BYD-1水草收割船切割装置设计(毕业论文+全套CAD图纸)(答辩通过)

下载文档就送全套 CAD 图纸，扣扣 414951605 毕业设计说明书 题 目： BYD-1 水草收割船切割装置设计 院 系： 工程技术系 专 业： 机械设计制造及其自动化 学生姓名： 何俊达 学 号： 05208309 指导教师： 王泽河 职 称： 教授 课题性质： 设计 论文 课题来源： 科研 教学 生产 其它 2012年 3 月 15日 下载文档就送全套 CAD 图纸，扣扣 414951605 摘 要 本文阐述了设计 BYS-1水草收割船的背景和需求；阐述了国内外水草收割机的研究现状，切割装置的几种分类、对比，并选择出了适合的类型；并对收割对象水草的特性进行了研究和分析，介绍了水草对收割机的机械性能要求，确定了切割装置的切割速度的范围，和其材料的选择；对 BYD-1 水草收割船切割器的主要构成做了描述，还对水草收割机的切割特点做了介绍；分析了并选用了收割装置的种类，并对往复式切割器影响切割质量的因素分析。 结果表明，所设计的 BYD-1 水草收割船的切割装置具有适应性强，切割效率高，漏割率低适合在水中长时间工作 ，并保持切割装置的稳定性，能够达到清除泛滥的水草，进化水质的目的。 关键字 ： BYS-1 水草收割船； 切割装置。 下载文档就送全套 CAD 图纸，扣扣 414951605 Abstract This paper describes the background and needs of the design BYS-1 plants harvest the ship； described the status of domestic and foreign plants harvesters cutting device several classification, comparison, and select the appropriate type； and harvest characteristics of the object plants carried out research and analysis, and describes the mechanical performance requirements of the plants on the harvester to determine the cutting device cutting speed range, and the choice of materials； BYD-1 plants harvested boat cutting the main components are described, but also harvester cutting characteristics of the plants introduced； analysis and selection of the types of harvesting device, and reciprocating cutter cutting the quality of factor analysis. The results show that designed by BYD-1 plants harvested vessel cutting device adaptable, high cutting efficiency, low leakage cut suitable for long working hours in the water, and maintain the stability of the cutting device can achieve clear the proliferation of aquatic plants, the evolutionary purpose of water quality. Keywords: BYS-1 plants harvesting vessels； cutting device。 