柠条联合收割机压扁及切碎装置的设计【9张图纸】【优秀】
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柠条
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柠条联合收割机压扁及切碎机构的设计
39页 12000字数+说明书+实习报告+9张CAD图纸
中文摘要.doc
压扁辊减速带轮A3.dwg
压扁输送辊A1.dwg
原创性声明.doc
实习报告.doc
平传动大带轮A3.dwg
平板刀A3.dwg
斜齿轮A2.dwg
柠条联合收割机压扁及切碎机构的设计说明书.doc
滚刀架A1.dwg
滚筒减速小带轮A3.dwg
目录.doc
英文摘要.doc
装配图A0.dwg
设计评价表.doc
锥齿轮A2.dwg
目 录
1 绪论1
1.1课题的提出和意义1
1.2国内外研究现状1
1.3本文的研究内容及方法2
2 技术任务书(JR)3
3 设计计算说明书(SS)3
3.1传动方案的确定3
3.2传动皮带轮的设计计算5
3.2.1减速箱主动轴传出的皮带轮组5
3.2.2滚筒到减速轴的皮带轮组6
3.2.3减速轴到压扁输送辊的皮带轮组7
3.2.4减速器从动轴到拨禾链齿轮箱的带轮组7
3.3切割器的选择8
3.4拨禾装置的设计9
3.5夹持输送装置的设计9
3.6立辊式柠条压扁输送装置的设计10
3.6.1压扁输送辊的整体设计10
3.6.2压扁输送辊的长度设计10
3.6.3压扁输送辊材料的选择13
3.7 立式茎秆切碎装置的设计13
3.7.1滚筒式切碎刀的设计14
3.7.2平板动刀刃口线的形成14
3.7.3刀片安装前倾角的确定15
3.7.4扭转角的确定17
3.7.5平板刀尺寸设计17
3.7.6茎秆切碎长度的计算18
3.8 收集料斗的设计18
4 使用说明书(SM)19
5 标准化审核报告（BS）19
5.1 产品图样的审查19
5.2 产品技术文件的审查20
5.3 标准件的使用情况20
5.4 审查结论20
结论21
参考文献22
致谢23
摘要：柠条是豆科锦鸡儿属的一个种,多年生长灌木植物，柠条抗旱、抗寒、耐瘠薄、耐风沙、具有极强的生命力和抗逆性。鉴于柠条独特的生物特性，多年来它一直是内蒙古西部及山西西北部和陕西、甘肃等防风固沙、防止水土流失的重要选用植物。全国柠条种植面积已达到666.66万hm2 ，仅山西大同市柠条种植面积达到2万hm2 。柠条含有丰富的蛋白质，开花期鲜柠条干物质含粗蛋白14%，粗脂肪3.5%，粗纤维39.3%，无氮浸出物31.3%，粗灰分5.4%。由此可见，柠条还是优良的经济饲料。然而由于种植柠条的地区都是生态状况较差的地区，这类地区实行了严格的禁牧舍饲圈养后，使柠条的经济价值很难体现。为了使柠条的饲用价值得到体现，可以对符合标准的柠条进行平茬作业，再进行后续加工，生产出的产品可以添加到饲料中去。但是柠条难收割这个问题在农用机械制造领域已经成为共识，现有的平茬机械切割效果差，柠条被切割后直接凌乱的散落在地里。这些机械的适应性差，很多地方还是需要人工砍切收割。由于柠条茎秆木质化较高，而且茎秆上多硬刺，人工砍割和收集都非常不容易，收割效率极低而且效果非常差。
为了解决这一难题，使柠条经济价值得到更好的体现，满足广大柠条种植地区的要求，本文设计了一种柠条的联合收割机械。这款联合收割机采用65马力柴油机，首先采用链式拨禾装置把柠条拨入收割台，采用了往复式切割器对柠条进行切割，然后通过加持链条送入立式压扁输送辊系统进行压扁及输送，随后送入立式滚筒切碎系统对柠条进行切碎，切碎的柠条最终掉入滚筒下的集料箱实现茎秆的收集，实现了柠条的联合收割。
整个机构中，压扁输送辊和滚筒切碎装置本次设计的重点，两部分均采用立式安装，使整体机构变的紧凑，节省了空间，与前面的往复式切割系统能够很好的配合。此柠条联合收割机的设计为柠条的联合收割提出了新的方式，为后续的设计和研究提供了一个较好的方向。
其主要特点：1.联合化程度高。
2.对收割后的柠条进行了粗加工，方便后续的加工处理。
关键词：柠条 联合收割机 压扁辊 滚筒切碎刀
柠条是一种很难收割的防风固沙的植物，经常需要人工砍切收割，即使是使用机械平茬，茎秆也是散落在地里，工作人员在回收的时候经常弄伤自己。本设计主要目的是既能完成收割也要完成收集，在切割完成以后经过简单的碾压，输送进切碎装置中，进行切碎粗加工，最后掉入集料箱中。
由于现在对柠条的力学研究还很少，所以本设计中有部分参数和计算公式需要套用相似机械的经验数据或公式。本设计的关键问题是压扁输送辊的长度设计、碾压输送速度、及压扁输送辊和滚筒式切碎装置的安装角度。若碾压输送速度过快，则后面的切碎质量无法保证，速度过慢则会产生茎秆的堆积，两种情况均对机器作业不利，最终确定输送线速度为，滚筒切割转速为，压扁输送辊与滚筒式切碎装置的安装角度定为与竖直面成。
- 内容简介：
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毕业设计说明书中文摘要柠条联合收割机压扁及切碎装置的设计摘要：柠条是豆科锦鸡儿属的一个种,多年生长灌木植物，柠条抗旱、抗寒、耐瘠薄、耐风沙、具有极强的生命力和抗逆性。鉴于柠条独特的生物特性，多年来它一直是内蒙古西部及山西西北部和陕西、甘肃等防风固沙、防止水土流失的重要选用植物。全国柠条种植面积已达到666.66万hm2 ，仅山西大同市柠条种植面积达到2万hm2 。柠条含有丰富的蛋白质，开花期鲜柠条干物质含粗蛋白14%，粗脂肪3.5%，粗纤维39.3%，无氮浸出物31.3%，粗灰分5.4%。由此可见，柠条还是优良的经济饲料。然而由于种植柠条的地区都是生态状况较差的地区，这类地区实行了严格的禁牧舍饲圈养后，使柠条的经济价值很难体现。为了使柠条的饲用价值得到体现，可以对符合标准的柠条进行平茬作业，再进行后续加工，生产出的产品可以添加到饲料中去。但是柠条难收割这个问题在农用机械制造领域已经成为共识，现有的平茬机械切割效果差，柠条被切割后直接凌乱的散落在地里。这些机械的适应性差，很多地方还是需要人工砍切收割。由于柠条茎秆木质化较高，而且茎秆上多硬刺，人工砍割和收集都非常不容易，收割效率极低而且效果非常差。为了解决这一难题，使柠条经济价值得到更好的体现，满足广大柠条种植地区的要求，本文设计了一种柠条的联合收割机械。这款联合收割机采用65马力柴油机，首先采用链式拨禾装置把柠条拨入收割台，采用了往复式切割器对柠条进行切割，然后通过加持链条送入立式压扁输送辊系统进行压扁及输送，随后送入立式滚筒切碎系统对柠条进行切碎，切碎的柠条最终掉入滚筒下的集料箱实现茎秆的收集，实现了柠条的联合收割。整个机构中，压扁输送辊和滚筒切碎装置本次设计的重点，两部分均采用立式安装，使整体机构变的紧凑，节省了空间，与前面的往复式切割系统能够很好的配合。此柠条联合收割机的设计为柠条的联合收割提出了新的方式，为后续的设计和研究提供了一个较好的方向。其主要特点：1.联合化程度高。 2.对收割后的柠条进行了粗加工，方便后续的加工处理。关键词：柠条 联合收割机 压扁辊 滚筒切碎刀学士学位论文（设计）原创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文研究做出过重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。