挖藕机设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 I 摘要 藕，它的根根叶叶，花须果实，无不为宝，都可滋补入药，而且莲藕的种植技术非常简单，产量高，成本低，但是莲藕是难收的农场品。自古以来，采挖莲藕的工作主要靠人工一锹一铲来完成，在采挖莲藕时需要将莲藕田中水排干，这种方式采挖莲藕效率低，莲藕损伤严重。据统计每年因采挖不及时或者无法采挖而造成的损失就达亿元。现阶段，莲藕在我国的种植面相当广，并且种植面积还在不断的扩大，我国现有莲藕种植面积 6000多万亩，平均亩产 1500千克。因莲藕经济效益高，但采挖困难，因此广大藕农就希望能有挖藕机来代替人工采挖莲藕，来减轻 人工劳动，并提高莲藕质量。近年来，不少单位已经进行了挖藕机的研制工作，并且也取得了一定的成效。但是 ,国内的挖藕机产品存在机器笨重、工作不稳定、挖藕效果不理想等问题 ,且大部分挖藕机都以挖掘湖藕为主 ,不适宜浅水藕种植地区。如果能够开发出一种高效、灵活且造价低廉的浅水藕田挖藕机产品 ,将会大大加快莲藕产业发展。本文正是基于这种想法 ,设计了喷头可移动浮桶式水力挖藕机。查阅有关挖藕机资料 15基础上 ,分析了不同挖藕机的优缺点 ,提出了浮桶式与可移动高压喷头冲藕的设计方案。并绘制了该挖藕机所有零部件的 纸和 配效果图 ,采用标准化零部件提高机器的标准化程度 ,为该挖藕机批量生产及进一步开发与推广奠定基础。 关键词： 藕；挖藕机；浮桶式；机械设计；高压喷头 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 be as a of is is to as on a a of to be is to to or a be At is in is is 0000000 500 to it of is of to a of to of In of of in If we a it of is on so on of up of AD to of to of of of 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目录 摘要 . I . 绪论 . 1 论文研究的目的与意义 . 1 阶段国内挖藕机械的研究状况及存在的问题 . 1 藕的物理特性及急需解决的关键性问题 . 2 藕的物理特性 . 2 需解决的关键性问题 . 3 论文研究内容、方法及方向 . 3 究内容 . 3 究方法 . 3 究方向 . 3 2 确定可移动喷头浮 桶 式挖藕机总体设计方案 . 4 藕机设计方案 . 4 移动喷头浮 桶 式挖藕机结构组成 . 4 移动喷头浮 桶 式挖藕机工作流程 . 5 3 汽油机水泵的选择与计算 . 6 泵类型的确定 . 6 泵扬程及流量的确定 . 7 力损失的计算 . 8 道的沿程压力损失 . 8 压喷嘴压力损失 . 11 接头、分水器及其他部件局部损失计算 . 12 4 挖藕机主要工作部分的设计 . 13 力水泵室的设计 . 13 力水泵室形状确定 . 13 定动力水泵室制作材料 . 14 定动力水泵室制作工艺 . 14 封浮 桶 的设计 . 15 封浮 桶 形状的设计 . 15 封浮 桶 材料及制作工艺的确定 . 16 网的选择 . 16 机固定架材料的确定 . 16 杆及操作杆材料的确定 . 17 油机水泵固定架材料及位置的确定 . 18 油机水泵固定架材料的确定 . 18 油机水泵固定架位置的确定 . 18 水管、高压管的选择 . 19 压喷嘴固定架 . 20 5 挖藕机总质量、浮力计算及抬杆强度校核 . 21 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 藕机总质量 . 21 力计算 . 21 杆强度校核 . 22 6 挖藕机 3D 外观图 . 24 7 总结 . 26 参考文献 . 27 致谢 . 28 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 1 绪论 本论 文研究的目的与意义 莲藕是一种种植技术简单、产量高、成本低、经济效益好，具有很高食用、药用价值的特色农产品，也是一种易种难收的农产品。