下载文档就送全套 CAD 图纸，扣扣 414951605 目 录 1 绪论 . 4 1.1 国内外水草收割机研究情况 . 8 1.2 BYD-1 水草收割船的意义和目的 . 9 1.3 BYD-1 水草收割船切割装置的分类 .10 1.4 BYD-1 水草收割船切割装置在船体上的位置 .10 1.5BYD-1 水草收割船的工作对象 . 11 2 水草的特点和对收割机的要求 . 11 2.1 水草的基本特性和分类 . 11 2.2 水草对收割机的机械性能要求 . 11 3 提出问题 .12 4 BYD-1 水草收割船切割装置的主要设计 .12 4.1 BYD-1 水草收割船切割器设计的切割特点 .12 4.2 BYD-1 水草收割船切割器的主要构造 .12 4.3 BYD-1 水草收割船切割器的类型 .14 4.4 往复式切割器影响切割质量的因素分析 .15 4.5 切割器部件的可行误差 .16 5 总结 .16 下载文档就送全套 CAD 图纸，扣扣 414951605 1 绪论 生态环境是社会均不发展的基础，是人类生存发展的必要条件。如何保护好生态环境、实现可持续发展是我们中国乃至全世界共同关注的重要问题。它不仅关系到当今人类文明社会的发展还影响到我们子孙后代未来的生活。 下载文档就送全套 CAD 图纸，扣扣 414951605 下载文档就送全套 CAD 图纸，扣扣 414951605 下载文档就送全套 CAD 图纸，扣扣 414951605 下载文档就送全套 CAD 图纸，扣扣 414951605 1992 年中国政府在联合国召开的世界环发大会上签署了条约并且表示会加强对生态环境的保护，并且实现可持续发展。着表明中国政府在推进社会主义中国化建设的进程中把对生态环境的保护列入基础建设的首位。它对于我国建设特色社会主义经济和社会可持续发展有着重大的意义和不可替换的作用。保护生态环境是中华名族做的一 项功德无量的事业对我国未来的发展有着重大的意义。 水资源是自然生态系统重要的组成部分，在人类的文明发展中扮演着重要的角色。随着人类的文明高速的经济发展、以及人口爆炸性的增长，如今人类对水资源的需求增加，特别是工业对水资源利用的不合理造成了对湖泊江河海洋的污染，导致了对水资源乃至生态资源平衡的破坏，进而导致水中氮、磷等营养盐的含量越来越高，引起各种藻类和大型水生植物的大量生长，从而破坏了水资源的生态平衡。 世界上对水体富营养化问题的提出始于十九世纪，随着社会的发展以 及人类对生态环境的破坏，人类在这一问题上 的研究和治理越来越重视，特别是二十世纪的六十年代，随着生态学的发展，工业发达的国家开始对这一问题，引起了高度重视。通过制定法律来控制人类的行为，同时在科技上开始研究治理技术和防治措施，取得了明显的效果。 水富营养化的解决方法主要有三种：第一、控制氮磷营养盐的注入量 。第二 、生物工程治理方式。 第三、采用机械收割的方式获取水草。通过长时间的实验研究发现第三种方法对水富营养化的抑制效果最明显。 1.1 国内外水草收割机研究情况 对于水草收割机器的研制，国外起步比较早，早在 50年代荷兰等国家就开始使用专门 的机械进行河道的清淤除草作业。荷兰在 1958年 IHC CO Konljn机械厂研制出 H系列两栖式挖泥船共 6种机型，随后又相继开发出 M 系列、 s系列和 FB系列等多种清淤机械；随后下载文档就送全套 CAD 图纸，扣扣 414951605 HERDER公司也开始研制各种机型的河道除草机。起初他们一般是把切割器安装在液压挖掘机或农用拖拉机上，把沟渠、河道内的蒲草、杂草切割后捞起放于岸边，其整机需停在岸边或沿岸边行驶进行作业，这就是陆用割草机。由于陆用割草机的使用范围有较大限制，河道、沟渠旁常揎有树木，无法停机，远离岸边的水草又无法切割到，因此研制一种能在河道中航行的水中割 草机应运而生。 60年代，英国的 Rolbe公司开发出 Oibeaux系列水中割草机，英国的 John wider(工程 )公司也开发出自己的系列产品。这些产品至今还在世界各地广泛使用。 