学位论文作者签名（亲笔）： 年 月 日-学士学位论文（设计）版权使用授权书专业： 论文（设计）题目：本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，本科生在校攻读期间学位论文（设计）工作的知识产权单位属山西农业大学，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权山西农业大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 毕业后发表与本研究有关的文章，作者单位署名应为“山西农业大学”，可以在备注中注明本人现工作单位。本研究成果的知识产权归属山西农业大学，未经指导教师和山西农业大学同意。本人不私自从事与课题有关的任何开发和盈利性活动。学位论文作者签名（亲笔）： 年 月 日导师签名（亲笔）： 年 月 日前言生产实习是大学实习的重要组成部分，学校很是重视，每年都批下大批资金安排学生到各个工厂参观实习，增长学生的见识，巩固课本知识，让我们了解工厂的一些基本运作过程，为我们以后的学习和工作打下坚实的基础。开学第二周学校就安排我们到洛阳中国一拖参观实习一周，参加生产实习，让我们学到了很多知识。通过我们自己的参观，还查找各种图书资料以及到网上搜寻相关资料，使我们的的知识得以巩固和完善，并能顺利完成本篇实习报告。实习目的：生产实习是我们机械专业知识结构中不可缺少的组成部分，并作为一个独立的项目列入专业教学计划中的。其目的在于通过实习使学生获得基本生产的感性知识，理论联系实际，扩大知识面；同时专业实习又是锻炼和培养学生业务能力及素质的重要渠道，培养当代大学生具有吃苦耐劳的精神，也是学生接触社会、了解产业状况、了解国情的一个重要途径，逐步实现由学生到社会的转变，培养我们初步担任技术工作的能力、初步了解企业管理的基本方法和技能；体验企业工作的内容和方法。这些实际知识，对我们学习后面的课程乃至以后的工作，都是十分必要的基础实习历程1. 3月2日上午安全教育2. 3月2日下午一拖股份有限公司第一装配厂3. 3月3日上午一拖股份有限公司第一装配厂4. 3月3日下午一拖汇德工装有限公司5. 3月4日上午一拖股份有限公司齿轮厂6. 3月4日下午一拖动力机械有限公司7. 3月5日上午洛阳一拖的招聘会8. 3月5日下午中信重型机械有限公司9. 3月6日上午一拖股份有限公司铸造厂10.3月6日下午一拖工程机械有限公司113月7号自由活动本次实习由10位老师带领，机制和农机2个专业，200多人参加实习。3月1日我们出发，坐个六个小时的汽车我们到达目的地洛阳，安住在一拖安排的集体宿舍里，开始了我们一段新的历程。希望我们这一次的实习能够把学到的知识真正应用到实践中，在实践中增强我们对理论知识的理解，提高动手操作能力！一拖简介：洛阳是个美丽的地方，洛阳是国务院首批颂的历史文化名城和七大古都之一。洛阳素称、“九朝古都”，据考证，行后有夏、东周、东汉、曹魏、西晋、北魏、隋、唐等13个王朝在此设立国都，建都史长达1529年，是中国建都最早、朝代最多、历史最长的古都。在隋唐盛世，洛阳人口百万，成为世界上最繁华的大都市之一。总部座落于中国历史文化名城、九朝古都洛阳的中国一拖集团有限公司，是一家在国内外许多地方设有工厂、子公司和代表处、以机械制造为主的综合性公司。1955年建成投产。目前具有年产大马力轮式拖拉机5000-6000台，履带式拖拉机25000台，中小马力轮式拖拉机15-20万台，柴油发动机10万台，联合收割机 4000台，压路机4000台，工业推土机2000台的生产能力。源自瑞士、德国、美国、英国、意大利等世界发达国家的先进设备、流水生产线，能够出色的完成铸造、锻造、冲压、机械加工、热处理等工艺过程。20世纪90年代中国拖拉机研究与试验检测中心的成功并入，极大地提高了一拖的产品研发实力。多年来，一拖在新产品开发、投资、生产、营销等方面不断保持着与德国、日本、英国等国家的国际知名企业合作。在全球的许多国家都可以看到一拖的产品。从15马力到180马力的轮式拖拉机，各种规格的推土机、压路机、摊铺机等为工农业生产和建设提供了操作舒适、高效、作业质量无与伦比的装备。一拖一直把保护人类生存环境作为自己的责任，其生产的柴油机从20世纪70年代开始一直是中国最清洁、最节约能源动力之一。其中，与英国里卡多公司联合设计的LR105系列柴油机，其排放达到了欧标准，已经成为中国农业机械与工程机械配套动力的最佳选择。专门为欧洲设计的运泥车达到了国际先进水平。追随时代和科技的发展步伐，以品质卓越的产品满足社会的需求，是一拖集团有限公司多年来的信念和追求。在中国缺少粮食的年代，一拖生产的拖拉机，完成了中国机耕地60%的耕作，为中国人解决吃饭问题做出了贡献。在1984年中国首次考察南极、建立长城站时，一拖的产品经受住了恶劣环境的考验。凭借150万台拖拉机的生产经验以及由此奠定出独具特色的工艺水平和技术实力，中国一拖集团有限公司成为卓越的农业机械制造专家，在这一领域享有极高的声誉。一安全教育2007年8月12日下午我们在一拖培训中心进行了安全教育。老师给我们看安全生产记录还有事故案例，一些注意事项加血淋淋的案例，尽管我很害怕，不敢听不敢看，但我不能，我必须听还要看，还要做笔记，这些血淋淋的案件给人们敲响了警钟。老师给我们提了好多要求，我们都必须做到，毕竟事故发生了谁也负担不起。不允许穿凉鞋进厂；进厂必须穿长裤；禁止在厂里吸烟，被发现者罚款；进厂后衣服不准敞开，外套不准乱挂在身上，不得背背包进厂；人在厂里不要成堆，不要站在主干道上；注重自身和学校形象；不准乱按按扭、开关；注意安全！二、参观实习1.参观一拖第一装配厂3月2日我们参观了一拖第一装配厂，该厂是中国农机行业最大的农业履带拖拉机制造基地。工厂始建于1956年，是中国第一个五年计划期间156项重点工程之一第一拖拉机制造厂的骨干专业厂。自1958年7月20日装配出中国第一台54马力履带拖拉机至今，形成年生产能力2.5万台履带拖拉机的生产能力。经过40多年的发展，东方红牌拖拉机和工程机械遍布中国各省、自治区并远销至欧洲、北美、南美、非洲、东亚、中东等50多个国家和地区，深受用户欢迎。获得中国质量管理协会质量保证中心颁发的质量体系注册证书、质量体系证书。产品覆盖范围：东方红系列履带拖拉机产品的生产、交付和服务。第一装配厂注重科技投入和产品研发，使企业的产品开发能力、技术创新能力不断增强。近十年来已实现15项重大技术改造项目，涉及冷、热、涂、装、焊等工艺环节并新建一条总装配线，进一步提高了工艺装备水平和生产能力，增强了企业产品的竞争实力。我们进入了一装生产车间，这个车间真的很大，比我想的要大的多，那么多机器在高速运转着，里面噪音很大，我觉的他们的工作环境挺不好的，这也让我对他们有所了解，工人真的挺难的。工人们都在专心而又动作娴熟的操作着那些机器，我一边参观一边注意着周围的情况，以免发生意外事故。那些东西我们能看懂的真的不多，但我们还是都很认真的看，毕竟这对我们以后的工作可能都有用处，尽量多学一点东西。我们主要参观了他们的拖拉机装配线，一步步有序的进行着，让我们对拖拉机的装配有了一点直观的了解，虽然不太懂，但毕竟有所了解了，一台台大型拖拉机就从这条装配线上出来了。2. 参观一拖汇德工装有限公司3月3日我们参观了一拖汇德工装有限公司。2006年，由共和国长子一拖集团有限公司工装制造厂脱胎转制而成。半个多世纪的人才和技术积淀，加之灵活规范的管理机制，和诚信创新的文化机制，造就了一个宽产品面、长服务线的现代科技企业。客户的需要就是公司的需要。