自古以来，莲藕的采挖主要靠人工一锹一铲的完成，不仅劳动强度极大，作业环境特别恶劣，而且挖净率低，藕的损伤严重，商品质量差。同时，还需排干藕田、堰塘中的水，像湖区挖藕也只能在周边无水处进行。因此，需要花费很大的人力、物力及能源，造成大面积湖区莲藕的浪费。据统计，仅湖北洪湖每年因采挖不及时或无法采挖而造成莲藕自生自灭的损失达亿元以上。随着农业产业结构的调整，我国的莲藕种植 面积仍在不断的扩大，据不完全统计，全国已有莲藕种植面积 6000多万亩。但其挖掘方法仍然停留在原始的生产方式上，因此，广大藕农和莲藕主产区都迫切希望能有挖藕机械的出现来替代人工劳动。 挖藕机的出现，给莲藕产业带来的经济效益是巨大的，据调察，全国平均人工采挖莲藕的费用在 ，而采用挖藕机的综合费用不到 整相差了十倍，莲藕销售旺季，以湖北为例，莲藕的销售价格一般在一元左右，仅是挖藕费用就占去了收益的一半。如果采用挖藕机进行采挖，按每亩产量 3500斤计算，计算，每亩可节约 1500 余元，这节约下来的钱就是净增的利润。种植 100 亩莲藕，仅此一项就可增收十五万元。采用挖藕机还具有抵御市场风险的能力，以湖南为例， 2011年由于湖南毒藕事件影响及市场原因，莲藕价格一度低至 ，除去 斤的挖藕费用，地租、水电、化肥、农药、人工等，许多莲藕种植大户有巨大的亏损。如果采用挖藕机挖藕，那么亏损的风险就等于零，不论做什么生意，降低成本和费用就等于获得了更高的利润。这是做生意的王道，种植莲藕也是这个道理。 现阶段国内挖藕机械的研究状况及存在的问题 据调查，目前国 内能够检索到的有关挖藕的器具主要有以下几种类型： 1：武汉市农机服务总站研制的是“自走水冲式莲藕采挖机”，它由田间自走式水力作业机和岸边水泵机组两部分组成，水力作业机前端配置有两个压力式喷枪，在喷枪喷射出的高压水流作用下，莲藕周围的泥土被切开和推翻，进而露出莲藕，岸边水泵机组从有水源的田间取水供作业机循环使用。 2：微山湖船式水力挖藕机，其特征是固定在船体上的动力机分别与水泵和减速器买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 传动连接，减速器通过一支臂连杆与船体尾部的挖头连接，可带动挖头在船体尾部作往复平行移动，水泵的输出通过软管与挖头上的喷头连接。 利用高压喷头喷出高速水流将莲藕周围的泥土去除，莲藕在浮力的作用下自动浮出水面 16。 3：武汉兴盛农机技术开发有限公司研制的“浮桶鸭嘴式挖藕机” 15,17，它由底盘架、动力水泵室、泵机固定架、进水管、高压管、高压喷嘴等组成，该挖藕机左右两侧设有密封浮桶，负责将整机浮于水面之上，另外工作水仓后部设有两高压喷头，且两喷头与水平面形成一定的夹角，并且该喷头与水仓焊接为一个整体。具有一定角度的喷头就像一把刀在切削附着在莲藕上的泥土，能很轻松的将莲藕弄出水面。 从以上几种挖藕器具的工作原理和结构中可以看 出其有以下明显不足： 1、 挖藕部分和泵体为分体设计，只适用于有水源条件的稻田采挖； 2、 挖藕部分和泵体为分体设计，同样需要比较多的人力，且这种方式莲藕破损率较高； 3、 船式水力挖藕机整机笨重，不便于移动，而且只能在面积较大的湖中工作； 4、 浮桶鸭嘴式挖藕机体积小 、结构新颖、整机轻巧、灵活、造价低，但是高压喷头只有两个，且只是位于工作仓的后部，对于比较靠近莲藕田岸边的莲藕无法挖掘。 莲藕的物理特性及急需解决的关键性问题 莲藕的物理特性 莲藕的每一节都具有数量一定的孔，空中充满着空气，在泥土中时由于其整 个本身和根系都与泥土紧密接触。如果把附着在莲藕身上的泥土用水冲掉，那莲藕就只受自身的重力 G 和水对莲藕的浮力 F 浮 。 经过测量之后得出： (1)在水下时： F 浮 G 由于 F 浮 G ，那么莲藕会在浮力的作用下上升而浮出水面。 （ 2）在水面时： F 浮 =G 由于 F 浮 =G ，那么莲藕就会悬浮在水面。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 根据莲藕的这个独特的物理性质，只要能够把莲藕上的泥土弄掉，就能轻松完成对莲藕的采挖。 急需解决的关键性问题 （ 1）降低莲藕采挖破损率。 （ 2）提高采挖完成度，减少因无法采挖而导致的莲藕损失。 （ 3）改善挖藕器具的可移动性，方便性。 （ 4）扩大挖藕器具的适用面，并且使其兼容性更强。 本论文研究内容、方法及方向 研究内容 本论文题目来源于本科阶段学位证书的毕业设计。要求为：设计一挖藕机，用于对江西省广昌县浅泥田里莲藕的采挖。因当地藕农对现有的挖藕设备的采挖效果并不满意，所以迫切需要一种比较理想的挖藕设备，响应这个要求，就设计研究了可移动喷头浮桶式挖藕机。 研究方法 通过查阅 国内挖藕器械的相关资料，比较各种器械的优劣，并结合江西省广昌县当地的环境条件，莲藕种植情况，去不同挖藕器械的优点，然后经过一系列改进，确定适当的动力系统和对重要结构进行强度校核。 研究方向 本论文设计研究的挖藕机是针对江西省广昌县的藕田，但是适用面相当广，且兼容性强，能够使用于全国大部分地区的浅泥藕田，该挖藕机还有另外一个功能就是对水稻田泥土的搅拌，对犁田后结巴的水稻田具有相当不错的效果。该挖藕器具以后的研究方向是尽量扩大适用面，使其兼容性更强，能实现全自动化就更好。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 2 确定可移动喷 头浮桶式挖藕机总体设计方案 挖藕机设计方案 根据现阶段国内出现的各种挖藕器械，大体上可以分为两种：船式和浮桶式。 船式挖藕机：笨重，操作缺乏灵敏性，而且不便于移动。但是船式挖藕机也有以下优点：一是采用船式“浮式作业”原理，可成功实现对水中莲藕的机械化采挖。二是采用“水下采挖法”，可成功实现以采挖莲藕为主要目的多重功能和先进技术。三是采用“喷头和铲泥板组合采挖法”，增加了挖泥深度，提高了采挖效率，从而提高了挖藕机械的经济性能。四是采用“液压传动及操作法”，利用液压传动，提高了整机传动效率和可靠性。 尽管船式挖藕机有诸多优点，但这种挖藕机只适用于种植面积广的湖面型种植方式。 浮桶式挖藕机：结构轻巧、操作容易、转移方便、故障率低、造价低、工效高、保养简单，同样采用“浮式作业”原理，还有采用“水下采挖法”，其高压喷头与水面形成一个 50度 头喷出的高速水流像一把刀铲削附着在莲藕上的泥土，能迅速将莲藕挖出。该种挖藕机能够适用于面积小，水浅，且能够工作于不规则形状的藕田。 按毕业设计要求，该挖藕机将用于江西省广昌县藕田的采挖。该地的莲藕种植于浅泥田里，且藕田的形状不规则，船式 挖藕机不能正常工作，只能选择轻便型浮桶式挖藕机。 可移动喷头浮桶式挖藕机结构组成 该挖藕机结构组成包括：汽油机水泵、泵机固定架、动力水泵室、密封浮桶、抬杆、操作杆、进水管、高压管、高压喷嘴、高压喷嘴固定杆。 特征为：挖藕机动力由汽油机提供，然后汽油机输出轴与高压离心水泵通过联轴器相连，另外该挖藕机设置有左右密封浮桶，在左右密封浮桶之间设有工作水仓，在工作水仓外侧与左右密封浮桶之间均焊接有底部、前后及顶面过滤网，所述左右密封浮桶、工作水仓、泵机固定架、操作杆、抬杠焊接为一个整体。汽油 机水泵通过螺钉固定于泵机固定架上，水泵进水管与动力水泵室连通，动力水泵室两侧设有进水窗，水泵出水口连接一转四通管，四通管与高压喷嘴经过高压管相连，并分别设有调节阀。高压喷嘴固件在喷嘴固定架上，但可水平移动。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 可移动喷头浮桶式挖藕机工作流程 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 3 汽油机水泵的选择与计算 水泵类型的确定 查工业泵选用手册 9知，水泵主要有以下类型： 水泵的适用范围和特性比较表 表 3泵参数及性能比较 - 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 因为水泵需要工作在水中杂质比较多的环境下，综合考虑流量、扬程等因 素下，离心泵是最佳的选择。 离心泵的工作原理： 水泵开动前，先将泵和进水管灌满水，水泵运转后，在叶轮高速旋转而产生的离心力的作用下，叶轮流道里的水被甩向四周，压入蜗壳，叶轮入口形成真空，水池的水在外界大气压力下沿吸水管被吸入补充了这个空间。继而吸入的水又被叶轮甩出经蜗壳而进入出水管。 离心泵是由于在叶轮的高速旋转所产生的离心力的作用下，将水提相高处的，故称离心泵。 