对于国内一些相关企业及研究机构进入该领域，并且取得了一定的研究成果，如宁波农业机械研究所、桂林象山农机厂、绍兴县农林管理总部联合研究的 WH1800型河道清草机，北京市水利局联合数家单位共同开发的的 SGY-2.5型水 草收割机，上海电器集团现代化装备有限公司新液压长研究开发的 GC2230型号河道割草保洁船以及 GC2000型小型河道割 草作业机械。 经历半个世纪的发展历程，水草收割机的设计，由开始的岸边切割水草作业，水中水草作业，水中收割水草作业，到现在的水中切割、收获、后续处理一体化作业模式，功能日益完善，而且经过长时间的摸索和经验积累，其工作模式也发生了很大的改变。其主要是朝着小型化、智慧化方向发展。 1.2 BYD-1 水草收割船 的意义和目的 水草在日常生活中有诸多的作用和价值，例如养殖、生态和景观等有重要的价值体现，吸引着人们大量种植。但由于种植量过大，同时缺乏相应的管理措施，导致人工种植的水草一度发展到过剩的状态。为了保持水域的生态平衡，需要在景观水域中大量种植水草，但是在每年的高温时节，水草生长非常迅速，必须及时进行收割清理，否则会对水质造成二次污染。目前，水草治理方法主要有化学清除法和物理收割法。化学清除法会引起水质污染，破坏生态环境，并对其他生物的生存造成很大影响。所以，人们大都采用更为环保的物理收割法来治理水草。但由于人工收割效率低下 ，往往打捞的速度跟不上水草生长的速度，因而机械收割就成为理想的水草治理方式。 目前，市场上一般的水草收割机多是机械控制的，动力来源复杂，难以实现收割船的简单，智能，据此现状，设计一种结构紧凑，机构传动平稳，效率高，机身全部动力来源为液压，液压控制液压系统控制船的行走、割台的升降以及输送装置的运动的水草收割船。这种新型的水草收割船可在水下实现切割，回收，传送一体化连续作业方式，能够达到清除多余的水草的目的，充分体现简便化。 下载文档就送全套 CAD 图纸，扣扣 414951605 1.3 BYD-1 水草收割船切割装置的分类 （ 1）往复式（图 1-1）。切割器的主要 构造 为两 把刀片，并且至少有一把作往复直 线运动 ，与另一刀片形成相 对 切割。 该 种 结 构的优 点 是可以 选择 合适的刀具 参数来 适 应 不同的 环 境。整 个 切割器是一 个 整体，只需一 个动 力端即可，容易 实现 同步工作；缺 点 是 对 刀具材料和刀具安 装 精度要求高， 维 修不方便。 图 1-1 往复式切割器 （ 2）旋 转 式。 这 种切割器的主要构造 为 旋 转轴 的中心固定三四 个 刀片，工作的 时 候，刀片 绕轴 旋 转 ，不 断 切割水草。 这 种刀具的主要优 点 是多把刀具 组装 而成，便于 维 修，缺点 是 滚 刀的 传动轴 必 须 安 装 成偏心的形式，并且必 须 在水中工作，因此， 对滚 刀的 动 力 传输 以及密封的要求比 较 高。本次 设计选 用往复式切割器。 1.4 BYD-1 水草收割船切割装置在船体上的位置 （ 1）前置式：切割器安装在船体的前端。它的优点是能够实现切割和收集水草一体化，水草的漏收率比较低。缺点是它的动力输入端的传动路线过长，不适合刚性轴的设计和工作。 下载文档就送全套 CAD 图纸，扣扣 414951605 （ 2）后置式：切割器安装在船体的后端。它的优点是船体在工作过程中，拖动切割器行走，当遇到韧性较大的水草时，它可以依靠惯性力将其拉起。它的缺点是水草在切割下来之后无法及时回收，容易造成二次污染，污染生态环境。 （ 3）侧置式：切割器安装在船体一侧，它的优点是只有一个 动力输入端，动力比较集中，适用于水草密集的河道。缺点是切割时，只能在无水草区域进行作业，便于船体行走。 （ 4）中置式：切割器安装在船体的中间，它的优点和前置式的一样可以实现切割和收集一体化，水槽的漏收率比较低，结构紧凑便于公里传送。缺点是设计过程复杂。 1.5BYD-1 水草收割船的工作对象 （ 1）近海水草式。主要收集近海水域的藻类水草。要求功率大，船体大，排水量大，不需要将水草收集起来，可以将水草沉入水底，船体必须配备适当的救生设备，而且船体的防腐要求很高，适合于大型水生植物收割机的连续作业。 （ 2）内河水草式。主要用来收割内陆江河、湖泊等浅水域的水草。