汇德公司可为机械行业提供刃具、检测量具（量仪）、机床夹辅具、焊装夹具等成套工装供应，根据您的产品技术要求，提供从工艺设计、工装（含非标设备）的设计制造到使用培训服务的一揽子解决方案。具有液压元器件、专用零部件等产品的技术研发、生产制造经验和技术积累。汇德公司秉承“为客户创造价值”的理念，为您打造高品质、优性能的产品和服务，支撑您的企业快速稳定地发展。在工装厂，我们看见了我们机床上用的各种刀具的生产下线，我们见到我们平时用的多的钻头的生产过程和生产的刀具。让我们增长了许多我们课本上学不到的东西，我们也看见了各个生产的图纸，和我们在学校学习的一样。3. 参观了一拖齿轮厂3月4日我们参观了一拖齿轮厂。厂里的饿师傅给我们讲可一下该厂的有关情况，然后我们就进了车间，到这儿同样要很注意安全，各式各样的车床、机床高速旋转着，很是危险，要十分小心，到了这儿就是真的来到了一个齿轮的王国，各种各样的齿轮应有尽有，我数了几遍到底也没数出他们到底生产多少种齿轮。 在这儿我看到了很多加工齿轮的机床。4. 参观一拖动力机械有限公司3月4日我们参观了动力机械有限公司，也就是以前的第一发动机厂，该公司是中国一拖集团有限公司骨干专业公司之一，由一拖柴油机公司和第一拖拉机股份有限公司于2003年共同投资专业生产动力机械的公司。其前身为第一拖拉机股份有限公司第一发动机厂，自1958年建厂以来，已累计生产各类柴油机60多万余台。一拖动力机械有限公司主导产品为：YTR105系列柴油机、东方红4125系列涡流室柴油机、B4125J系列直喷柴油机、YT4130系列直喷柴油机及30350KW发电机组。我们刚进车间门在侧墙上就看到了公司的一些情况说明。说到急切需要发展制造技术，这是现在国内需要迫切解决的问题。说是在发动机厂里参观学习，但是发动机的制造和装配是商业秘密不给看的，我们要看的是两个重要零件的加工：曲轴和连杆。书本上看似深奥和抽象的理论在这里经过工人的操作就变得一目了然。下刀点，刀路，工件加工后的情况，工件与刀具工件与车床的相对位置，夹具的实际形状曲轴和连杆的加工工序，每个工序的装夹和定位，相关工序所用的夹具知识等等这些，看得很清楚，也容易记住，深一层懂得定位的原理，比在课堂上学容易吸收得多多。老师也说了一句一个在读研究生的话：“大学四年，就是在实习这段时间学到点东西。”很正确，起码对我来说是这样。完整地看了曲轴和连杆的加工过程，由毛坯到出厂成品。先说个感受，就是效率慢，虽然是生产线的工作，但是每一个工序都是由工人操作机床一步步完成，是单件生产的模式。也许这两个零件本来就重要，需要很高的精密度和精确度，需要这样细致的操作，但是也不觉得工作很细致，至于其他的零部件，几乎都是这样的单件生产，还没看到批量生产的设备。另外一个感觉就是落后，下午在看加工工艺卡，看了一下给我们看的卡的日期，1988年的.如何改进这些，就是我们专业要学习的知识。5.参观中信重型机械有限公司中信重型机械公司是洛阳矿山机器厂进入中国国际信托投资公司后，以洛阳矿山机器厂为核心组建的企业集团公司。公司座落在素有“九朝古都”之称的河南省洛阳市，是中国第一个五年计划期间建设的156项重点工程之一，四十多年来经过多次扩建改造，已发展成为中国最大的重型机器制造企业。公司占地面积216万平方米，拥有资产近25亿元。年机器产品产量在30000吨左右，年商品产值达8亿元。公司所属的进出口公司及工程成套公司具有优秀的专业队伍和雄厚的实力。中信重型机械公司是机械行业的八大重型企业之一，是中南地区的铸、锻及热处理中心，大型重载齿轮加工基地。中信重型机械公司是国家外贸出口自营企业，先后向美国、澳大利亚、东南亚、西欧等数十个国家和地区出口了机器装备和铸锻件。也从美国、日本、德国、瑞典、丹麦、法国等引进了一批先进技术和工艺设备。在这儿我看见了超大型零件的生产过程，许多大型的零件都是以一般来加工，这样便于运输，我们在中信工人师傅的带领下，参观了公司的大型机床，他还给我们介绍了许多大型机床，这些都是全世界少有的大型机械。在这儿我们既长了知识也饱了眼福。6. 参观一拖精密铸造厂3月6日下午，我们参观了一拖精密铸造厂，该厂是第一拖拉机股份有限公司的专业厂，具有四十年的熔模铸造生产历史，是全国最大的精密铸造厂之一。精密铸造工程机械方面的备件有各种挖掘机、装载机的斗齿、齿根、矿用钻头、铁路枕底清筛机扒掌、扒链、扒齿等，耐磨性、质量可与进口原装备件相媲美。年生产能力为3000吨。该厂技术力量雄厚，工艺装备精良。拥有全国第一条机械化制壳流水线、中频感应炉，有造型、煤气焙烧、浇注、落砂联动铸工输送器，以及从美国微软公司国进口的DV-6型直读光谱仪等先进质量检测设备等。我们进取看见工作条件也不怎么好。通过师傅的讲解和自己的观察，发现该厂主要采用熔模铸造法生产，熔模铸造的工艺流程如下：制作母模制作压型制作蜡模制作型壳脱蜡焙烧和造型浇注脱壳。熔模铸造尺寸精确，铸件表面光洁，无分型面，不必在加工或少加工。熔模铸造工序较多，生产周期较长，受型壳强度限制，铸件重量一般不超过25kg,适用于多种金属及合金的中小型、薄壁、复杂铸件的生产。7. 参观一拖工程机械有限公司3月6日我们首站参观了一拖工程机械有限公司。该公司是中国第一拖拉机股份有限公司与华晨中国机械控股公司合资经营的大型企业。公司始建于七十年代，前身为机械工业部的重型军工企业，生产规模宏大，技术力量雄厚。九三年成立合资公司以来，凭军工技术的科研能力，不断开发出符合国情和市场需求的高性能价格比的工程机械产品。先后推向市场的有：轮式装载机、工业推土机、振动压路机三大系列数十个型号产品，其中东方红T100工业推土机被评为省优质产品。作为驰名中外的“东方红”工程机械产品，行销国内三十个省市自治区，并出口到欧洲、亚洲、非洲、拉美和澳大利亚等国家和地区。精益求精、精良制造。凭借军工生产的实力，公司不仅拥有国内外著名企业制造的大型、精密、稀有的先进设备50余台，主要加工设备400余台，而且在计量、检测方面拥有国际先进水平的检测仪器，为产品质量提供了可靠的保障。 从军工生产转为工程机械制造，公司始终坚持”传承军工品质，争创行业一流”的企业精神，凭借良好的基础和雄厚的实力，以市场为导向开发出：轮式装载机、履带推土机和振动压路机三大系列产品。8.自由活动我们综合了时间和金钱的考虑我们去了又风景的地方，龙潭峡，在那儿有很高的山，有很绿的水，我们享受了那里的美味，也体会了那儿的漂亮与宁静。我们早上很早就走了，晚上才回来的，一天的疲惫和在那儿的欢快相比不算什么。本来还打算去其他地方，但是时间上不许，我们只有下次了。9.实习感受没去之前我总以为根据自己从书上、从课堂上所学到的知识应该对企业的生产情况有了比较深刻的了解，但去了之后才知道自己的想法有多么幼稚，才体会到书上所说的“纸上得来终觉浅，绝知此事需躬行”的真正含义，也明白了老师要我们一定要下工厂实习的良苦用心。真的，有许多东西看似已经懂了，但真正到了实际却又是另一种情况。有时自己认为自己已掌握的东西可能仅是一些肤浅的表面或总体的一个方面，甚至有时是错误的认识，而如果没有实地考察实践，你是无法发现这些问题的。这次实习给我们每个人一个很好的机会学习那些书本上不能学到的知识，增长了我们的见识，对生产操作有了一定的直观认识，对工人也有了一中全新的认识。感谢领导、老师给我们这次充实自己、增长见识的机会！