水泵扬程及流量的确定 通过查阅互联网资料得知：高压喷嘴喷水压力在 这个压力下，对莲藕的损 伤最小，即为最佳喷水压力。 经过单位换算后得： 42( 2 . 6 2 . 8 ) 9 . 8 / 0 . 2 5 0 . 2 710 K g K g P 根据所得的压力初步确定水泵的扬程为 25m，该水泵需要汽油机或者柴油机提供动力，调查市面上浮桶型挖藕机使用的为汽油机水泵或者柴油机水泵。根据扬程 25具体参数为： 产品型号 8进出口水径 80 / 3最大流量 368 /大扬程 28m 吸程 5 /6套动力 168 1F 功率 /转速 3 3 6 0 0kw 积 5 2 0 5 重量 30买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 汽油机水泵图片 图 3油器水泵成品图 压力损失的计算 管道的沿程压力损失 1）确定当量糙粒高度 ： 表 3各种管道壁面的当量糙粒高度 管道类型 / 管道类型 / 玻璃管、黄铜管 铸铁管 氯乙烯管 蚀旧钢管 无缝钢管 板焊制管 制镀锌钢管 胶软管 通镀锌钢管 水 泥壁面 铸铁管 选用橡胶软管，则当量糙粒高度 为 相对粗糙度为： 30 . 2 5 6 . 2 5 1 040d d 管道直径， ）确定雷诺数 对于圆管压力流 4在数值上程中判别流态的标准为： 一切有压流： R e 2 0 0 0 , 层 流 ； 2000, 紊 流水泵 水泵进水口 水泵出水口 固定架 动力源 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 一切无压流： R e 1 2 0 0 , 层 流 ； 1200, 紊 流u 平均流速， /ms 水力直径， m v 液体运动粘度， 2 / 3在不同温度下运动粘度 流体种类 温度 /。 C 运动粘度 v / 21 水 0 0 5 0 10 0 20 0 30 0 40 0 60 0 常温下水的温度为 25C。 ，因此该温度下水的运动粘度为 6 2 10 . 9 0 6 1 0 3224 4 4 . 1 7 1 0 3 . 3 2 /0 . 0 4m 流量， 3/63 . 3 2 0 . 0 4R e 1 . 5 1 0 2 0 0 00 . 9 0 6 1 0 则流体流态为紊流 雷诺数作为判别流体流态的标准，是流体沿程损失计算的关键。 3）确定阻力系数 的值： 利用 /d 和 以从莫迪图中查出阻力系数 的值。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 图 3迪图 根据 3/ 6 0d 和 5R e 0，从图中查得阻力系数 的值为 4）确定沿程损失： 沿程计算公式为： 22 阻力系数 l 管道长度， m d 管道直径， m u 液体流速， /ms g 重力加速度， 2 /入数值得： 221 3 . 3 20 . 0 3 0 . 4 22 0 . 0 4 2 9 . 8f 压力损失为 : 1 0 0 0 9 . 8 0 . 4 2 4 . 1 2fp h k P a 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 高压喷嘴压力损失 高压喷嘴可看成为渐缩管。该挖藕机高压喷嘴的形状大致为： 图 3压喷嘴外形 高压喷嘴处的压力损失属于局部损失，所有局部装置的局部阻力损失都可以用流速水头乘上一个系数来表示，即： 2 /2jh u g u 指发生在局部损失之后的渐变流断面上的平均流速， /缩管局部阻力系数 的计算式为： 22118 s i n 2 平均沿程阻力系数 12,高压喷嘴进出口截面面积， 2m 12 0 . 0 3 8 0 . 0 6 0 . 0 4 922 22 3210 . 0 4 1 . 2 6 1 044 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 22 5220 . 0 1 7 . 8 5 1 044 代入数据得： 2530 . 0 4 9 7 . 8 5 1 01 0 . 0 51 . 2 6 1 0158 s i 高压喷嘴出口处水流速度为： 22121244 将1 u m s代入公式得 : 2 5 3 /u m s. 