水草的生长情况比较复杂，同时考虑到环境保护的问题，必须将水草及时收集打捞，因此，必须在船体上配备适当的收集装置，机构比较复杂。 2 水草的特点和对收割机的要求 2.1 水草的基本特性和分类 水草一般是指可以生长在水中的草本植物。水生植物指生理上依附于水环境、至少部分生殖周期发生在水中或水表面的植物类群。大型水生植物为除小型藻类以外所有水生植物类群 。 水草一般是指可以生长在水中的草本植物。 水生植物 指生理上依附于水环境、至少部分生殖周期发生在水中或水表面的植物类群。大型水生植物为除小型藻类以外所有水生植物类群 。 2.2 水草对收割机的机 械性能要求 （ 1） 由于水草切割大多数是在水中进行作业，又水草比较密集， 因 此切割速度应为1.8-2.20m/s。 （ 2）为了使水草收割的更彻底，因此应该尽量采用低切割，切割器应接近水草的根部，并能随着地形的变化做一定的调整 。 (3)切割机应具有耐磨、耐腐蚀、防锈 性 ，刀具应有护刀器。同时还应配有起落架在下载文档就送全套 CAD 图纸，扣扣 414951605 1m的范围内可以自由调整高度。 （ 4） 被切割下来的水草能够均匀的铺放在传送台上，减少及其对水草的震动和翻滚，使得能收割更多的水草防止水草对水造成二次污染。 3 提出问题 BYD-1 水草收割船以收割沉水植物为主 ,在主要结构尺寸基本确定的条件下 ,影响生产率的主要因素是切割速度 Vp， Vm, 割幅宽度 B(1.2m) 割深 H(1m) 在保证数据合理的条件下这几个参数如何选取，才能使水草收割机技术经济指标达到较佳水平，是本课题需解决的主要问题。 4 BYD-1 水草收割船切割装置的主要设计 4.1 BYD-1 水草收割船切割器设计的切割特点 切割器是各种收割机最主要部件，其工作效率和工作质量直接影响机器性能。往复式切割器有支撑切割，其原理和理发推子工作相似，虽然受惯性力的限制，切割速度不高，但由于它适应性强，工作可靠，故通用性广，目前在收割机上仍得到广泛的应用。 4.2 BYD-1 水草收割船切割器的主要构造 切割器主要由护刃器梁、定刀片（图 4-1）、压刃器（图 4-2）、护刀器（图 4-3）、动刀片等组成（图 4-4）。护刀器和压刃器用圆头方颈螺栓固定在护刃器梁上。护刃器上有定刀片压刃器前段接近贴 在动刀片上面，可防止动刀片向上抬起。在护刃器梁前 面还装有摩擦片，用来支撑刀杆运动，防止护刃器梁磨损。头与传动机相连，驱动刀杆在护刃器凹槽中往复运动。当收割机工作时，护刃器尖端先把水草均匀分开，然后由动刀片把水草推向定刀片，在定刀片支撑下，进行切割。 下载文档就送全套 CAD 图纸，扣扣 414951605 图 4-1 定刀片 图 4-2 压片器 下载文档就送全套 CAD 图纸，扣扣 414951605 图 4-3 护刀器 图 4-4 动刀 4.3 BYD-1 水草收割船切割器的类型 往复式切割器的类型是根据割刀行程、两相邻刀片中心线之间的距离和两个相邻定定刀片的中心线之间的距离三者的相互关系来分类的。目前，我国收获机械上应用的切割器，主要可分为标准型和非标准型两种类型。 （ 1）标准型切割器。割刀行程 s等于两相邻动刀片中心线之间的距离 t、等于的个相邻定刀片的中心线之间的距离 t。即： S=t=to=76.2mm 式中： s 割刀行程 t 两相邻动刀片中心线距离 to 两相邻护刃器中心线距离 标准型切割器具有良好的切割性能，而且护刃器之间的距离比较大，对茎秆的粗细 适应性较强。因此，在割草机、收割机和联合收割机上被广泛应用。 下载文档就送全套 CAD 图纸，扣扣 414951605 （ 2）非标准型切割器。在 些水稻收割机上采用了较标准尺寸为小的切割器，其尺寸关系为： S t； to 50、 60或 70mm 这种切剖器的特点是：动刀片较窄长 (切割角较小 )，护刃器为钢板制成，无护舌，对立式割台的横向输送较为有利，其切割能力较强，剖茬较低。缺点是如果保持相同的切割速度，其曲柄转速就较高割刀往复惯性力大。在粗茎秆作物收割机上，有采用较标准尺寸为大的切割器，其尺寸关系为： S t to 90或 100mnl 其护刃器的间 S距较大、专用于 收割粗茎秆植物。 由于水草茎杆细，所以选用标准型切割器。 