- 6 -山西农业大学工程技术学院毕业设计说明书- 1 -柠条联合收割机压扁及切碎装置的设计柠条联合收割机压扁及切碎装置的设计目目 录录1 绪论.11.1 课题的提出和意义.11.2 国内外研究现状.11.3 本文的研究内容及方法.22 技术任务书(JR).33 设计计算说明书(SS).33.1 传动方案的确定.33.2 传动皮带轮的设计计算.53.2.1 减速箱主动轴传出的皮带轮组.53.2.2 滚筒到减速轴的皮带轮组.63.2.3 减速轴到压扁输送辊的皮带轮组.73.2.4 减速器从动轴到拨禾链齿轮箱的带轮组.73.3 切割器的选择.83.4 拨禾装置的设计.93.5 夹持输送装置的设计.93.6 立辊式柠条压扁输送装置的设计.103.6.1 压扁输送辊的整体设计.103.6.2 压扁输送辊的长度设计.103.6.3 压扁输送辊材料的选择.133.7 立式茎秆切碎装置的设计.133.7.1 滚筒式切碎刀的设计.143.7.2 平板动刀刃口线的形成.143.7.3 刀片安装前倾角的确定 .153.7.4 扭转角的确定.17张晓舟：柠条联合收割机压扁及切碎装置的设计- 2 -3.7.5 平板刀尺寸设计.173.7.6 茎秆切碎长度的计算.183.8 收集料斗的设计.184 使用说明书(SM) .195 标准化审核报告（BS）.195.1 产品图样的审查.195.2 产品技术文件的审查.205.3 标准件的使用情况.205.4 审查结论.20结论.21参考文献.22致谢.23山西农业大学工程技术学院毕业设计说明书- 3 - 毕业设计说明书中文摘要毕业设计说明书中文摘要柠条联合收割机压扁及切碎装置的设计摘要：柠条是豆科锦鸡儿属的一个种,多年生长灌木植物，柠条抗旱、抗寒、耐瘠薄、耐风沙、具有极强的生命力和抗逆性。鉴于柠条独特的生物特性，多年来它一直是内蒙古西部及山西西北部和陕西、甘肃等防风固沙、防止水土流失的重要选用植物。全国柠条种植面积已达到 666.66 万 hm2 ，仅山西大同市柠条种植面积达到2 万 hm2 。柠条含有丰富的蛋白质，开花期鲜柠条干物质含粗蛋白 14%，粗脂肪3.5%，粗纤维 39.3%，无氮浸出物 31.3%，粗灰分 5.4%。由此可见，柠条还是优良的经济饲料。然而由于种植柠条的地区都是生态状况较差的地区，这类地区实行了严格的禁牧舍饲圈养后，使柠条的经济价值很难体现。为了使柠条的饲用价值得到体现，可以对符合标准的柠条进行平茬作业，再进行后续加工，生产出的产品可以添加到饲料中去。但是柠条难收割这个问题在农用机械制造领域已经成为共识，现有的平茬机械切割效果差，柠条被切割后直接凌乱的散落在地里。这些机械的适应性差，很多地方还是需要人工砍切收割。由于柠条茎秆木质化较高，而且茎秆上多硬刺，人工砍割和收集都非常不容易，收割效率极低而且效果非常差。为了解决这一难题，使柠条经济价值得到更好的体现，满足广大柠条种植地区的要求，本文设计了一种柠条的联合收割机械。这款联合收割机采用 65 马力柴油机，首先采用链式拨禾装置把柠条拨入收割台，采用了往复式切割器对柠条进行切割，然后通过加持链条送入立式压扁输送辊系统进行压扁及输送，随后送入立式滚筒切碎系统对柠条进行切碎，切碎的柠条最终掉入滚筒下的集料箱实现茎秆的收集，实现了柠条的联合收割。整个机构中，压扁输送辊和滚筒切碎装置本次设计的重点，两部分均采用立式安装，使整体机构变的紧凑，节省了空间，与前面的往复式切割系统能够很好的配合。此柠条联合收割机的设计为柠条的联合收割提出了新的方式，为后续的设计和研究提供了一个较好的方向。张晓舟：柠条联合收割机压扁及切碎装置的设计- 4 -其主要特点：1.联合化程度高。 2.对收割后的柠条进行了粗加工，方便后续的加工处理。关键词：柠条 联合收割机 压扁辊 滚筒切碎刀Combine harvester of Korshinsk PeashrubAbstractKorshinsk Peashrub is one of the species of Leguminosae Caragana Fabr which is a king of perennial shrub, drought-resistant, cold-resistant, widely and dusty-resistant, strong vitality and Inverse-resistance. In view of the particular biological nature of Korshinsk Peashrub, it straightly grown in the west inner Mongolia, the northwest of Shanxi, Shaanxi and Gansu and it played an significant role of defending the breeze sand and keep water and soil, the total planting areas in the whole country is up to 66,666,600,000 hm2, , the planting area of Datong is already up to 200 thousand hm2,. Korshinsk Peashrub is rich in protain, in the time of anthesis, the fresh Korshinsk Peashrub contains 14% simple protein, 3.5% simple fat, 33.9% coarse fibre,31.3%nitrogen free eotrant,5.4% ash. Thus from this point, Korshinsk Peashrub is also a fine economic feed. Owning to the grown 山西农业大学工程技术学院毕业设计说明书- 5 -latitude of the Korshinsk Peashrub is at the area with bad ecosystem. After being carried out the Captive feeding ban, it is difficult to achieve the economic value. By way of incarnate the feeding value of Korshinsk Peashrub，we ping stubbles to the measured up and with the followed-up processing ,append into the feeding stuff finally, that Korshinsk Peashrub is difficult to reap has become a consensus in the manufacture of agriculture machinery zone. The existing mechanical cutting effect of ping stubble is poor and the cutting shrub falls under the earth directly. Those machines have bad adaptability and need to reap by manpower because of the Korshinsk Peashrub had high level of lignifications and much hard