及时进行抚育,亟待抚育的约53万hm2。目前我国中幼林抚育间伐作业只有少量利用机械,大部分还靠手工作业(大斧子、弯把锯伐木),其劳动强度大,生产效率低,已不能适应抚育生产的要求1。随着国家对环保意识的进一步加强,特别是1998年长江等流域的特大洪水,给世人敲响了警钟,我国政府出台了一系列保护生态环境的政策,禁伐天然林,严格控制砍伐人工林。林业产品结构发生了重大变化,伐木工人变成了营林工人,使得林业部门对林业机械的需求也发生了重大变化2；伐木机械需求量急剧减少,以油锯为例,1997年全国油锯销量在415万台左右,1998年下降至315万台,预计1999年至多215万台,因而营林机械必将有很大的增加。我国灌木树种资源极为丰富,灌木林不仅是重要的生态林,而且是经济效益很高的商品林3。灌木具有耐干旱、抗风沙、天然更新快、萌发能力强和根系发达等特点,是我国造林绿化的重要树种,也是西北地区防沙治沙和一些特殊自然地理区植被建设的重要森林群落。同时,灌木林还是重要的薪炭林、饲料林、工业原料林和景观观赏林,在林业生产和经营中具有不可替代的地位。大力发展灌木林,充分发挥灌木林在生态建设、生态安全、生态文明中的突出优势,已经成为经济和社会可持续发展的迫切需要4。近几年来,为了防风固沙、保持水土、改善生态系统、维持生态平衡,正在持续大面积种植灌木,仅内蒙古鄂尔多斯市就有沙生灌木1200多万亩,我国西部地区沙生灌木资源也非常丰富且集中。根据沙生灌木的生物学特性,每35年就需进行平茬,平茬后生长加快,萌发力加强,具有复壮作用1。平茬收割时若手工劳作,其劳动强度大且生产效率低,因此，为了提高生产效率，割灌机必不可少。1.2国外小型便携式割灌机发展概况国外对割灌机的开发研究较早,起点高、水平亦较高,广泛采用现代科技成果,如工程塑料、CDI无触点电子点火等,整机重量轻、功率大、使用操作灵巧,并形成了系列产品。南京林业大学本科毕业设计说明书第2页共42页以德国STIHL公司、SOLO公司为代表的厂家,其产品动力排量从22CC到56.5CC，功率从0.6kw到2.8kw。以日本为例，日本生产的割灌机型号很多,其中Xenoah杰纳亚割灌机有轻、中和重型三种5。轻型有QT20和BCF01,中型的有BCD20、BCD29、FBC12、FBC22、FBC24、FBC26、FBC26和FBC28,重型的只有FBC336。其中,工作部分使用尼龙除草丝、圆锯片和除草刀盘,可用于不同高度枝条的收割。1993年日本研制成功了割灌带宽90cm、且能自动调平驾驶座椅的坡地用自行式割灌机。前苏联生产的Cekop-3型割灌机可用于幼林的抚育、灌木的采伐和割草等。割灌机主要由发动机、传动部分和锯木圆锯片组成。工作时操作人员可将割灌机背在肩上,用右手操作机器,左手扶着锯切的树木7。前苏联制造的MNC大型除灌机装在白俄罗斯型拖拉机上,前部为压灌部分,后部为割灌切碎部分。机器前进时,压灌部分先将灌木压弯压挤在一起,再由割灌装置自根茎处切断,最后由切碎装置将割下的灌木切碎并撒抛在地上,该机可用于大面积的除灌作业。加拿大Windsor公司最近也生产了一种Enso除灌机,它在割灌装置后面加装了除草剂喷洒装置,能同时进行机械和化学抚育,可大大节省化学药剂的喷洒量8。此外,中小型的灌木收割机还有瑞典制造的帕尔特内尔B173和胡斯克法尔纳165R割灌机,后者还带有可以更换的尼龙除草丝转盘。德国制造的FS200AV割灌机上还配有减振装置3。德国制造的克拉马尔除灌机悬挂在四轮驱动拖拉机的前方。机器前进时,旋切刀便将前面的灌木切成碎块。英国制造的大型灌木切割机有萨布列除灌机、12型灌木切碎机、横轴甩锤式除灌机和水平甩锤式除灌机。萨布列除灌机的除灌锯片装在向前伸出的悬臂上,为了保持机器的平衡后部装有配重；锯切部分可以根据需要更换,这种除灌机可锯断直径420英寸的树木。20世纪90年代,这些先进国家的灌木收割机械陆续进入我国种植基地。国外先进的灌木收割机械技术比较完善,机具品种齐全,性能可靠,但价格昂贵。目前,欧美各国几乎所有的农机公司都生产灌木收割机械且已形成系列化,能满足各种收割作业的需要9。其主要结构、技术性能指标至今没有大的变化,只是在操作舒适性和电子计算机应用方面有所改进。如图1所示，是德国生产的产品型号FS-120的割灌机南京林业大学本科毕业设计说明书第3页共42页图1FS120型便携式割灌机如图2所示，是日本小松背负式割灌机图2日本本田GX-35背负式割灌机如图3所示，是日本生产的自走式割灌机：本田GXV160割灌机，发动机采用顶尖的OHV技术，大大改善空气、燃料和温度的控制，在输出达5.5匹的马力之同时，省油20%30%,比一般草坪机所采用的侧置式气门发动机更省油达50%。图3本田GXV160割灌机南京林业大学本科毕业设计说明书第4页共42页1.3国内小型便携式割灌机发展概况我国割灌机的开发、研究起步于20世纪60年代,目前国内生产厂家仍较少,而且产品质量大,性能落后,品种单一,规格少,不能形成系列产品,无法满足各种用户需求10。1992年原国家林业部下达给黑龙江省木材采运研究所“山地清林机的研制”项目,目的在于研制一种重、中型可提高割灌效率与质量的割灌木设备。2G-200型悬挂式割灌机是“山地清林机的研制”项目的阶段性成果,该机主要是为适应营造短周期工业用材林以及人工速生丰产林发展的需要,它是以J-50履带拖拉机为动力,在拖拉机前悬挂具有仿行特点的多圆锯片的中型割灌木设备。辽宁省法库县农机推广站对东风-2型小麦收割机进行了设计改造。由于小麦种植量少,设备使用时间短,该机每年绝大部分时间处于闲置状态,对其设计改造后可收获苜蓿。其主要以东风-2型收割机的主机为动力和行走平台,通过重新设计割台、铺放装置和传动连接装置,改造成9GY-2.3型牧草收割机,达到了收割苜蓿的要求。只要更换割台就可以进行小麦的收割作业。此项研发缩短了苜蓿收割机的研制周期,降低了设计和制造成本,实现了一机多用。山西省广灵县新特服务部研制成功了柠条收割机和麻黄收割机。其主要用途有柠条类丛林灌木的平茬、收割；桑树、茶树更新换代的平茬；冬青、草坪等园林绿化的草和灌木植物的修整；草原牧草(如红柳、沙柳、花棒、踏郎、紫花苜蓿、沙打旺、草木栖、柠条和篙籽等)的收割。福建省林科所研制成功的2GB-081型背负式割灌机具有质量轻、振动小、适应性强、用途广、易于综合配套等特点,非常适合广大农村多种经营使用。广西柳州索罗小型动力机厂1999年研发的3GC-1.5割灌机,主要性能指标具有国内先进水平。该割灌机已在东北林区、各地公园、机关和厂矿等广泛应用。此外,该机还可用于收割南方水稻,深受农民的欢迎。从以上可以看出，我国林木收获