4.4 往复式切割器影响切割质量的因素分析 切割速度 Vp与进给速度 Vm之间的关系，用切割速度比来描述，通过它可定性分析王府切割器影响切割性能的主要因素。由（图 4-5）所示空白区和重切区都对且个性产生不利的 影响，如果空白区太长，就会使有的水草被推倒，而造成漏割。要是重切区太多了，切割刀在某些区域就会工作两次，可能会对切割过的水草重割一次，造成功率的浪费。在动刀高低 h一定时，重割区和空白区的大小与机器前进速度 Vm和曲柄转速有密切关系，其关系用切 割进程 H表示（割刀运动的一个行程内机器前进的距离）进程增大，切割图形变长，空白区增加，重割区减小；反之亦然，数学表达式为 H=Vm t 下载文档就送全套 CAD 图纸，扣扣 414951605 图 4-5 式中 Vm为机器前进速度（ m/s） ,t为割刀运动一个行程时间。因为往复切割器一个行程，曲柄转动 180。，时间为 t,则由数学公式得 H= 30Vm/n米 (1)式中 Vm 机器前进速度 (m/s)； n 曲柄转速（转 /分） 因水草切割阻力大，往复式割草机切割速度应大于 2.15m/s。但切割速度太大，惯性力增加，引起机器震动，因此选择适宜切割速度是关键，曲柄主轴转速 738 转 /分钟。曲柄旋转一周，割刀完成两个行程，则割刀平均速度 Vp 为 Vp=rn/15 m/s (2) Vp=738.03*8/15*1000=1.78 m/s 式中 r-曲柄半径（ m） n-曲柄转速 因为切割比 =Vp/Vm ,将（ 1）（ 2）两式带入得 =2r/H （ 3） 现有割草机 H=（ 1.1-1.5） h带入（ 3）式得 =2r/(1.1-1.5)h (4) H为动刀刃高度（ m），标准型切割器动刀刃高度 h 为 54，代入（ 4）得 =238/(1.1 -1.5) 54)=0.94 -1.28 为保证切割质量，实际切割速比应大于理论切割速比，理论进给速度 Vm取机器稳定行驶所允许的最高速度。 当曲柄主轴转速为 738 r/min，切割器平均速度 Vp=1.87m/s,收割机平均作业速度Vm=0.99m/s，切割器选标准 I 型，为保证切割质量，应选择恰当的切割速比。切割速比一般大于等于 1.02，本机在平均工况下 =Vp/Vm =1.881.02，故本机设计是合理的。 4.5 切割器部件的可行误差 1 整列：各护刀器尖 端之间的距离相等，且在同一水平线上，高低之间距偏差不得超过 3mm；定刀片应位于同一水平面上，可以用支持检查，每 5个刀片的偏差不得大于 0.5mm。 2对中：当个到处于往复运动的两极限位置时，动刀片中心线与定刀片中心线应重合，偏差不得超过 3-5mm。一般取小值。 3 密接：当割刀处于往复运动的两个极限位置时，动刀片和定刀片前段应贴合，允许个别动刀片前段翘起，但见习不应超过 0.5mm。其根部间隙应在 0.3-1mm 范围之内。 4其他：压片器与动刀之间应稍有间隙但不得超过 0.5mm； 5 总结 （ 1） BYD-1 水草收割船无论对生产厂家还是农牧民使用者都有很好的经济效益，投资小，见效快，经济实用。 下载文档就送全套 CAD 图纸，扣扣 414951605 （ 2）主要零部件经过强度校核满足强度要求，但是由于回收水草的需要，轴较长，结构不是特别紧凑。 （ 3）所设计的切割装置结构简单，运动灵活，适宜在中小尺度的水域生态系统中进行水草收割，能够达到净化水质的作用。 （ 4）切割器结构可靠，切割效率高。 （ 5）通过船体动力通过液压控制，可以有效调节切割深度，切割操作方便，工作效率高 。 （ 6）整机社会经济性好，基本都是通用标准件，普通材料制成，易造耐用。维护、保养运输方便、经济。 （ 7）可以再在切割装置的外部假装外壳，不但能提高安全系数，而且还能使外表美观。 （ 8）由于本人水平有限有些结构和参数难免有设计不合理的地方，希望老师能给我指出，我会在以后得学习中努力弥补不足，完善自己，提高自主创新的能力。 下载文档就送全套 CAD 图纸，扣扣 414951605 参考文献 1 朱聪玲，刘江龙，卢伟联合收割机往复式割刀传动机构 动力学分析 J佳木斯大学学报， 2003. 2