stem thorns, it is difficult to reap and collect by manpower .As a result the inefficient of harvesting and very poor effect.In order to solve this problem that make a better economic value of Korshinsk Peashrub, content the requirement of Korshinsk Peashrub planting areas, this paper project a machine of Korshinsk Peashrub Combined Harvester use 65-horsepower diesel engine and first use the chain collection conveyer device to push the Korshinsk Peashrub into the harvest; use the reciprocating cutter to cue the Korshinsk Peashrub; then through the chain conveyer into the vertical flatting and conveyer machine; send into the reciprocating tumbling-box cutting part to cut up the Korshinsk Peashrub; the cut Korshinsk Peashrub falls into the container box under the tumbling-张晓舟：柠条联合收割机压扁及切碎装置的设计- 6 -box, eventually achieve the collection of the stem and combined-harvest. The flattened-sending roll and the cylinder cutter are installed in three-dimensional way which not only can make the whole contract well-knit but also can save the space; furthermore, it can be fully coordinated with the reciprocating cutting system. The designing of this Korshinsk Peashrub Combined Harvester not only promote a new way of combined-harvesting but also start a direction on the follow up study and research on the designing.Features: 1. The high degree of combination.2. This machine has done the rough cut of the reaped Korshinsk Peashrub which is convenient for the follow up processing. Keywords: Korshinsk Peashrub Combin flattened roll cylinder cutter山西农业大学工程技术学院毕业设计说明书- 7 -1 绪论绪论1.1 课题的提出和意义柠条是豆科锦鸡儿属的一个种,多年生长灌木植物，柠条抗旱、抗寒、耐瘠薄、耐风沙、具有极强的生命力和抗逆性。由于对沙地干旱自然环境条件的适应结果，叶退化为刺。株高 13m，冠幅 1m 以上。轴根系，根长 45m。自然生长状态下，寿命 10 年左右，如果平茬，寿命 20 年以上。柠条茎秆灰白色，直径多 1020mm，木质坚硬紧实1。鉴于柠条独特的生物特性，多年来它一直是内蒙古西部及山西西北部和陕西、甘肃等防风固沙、防止水土流失的重要选用植物。全国柠条种植面积已达到 666.66 万 hm2 ，仅山西大同市柠条种植面积达到 2 万 hm2 2。柠条含有丰富的蛋白质，开花期鲜柠条干物质含粗蛋白 14%，粗脂肪 3.5%，粗纤维39.3%，无氮浸出物 31.3%，粗灰分 5.4%。由此可见，柠条还是优良的经济饲料。未实施禁牧前，种植柠条的经济效益主要以牲畜的自然采食来体现，采食率一般在 20%30%之间。然而由于种植柠条的地区都是生态状况较差的地区，这类地区实行了严格的禁牧舍饲圈养后，使柠条的经济价值很难体现。其中最关键的问题就是柠条的机械化平茬收获技术没有得到根本解决。一方面，因为大部分地区圈养牲畜的主要饲草青贮或压缩后的玉米秸秆，牲畜采食种类单一，营养成分不全，导致肉奶品质部高，抗病能力下降，不少牲畜都处于亚健康状态；另一方面，含有多种营养成分的柠条得不到利用。另外，根据柠条生长特性，最好 34 年平茬一次，否则它的生长速度就会减慢甚至消失3。为解决这些问题，给生态建设和舍饲圈养创造可持续发展的空间，当务之急是研制一种可实现对柠条进行联合收割的机械。1.2 国内外研究现状 现在国内外暂时还没有出现对柠条联合收割机成型机械的报道，现有的对柠条进行收割的装置只有普通的割草机，还有适用于柠条的平茬机。普通的圆张晓舟：柠条联合收割机压扁及切碎装置的设计- 8 -盘锯齿式和甩刀式机具切割后，切口表面形成不光滑的所谓“毛口” ，不利于次年发芽生长3。这些机械只能把柠条切割，并没有处理和收集装置，切割完以后直接散落到地里，还需要人工进行收集。这些机械的适应性差，很多地方还是需要人工砍切收割。由于柠条茎秆木质化较高，而且茎秆上多硬刺，人工砍割和收集都非常不容易，收割效率极低而且效果非常差。1.3 本文的研究内容及方法 根据国内外柠条联合收割机研究的发展现状，以及国内对柠条联合收割机的需求，本文对柠条联合收割机的整体设计进行了研究，首先设计有效的拨禾装置把柠条拨入收割台，采用了往复式切割器对柠条进行切割，随后送入立式压扁输送辊系统进行压扁及输送，然后送入立式滚筒切割系统对柠条进行切碎，最后切碎的柠条掉入集料箱实现茎秆的收集。本文着重对切割以后的工作部分进行了研究。整机工作流程图见图 1-1。立式割台的立式压扁输送辊配置立式滚刀属独特设计，其特点是立式压扁辊兼作滚刀的喂入辊，结构简单紧凑，问题是秸秆喂入方向与滚刀轴线的垂直性如何，需要进行试验验证；优点是秸秆在切碎后输送相对容易4 。拨禾链往复式切割器立式切割滚筒收集料斗夹持输送链立式压扁输送辊图 1-1 整机工作流程图 综上所述，我国柠条收割机的研制势在必行，尤其是既能对柠条进行收获，又能对柠条进行切断和收集的联合收割机械的研制更有发展潜力和应用前景。在分析了国内外有关研究现状之后，发现本文针对柠条所设计的立辊式压扁切割系统还没有相关研究，所以有必要进行研究分析。设计中确定了立式滚刀切碎装置，与立辊式压扁方式相配套，结构紧凑、切碎质量好，大大减轻了整个割台部分的前伸量和重量5，为柠条收割后的茎秆切碎问题提供了解决方案。山西农业大学工程技术学院毕业设计说明书- 9 -2 技术任务书技术任务书(JR)柠条是一种很难收割的防风固沙的植物，经常需要人工砍切收割，即使是使用机械平茬，茎秆也是散落在地里，工作人员在回收的时候经常弄伤自己。