则 : 12 3 . 3 2 5 3 . 1 2 2 8 . 2 2 /22m s 高压喷头局部损失为： 22 2 8 . 2 2/ 2 0 . 0 5 2 . 0 32 9 . 8jh u g m 压力损失为 : 1 0 0 0 9 . 8 2 . 0 3 2 0fp h k P a 管接头、分水器及其他部件局部损失计算 由于管接头、分水器和其他部件局部损失相对沿程和高压喷嘴损失小好多，即可忽略不计 1,3。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 4 挖藕机主要工作部分的设计 动力水泵室的设计 动力水泵室形状确定 动力水泵室承担着给汽油机水泵提供足量水的工作，因为水泵对水质有一定的要求，因此动力水泵室就应该有特殊的结构。 查阅其它挖藕器械相关资料 15,17，设计动力水泵室形状如下： 图 4泵室及进水口 图中小框为进水口，挖藕机工作时， 这些小框需要在水面之下，这样才能保证水泵有足够的水量供应。 图 4泵室外形图 图中圆形孔为汽油机水泵进水口，口径为 10水泵通过管道到达水泵室的底部。另外水泵室两头倾斜设计有利于挖藕机在水中行走，如果垂直连接的话，挖藕机在水中行走时水的阻力比较大，倾斜设计可以减少操作的劳动量。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 确定动力水泵室制作材料 不锈钢板表面光洁，有较高的塑性、韧性和机械强度，耐酸、碱性气体、溶液和其他介质的腐蚀 ， 它是一种不容易生锈的合金钢。 因此不锈钢板是动力水泵室最佳材料选择。 表 4锈钢板厚度标准 ,10 查不锈钢板厚度标准，选择厚度为 1宽 1000不锈钢板 确定动力水泵室制作工艺 动力水泵室上部分由规格尺寸的不锈钢板焊接而成，下部分圆弧面由不锈钢板冲压弯曲而成。 表 4荐焊接材料的 烘干温度、保温时间 类 别 牌 号 温度（） 时间（ h） 不锈钢焊条 50 1 50 1 50 1 50 1 50 1 50 1 50 50 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 307 250 烧结焊剂 00350 2 熔炼焊剂 50 2 00250 2 表 4用不锈钢推荐选用的焊条牌号 钢 号 手工电弧焊 埋弧焊 氩弧焊 焊条型号 焊条牌号 焊丝牌号 焊剂型号 焊丝牌号 0308102/00347132/00347132/00316202/00316022/00000308002 000316022 00317242 焊接时根据表 4表 4定合适的烘干温度、保温时间及选用的焊条，焊接时每块不锈钢板之间不能有缝隙，焊缝需平整。 密封浮桶的设计 密封浮桶形状的设计 密封浮桶在该挖藕机中起着至关重要的作用，基本上所有的浮力都是有两个密封浮桶提供。浮桶的密封性及体积大小直接影响到挖藕机能否正常工作。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 密封浮桶的形状设计如下： 图 4桶形状正视图 该密封浮桶的长度为 1500 密封浮桶的体积为： 2 331 0 . 20 . 2 0 . 0 8 + 1 . 5 = 0 . 0 3 6 L S S L m 三 角 半 圆 密封浮桶材料及制作工艺的确定 因密封浮桶与动力水泵室相似，所以采用相同材料的不锈钢板。同样采用弯曲冲压和焊接工艺，密封浮桶只有最底部和侧面有焊缝，其他成型采用弯曲冲压，这样可以减少由于焊接引起密封性不好的问题。 密封浮桶焊接完之后需要进行水中浮力测试，检测浮桶的密封性能。 滤网的选择 滤网在挖藕机上的主要作用 是过滤水中的杂质，使进入动力水泵室的水中不含有较大的物体，对水泵有着极大的保护作用。 该挖藕机上采用不锈钢丝粗滤网，滤网口径大小为 11cm ，不锈钢丝直接为2其尺寸大小见零件图纸。 泵机固定架材料的确定 泵机固定架的作用为支撑汽油机水泵和操作杆。采用国家标准方管焊接而成。查国标 20知： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 表 4管 型号及 理论重量表 型号 理论重量（ kg/m） 型号 理论重量（ k