本设计主要目的是既能完成收割也要完成收集，在切割完成以后经过简单的碾压，输送进切碎装置中，进行切碎粗加工，最后掉入集料箱中。由于现在对柠条的力学研究还很少，所以本设计中有部分参数和计算公式需要套用相似机械的经验数据或公式。本设计的关键问题是压扁输送辊的长度设计、碾压输送速度、及压扁输送辊和滚筒式切碎装置的安装角度。若碾压输送速度过快，则后面的切碎质量无法保证，速度过慢则会产生茎秆的堆积，两种情况均对机器作业不利，最终确定输送线速度为，滚筒切割转速为sm/5 . 3，压扁输送辊与滚筒式切碎装置的安装角度定为与竖直面成。min/2100r303 设计计算说明书设计计算说明书(SS)3.1 传动方案的确定传动方案的设计是本次设计的难点和重点，只有传动方案设计合理，才能保证整体机构的运作，各个环节才能有效配合，高效率、高质量的实现柠条的联合收割。本次设计的柠条联合收割机传动部分的难点在于各部分所需转速不相同，压扁输送辊对的转向相反，要实现相对运动，拨禾链组也要实现相对运动。本文所设计的传动方案简图如图 2-1 所示：张晓舟：柠条联合收割机压扁及切碎装置的设计- 10 -1.往复式切割器 2.压扁输送辊-1 3.滚筒切碎器 4.压扁输送辊-2 5.拨禾链图 2-1 柠条联合收割机传动简图此柠条联合收割选取 65 马力柴油发动机，输出转速 2400r/min,经过一级减速器减速，传入各个机构。两个压扁输送辊安装在同一平面内，形成一个压扁输送辊对，为了方便表示，把后面的压扁输送辊-2 画到了侧面。转速的传递是：柴油机输入的转速传入一级减速器后，首先不经过减速，转速通过减速器主动轴直接传出，再通过一组皮带轮和锥齿传入滚筒切碎器；从滚筒切碎器传出的转速通过一组二级皮带轮减速，传入压扁输送辊-1；主动轴传出的转速通过一组直齿轮改变方向，经由一个锥齿轮组和一个二级皮带轮减速传入压扁输送辊-2，这样就实现了压扁输送辊对的相对运动。同理，由减速器从动轴传出的转速经过一系列的齿轮和皮带轮传动，可以实现拨禾链的相对运动，往复式切割器则再通过一组曲柄摇杆机构，实现往复运动。山西农业大学工程技术学院毕业设计说明书- 11 -3.2 传动皮带轮的设计计算3.2.1 减速箱主动轴传出的皮带轮组小带轮转速 2400r/min，大带轮转速 2100r/min,。14. 121002400i（1）V 带型号的选择：V 带星号应根据计算功率和小带轮转速来选取，caP1n。计算功率是根据传递的功率，并考虑载荷的性质以及每天运转时间的长短P等因素来确定的。（1）PKPaca式中：计算功率，；csPkW 传递的额定功率，；PkW 工作情况系数。AK其中：=，=1.3，则计算出=。PkW5 .12AKcsPkW25.16（2）确定带轮的基准直径、：初选主动带轮的基准直径。根据1dd2dd1ddV 带型号，选取为 B 型 140mm，则根据传动比算出=160mm。1dd2dd（3）确定中心距和带的基准长度：根据传动结构需要初定中心距。adL0a（2）)(2)(7 . 021021ddddddadd则最小=210mm。0a确定后，由带传动几何关系，按下式计算所需带的基准带长：0adL（3）02122104)()(22addddaLddddd得出=891.48。根据选取和最相近的 V 带的基准长度，则dLdLdLdL=900mm。再根据来计算实际中心距。由于 V 带传动的中心距是可以调整的，dLdL故可采用下式做近似计算：张晓舟：柠条联合收割机压扁及切碎装置的设计- 12 -（4）20ddLLaa计算得最小中心距=214mma(4)验算主动轮上的包角：1（5）1203 .57180211adddd计算得=，符合要求。11206 .174（5）确定带的根数z（6）LcaKKPPPz)(00式中：包角系数，考虑包角不同时的影响系数；K 长度系数，考虑带的长度不同时的影响系数；LK 单根 V 带所能传递的功率，；0PkW 单根 V 带时的功率增量，。0P1ikW计算得=4.75 根。z3.2.2 滚筒到减速轴的皮带轮组小带轮转速 2100r/min，传动比3.76，则大带轮转速为 558.5r/min。i（1）=2，根据公式（1）可得 =2.6。PkWcsPkW（2）确定带轮的基准直径、：初选主动带轮的基准直径。根据1dd2dd1ddV 带型号，选取为 A 型 100mm，则根据传动比算出=376mm，根据标准带轮1dd2dd直径，选择=375mm。2dd（3）确定中心距和带的基准长度：根据传动结构需要初定中心距。adL0a根据式（2）计算可得=332.5mm。0a确定后，由带传动几何关系，按下式计算所需带的基准带长：0adL山西农业大学工程技术学院毕业设计说明书- 13 -根据式（3）得=1467.6mm，根据选取和最相近的 V 带的基准长度dLdLdL，则=1600mm。再根据来计算实际中心距。由于 V 带传动的中心距是可dLdLdL以调整的，根据式（4）得最小中心距=399mm。a(4)验算主动轮上的包角：根据式（5）得：，符合要111205 .140求。 （5）确定带的根数：根据式（6）计算得：=根。zz22 . 13.2.3 减速轴到压扁输送辊的皮带轮组小带轮转速 558.5r/min，传动比2.5，则大带轮转速为 233r/min。i（1）=2，根据公式（1）可得 =2.6。PkWcsPkW（2）确定带轮的基准直径、：初选主动带轮的基准直径。根据1dd2dd1ddV 带型号，选取为 A 型 112mm，则根据传动比算出=280mm。 1dd2dd（3）确定中心距和带的基准长度：根据传动结构需要初定中心距。adL0a根据式（2）计算可得=275mm。0a确定后，由带传动几何关系，按下式计算所需带的基准带长：0adL根据式（3）得=1191mm，根据选取和最相近的 V 带的基准长度dLdLdL，则=1250mm。再根据来计算实际中心距。由于 V 带传动的中心距是可dLdLdL以调整的，根据式（4）得最小中心距=305mm。a(4)验算主动轮上的包角：根据式（5）得：，符合要111204 .148求。 （5）确定带的根数：根据式（6）计算得：=根。zz39 . 23.2.4 减速器从动轴到拨禾链齿轮箱的带轮组小带轮转速 533r/min，则大带轮转速为 192r/min，则传动比为2.5。i（1）=1.6，根据公式（1）可得 =2.08。PkWcsPkW（2）确定带轮的基准直径、：初选主动带轮的基准直径。根据1dd2dd1dd张晓舟：柠条联合收割机压扁及切碎装置的设计- 14 -V 带型号，选取为 A 型 100mm，则根据传动比算出=278mm，根据标准带轮1dd2dd直径，选择=280mm。2dd（3）确定中心距和带的基准长度：根据传动结构需要初定中心距。adL0a根据式（2）计算可得=266mm。0a确定后，由带传动几何关系，按下式计算所需带的基准带长：0adL根据式（3）得=1159mm，根据选取和最相近的 V 带的基准长度dLdLdL，则=1250mm。再根据来计算实际中心距。由于 V 带传动的中心距是可dLdLdL以调整的，根据式（4）得最小中心距=312mm。a(4)验算主动轮上的包角：根据式（5）得：，符合要求。111209 .146（5）确定带的根数：根据式（6）计算得：=根。zz56 . 43.3 切割器的选择切割器是收获机械的重要部件之一，它的功用是将田间的作物切断。目前，已广泛使用和报道的切割器有：往复式、回转式、甩刀式、带式等。这方面的研究国内外均有报道。基本情况是： 1.往复式切割器：往复式切割器由动刀片和定刀片组成，动刀片多数在刀刃上面刻有齿纹，少数在下面刻有齿纹，防止禾株在从剪切口滑出，并有自磨刃作用。在机器前进的同时，动刀片与定刀片组成割幅，定刀片与护刃器成为切割时的两个固定支撑点，动刀片以一定的速度在两支撑点之间做往复切割。往复式切割是目前国内外稻麦收割机上应用最广的一种切割器，现基本标准化。其切割速度一般为1.52m/s作业速度低，一般不超过9km/h。这种切割器平均切割速度较低，切割性能好，结构简单，工作可靠，广泛用于谷物收割机上。它的缺点是往复愤性力大，割台振动和噪声大，存在重割和漏割，割茬不整齐。2.回转式切割器： 回转式切割器主要用于收获牧草、 青饲料等粗茎秆作物，少数谷物收获机上也使用这种切割器。回转式切割器切割速度高，一般是，山西农业大学工程技术学院毕业设计说明书- 15 -可适应1025km/h的高速作业，惯性力易平衡，震动较小，结构简单，但回转半径小，不宜宽幅切割，割刀的寿命较短，维修费用高。3.甩刀式切割器：甩刀式切割器多用于玉米青贮饲料收割机上，目前国内外收割机上多采用甩刀式切割器。它由水平横轴、刀盘体、刀片和护罩等组成。刀片铰接在水平横轴的刀盘上，在垂直平面(与前进方向平行)内回转。这种切割器转速高，圆周速度达5070m/s，但割幅较窄，一般为0.82m。在割幅较大的机器上，多采用多组并联结构，目前国内外最大的割幅为6m。4.回转带式切割器：这种切割器将薄钢带加工成角钢状，一边为带体，连接两端构成传动带，一边为刀体，刀体间有一定距离，刀体端开有刀齿，刀齿为梯形。工炸时，在驱动带轮的带动下，带体在水平面内绕两带轮作回转运动刀齿切割作物。可实现高速作业、高速切割及无支承切割，切割速度可高于17m/s，作业速度可高于15km/h，无往复惯性力，割刀工作平稳，割台振动小，工作平稳，割茬整齐，无撕裂、漏割和堵刀现象，适于收割小麦、水稻等细茎秆作物和牧草。5.齿形链式切割器：动刀右上部为切割段，呈梯形，根部为传动齿，同齿形链节板，将其与标准齿形链节板铰接成一封闭的刀链，刀链在主动链轮的驱动下，在上下水平导轨的引导下，在水平面内作高速回转运动，其紧边与护刃器构成切割幅，对作物茎秆切割。 综上所述，根据柠条的生物学特性，从切割效果、结构复杂程度、动力配置等多放面综合考虑，本设计选择了技术比较成熟的往复式割刀。3.4 拨禾装置的设计 衡量作物收获质量好坏的一个最主要指标是损失率。由于收获流程的前后顺序所致，割台损失率首当其冲。拨禾装置位于收割机的最前端，收获作物时，它扶起并归拢作物，拨向切割器；在切割器切割作物时，前方扶持茎秆以防止向前倾倒；最后把切断的作物及时推向压扁辊。 拨禾轮的结构简单、可靠，多用于大中型收割机上的联合收获机上。但是由于柠条茎秆硬度高切有比较高的柔性，采用拨禾轮的效果不好，且拨禾轮一般应用于卧式收割台的结构中，不适用于本设计的立式收割台。本设计最终采张晓舟：柠条联合收割机压扁及切碎装置的设计- 16 -用链式拨禾器，可有效的把柠条拨入切割装置。3.5 夹持输送装置的设计 夹持输送装置是本机的重要部分，它影响着本机的结构、复杂程度和工作可靠性。柠条植株由拨禾禾链强制拨入夹持链，在夹持同时，切割器把柠条植株切断，被切断的植株在夹持链作用下向后输送直至喂入摘穗辊。3.6 立辊式柠条压扁输送装置的设计 压扁输送装置是柠条前割台的核心，直接影响到整机的各项指标，如损失率、切割达标率等。该装置能在压扁柠条茎秆的同时将茎秆强制喂入滚刀切碎，使压扁辊与滚刀间茎秆输送通畅，不堵塞。其次，茎秆及茎节被碾压后对切碎和提高饲料的品质起很好的作用5。 立辊式压扁输送装置的压扁辊两轴线所在平面与垂直面成前倾 2535夹角，柠条植株由往复式割刀割断后经夹持链输送至压扁辊，通过立式压扁辊压扁。植株在弧形挡禾板和加持的作用下与压扁辊轴线成 5070角。由于螺旋线的提升作用，压扁后的植株基本与压扁辊成垂直角度向后输送进切碎滚筒切碎。3.6.1 压扁输送辊的整体设计 立式压扁输送辊上设有螺旋线凸棱，见图 3-1。柠条茎秆由切割器切断后被输送链夹持输送至压扁辊，顶部首先进入两辊之间，随着压扁输送辊对的相向旋转，茎秆以速度沿轴线上升，以速度向后输送，当输送到一定高度时，2v1v茎秆仅依靠压扁辊对茎秆的推挤和惯性力作用向上移动，同时以速度1快速向v后输送6。山西农业大学工程技术学院毕业设计说明书- 17 -图 3-1 压扁输送辊结构图3.6.2 压扁输送辊的长度设计 压扁输送辊的长度既要满足不同长度茎秆的要求，又要满足沿辊长容纳茎秆的株数。设为满足最长茎秆高度的压扁输送辊长度。设茎秆以根部单株均匀喂入 L压扁输送辊对中，初始喂入角，茎秆受压扁输送辊拉压力的作用沿径向后移，0受螺旋推动力的作用沿轴线方向上移，设径向速度，轴向速度 ，则1v2v) 1 (601Dnv（7）)1 (602snv（8）式中：压扁输送辊螺旋凸棱的螺距；s压扁输送辊直径；D压扁输送辊转速；n茎秆沿轴线移动的打滑率；茎秆沿径向移动的打滑率。 经查阅资料=0.050.08；与压扁输送辊间隙、茎秆含水率、茎秆的直径等因素有关，变化范围较大，经验值一般为 0.40.6。为避免茎秆堆积，压扁输送辊的速度应较高一些，一般情况下，压扁辊主轴的转速应是机器前进速张晓舟：柠条联合收割机压扁及切碎装置的设计- 18 -度的三倍以上7。本设计中机器前进速度定为，所以8 . 0sm/。smn/4 . 238 . 0 茎秆沿自身方向输送的速度cossin21vvvj（9） 设计要求，即，否则不能正常工作，则0jvcossin21vvvj0（10）12vvarctg 茎秆从进入位置到与压扁输送辊轴线垂直位置，角由初始喂入角变化0到，所以平均速度为2（11）dvvvj)cossin(2212100（12）)sin1 (cos2102010vvvj 牵引茎秆从割茬根部至最高点的时间 ，茎秆从割茬根部至最高点的长度 。tl则牵拉茎秆长度 所需的时间为l（13）)sin1 (cos)2(02010vvlvltj（14）)sin1 (cos)2(0201022vvlvtvL 设为满足沿压扁输送辊长度方向容纳茎秆株数的工作长度。机器行走世 L间 内，收获玉米株数为t（15）tpvzm 式中：机器前进速度，；mvsm/山西农业大学工程技术学院毕业设计说明书- 19 - 单位长度（）内柠条株数，。pm米株/ 沿压扁输送辊工作长度，容纳的茎秆数位 L（16）dLkz 式中：茎秆的平均直径；d 压扁输送辊呢秸秆充满系数。k设计时要求容纳的茎秆数大于收获的茎秆株数，即 zz（17）dLkptvm （18）kptdvLm （19）)sin1 (cos)2( 0201vkvpdlvLm实际设计长度既要满足又要满足的要求，即。 L L , maxLLL 各参数取值范围为，=，8，05070smvm/8 . 0米株/30p，。mmd303 . 0k6 . 0 设计原则是压扁输送辊的工作长度在满足大于和的要求下，尽可能取 L L小值，以使结构紧凑，一般取 400550。本设计最终选定辊长为 500。mmmm3.6.3 压扁输送辊材料的选择现在市面上的压扁辊有三种类型：1.钢-钢压扁辊：两个压扁辊均由钢材料加工而成，优点是碾压力大，耐磨损，适合碾压较硬的植物枝条；缺点是造价高，重量大，需要机器的动力大。2.橡胶-橡胶压扁辊：两个压扁辊均为橡胶材料，优点是吸入性好，丢失率率低，碾压力小，适用于柔软的牧草，在不破坏其形状的同时对其进行压扁处理；缺点是磨损大，尤其是在对较硬植物枝条进行作业的时候，压扁辊的磨损尤其严重，容易造成卡机。3.钢-橡胶压扁辊：介于前两者之间的一种压扁辊。兼顾了吸入率和低损耗的优点，但是对于硬度较高的植物枝条依然存在磨损较大的缺点。结论：柠条枝条有较高的木化程度和柔韧性，对压扁装置的损耗很大，鉴张晓舟：柠条联合收割机压扁及切碎装置的设计- 20 -于这种生物学特性，以及三种类型的压扁辊的物理特性，综合考虑，本设计选择采用钢-钢结构的压辊，兼顾了本设计需要碾压力大和损耗低要求。 综上所述，本章主要对立式割台的各个部件进行了方案的选择和设计，重点对压扁输送辊进行了结构设计和数据计算。压扁输送是本章的难点，压扁输送装置的可靠性决定了整体机械的稳定性，文中将这一问题作为重点和难点，设计了立式压扁输送辊。这个设计不仅能归整切割下来的柠条，使其变的有序，并对其进行压扁处理，而且能与后面设计的立式滚刀组成单元结构，使茎秆切碎装置变得简单。3.7 立式茎秆切碎装置的设计立式茎秆切碎装置是本次设计的重点，立式茎秆切碎装置与立辊式压扁输送装置配套实现柠条的收割和粗加工，结构简单，茎秆切碎效果好、功耗低，能和割台配置紧凑。现有的设备技术是立式辊配套盘刀或卧式滚刀切碎装置，它不但结构庞大，甩刀则为无支撑切割，动力消耗也大。立式茎秆切碎装置安装在柠条压扁输送辊的后方，并与机架相连，其驱动部件与收获动力系统相连，且与压扁输送辊有速比约束。3.7.1 滚筒式切碎刀的设计 滚筒式切碎刀最初设计为螺旋刃刀片，螺旋刃刀片功率消耗小、切碎平稳，但制造工艺复杂，成本高。到 20 世纪 70 年代末，直刃斜装滚刀在我国得到迅速推广9 。直刃斜装滚刀制造简单，但功耗较大且系统振动。后来出现的椭圆刃口平板刀既功耗小，又制造方便、成本低，但须与抛送叶片连接，以达到机械式气流输送的目的。本课题立式滚刀在设计时采用椭圆刃口的平板刀，既能使在切割过程中实现滑切，又能使结构紧凑，易于在压扁输送辊后布置。3.7.2 平板动刀刃口线的形成平板刀刃口曲线是椭圆曲线的一部分，结构见图 3-1。图中是一平面与圆柱轴线倾斜相截时形成的曲线就是椭圆刃口的曲线。山西农业大学工程技术学院毕业设计说明书- 21 -图 4-1 椭圆刃口的形成 图中有效高度，半径为。截平面与圆筒轴线之间夹角为，与圆筒上LR端面截交于 A、B 两点，下端面截交于 C、D 两点。其截交点 A、B 的连线与圆心距离为，与半径夹角为；截交点 C、D 的连线与圆心距离为，与uHAOmudH半径夹角为；若圆筒按顺时针方向转动。则平板刀前面与圆柱表面的CO md截交线 AC 是平板刀的椭圆刃口曲线。 设计中选圆筒长，直径，。mmL560mmD220mmHu52mmHd80则有截平面的倾斜角（20）86. 2arctanLHHud 椭圆长轴：；椭圆短轴：；焦距：mmDa5 .4405sin2mmDb2202；离心率：。4400222bac19987. 0ace 由此可知该椭圆极为扁平，圆筒上的全部椭圆刃口曲线有着较大的曲率半径。现做如下讨论。 椭圆方程为（21）22xaaby 则曲率为（22）3/221 yyKx 得（23）22xaabxy张晓舟：柠条联合收割机压扁及切碎装置的设计- 22 - （24）3/222)( xaaby故（25）3/222244)(baxabaKx由图几何关系可得（26）sinXHX 则（27）8 .104585. 2sin52AX（28）66.160885. 2sin80CX 由以上各点数据，还可通过解出的一阶、二阶导数，求出曲率半径和曲Y率中心，对此曲线段定量分析。从这些数据和图形可以看出刀刃虽在椭)(、圆曲线段的曲率半径从到，由小变大，对应的曲线之平O O86.562ACXX均曲率半径，可见刀刃线趋向平直。13485R3.7.3 刀片安装前倾角的确定 平板刀刀刃 AB 的运动轨迹为圆柱面。刃口曲线是圆柱被平面所切的椭圆曲线的一段，其结构参数如图 4-2 所示。从图中可得到所切椭圆曲线方程为：（29）1)sin/(2222RZRXoo山西农业大学工程技术学院毕业设计说明书- 23 -图 4-2 平板刀在滚筒体上的结构参数 平板刀结构参数间的关系可用下式表示：（30）sinRZtg 式中：刀刃上 A 点的坐标值；Z 扭转角，平板刀刀面所在平面与滚筒中心线的夹角； 切碎滚筒刀刃轨迹半径；R 平板刀刀刃上 A 点的安装前倾角。 从理论分析中可知：当刀刃为弧形刃口时，这样的刀刃线回转起来是一个圆柱面。因此，平板刀式滚筒切碎器的动刀是平板刀，定刀是平直刃刀的情况下，定刀安装位置正常而不倾斜，这样可获得一定的滑切角，切割回转角也较大，故切碎器的性能较好。 实验表明，角越大，其切碎性能越好，但抛送性能越差。因此在设计中，角选取应在保证可靠抛送切碎物的前提下，尽量大一些。本设计中采用。105760张晓舟：柠条联合收割机压扁及切碎装置的设计- 24 -3.7.4 扭转角的确定 扭转角即刀片刃线相对于回转轴线的转角，与滚筒长度或直径有关。由于受平板刀切碎滚筒的结构限制，一般取扭转角=。11本设计取值为47。73.7.5 平板刀尺寸设计 平板刀结构尺寸如图 4-3 所示。图 4-3 平板刀结构尺寸 平板刀刃角一般都较小，常取，考虑到刀刃的强度，我们取2125。25 为保证切割的平稳性，连续性，使每把刀的切割阻力矩小，我们采用多把动刀。单边刀数把，双边攻击 把，呈八字形排列。如图。每把刀片长取48，材料选择 50CrA,刃口淬火硬度为 5560HRC。mm3001003.7.6 茎秆切碎长度的计算为了满足储存和加工的要求，应规定茎秆切碎的长度。技术要求小于。mm30茎秆理论切碎长度 ：l山西农业大学工程技术学院毕业设计说明书- 25 -（31）4106)1 (znvlzidl或 式中： 滚刀与压扁输送辊的传动比；i压扁输送辊直径；d动刀片数量；z茎秆对压扁输送辊的打滑率；滚刀转速；n茎秆喂入速度。v 由上式可知，改变压扁输送辊与滚刀的传动比 或刀片数量，可以改变茎iz秆的切碎长度。经过查阅相关资料35，设计中应用参数，压扁输送辊喂入速度，滚刀转速，动刀片数量 ，理论切碎长度。sm/5 . 3min/2100r8mm25这部分章节主要介绍了立式茎秆切碎装置的研制过程，设计中采用了先进的滚刀式圆筒切碎器。该切碎装置由固定安装的定刀片组和与其配套切割的滚刀组成，采用立式安装，与立式压扁输送辊相配置。滚刀采用椭圆刃口的平板刀，本章详细分析了椭圆刃口的形成和刀刃的几何角度，指出椭圆刃口平板刀既有功耗小、制造方便、成本低的特点，又有其自身难以克服的缺点。这种方案的提出为柠条茎秆提供了新的切碎方法。3.8 收集料斗的设计集料箱安装在滚筒切碎刀下方，可活动拆卸，能从机器后部人工取出，方便物料的卸出。由于本设计滚筒切碎装置为倾斜竖直面安装，所以首先需要在滚筒外30延安装适当的挡板，使物料下落方向改变，便于收集。设计集料箱时，可根据整机内部空间确定各项数据。集料箱材料为普通铁皮，形状设计上选择性大，在作业过程中，尽可能的提高集料箱的容积，可提高作业效率。张晓舟：柠条联合收割机压扁及切碎装置的设计- 26 -4 使用说明书使用说明书(SM)（1）使用前应检查减速器中冷却系统是否能正常工作。（2）注意每个齿轮箱中轴承的润滑，没润滑油时及时添加。（3）检查每个传动皮带轮的松紧，太松容易脱离，太紧容易断裂。（4）检查往复式割刀是否在轨道，如果不在
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