割草压扁机的设计【农业机械】【5张CAD图纸】【优秀】

割草压扁机的设计

31页 17000字数+说明书+任务书+开题报告+5张CAD图纸【详情如下】

中期汇报表.doc

任务书.doc

割草压扁机的设计开题报告.doc

割草压扁机的设计论文.doc

压扁机装配图.dwg

大带轮.dwg

小带轮.dwg

轴承座.dwg

部件.dwg

割草压扁机的设计

摘要：为了能及时对收割的牧草进行压扁。确立研制一种既可高速收获，又能即时压扁，且配套动力普遍，经济实用的中型割草压扁机，以满足中小规模苜蓿生产的需要。其主要特点是：割草压扁机采用牵引式置于中型轮式拖拉机的后方；采用了偏心式拨禾轮，将牧草拨入割台，并及时推向压扁辊；采用了往复式切割器，结构简单，适应性较强，多用于牧草收获机上；采用了‘人字形’橡胶压扁辊既可将牧草压扁又具有将牧草钳入的功能，提高压扁效果。

　　　　本文主要是应用机械设计方法和机械原理对割草压扁机的进行研究设计，用Auto CAD设计软件进行绘图，初步完成了整机的设计并整理出图纸。　　　

关键词：苜蓿；割草压扁机；往复式切割器；偏心拨禾轮；人字形压扁辊

Design cutting squash　

Abstract：A timely manner in order to harvest the grass for squash. Base on this,a research program was established which a medium haybine which can not only cut grass in high-speed,withwidespread kit motive but also flatten in time and adapt the demand for medium small scale clover produce. It’s main characteristics are:the haybine was placed right on the medium tractor;the eccentric reelstir the clover to the stand and push to the compression roller in time; Reciprocating cutter was adopted which has many strong points,such as configuration compact,motivate transmission simple;it adopted the cheveron compression rollerwhich can flatten clover and have the function of the grab which can raisethe compression result.

　　　This paper is the application of mechanical design and mechanical principle of the mowing machine squash research design, use Auto CAD design software for mapping, completed the preliminary design of machine and come up with drawings.

Key words: Medicago；Haybine；Toothed chain-cutter；Eccentric winder；Cheveron compression roller

摘要I

AbstractII

1绪论- 1 -

1.1本课题研究的背景、目的和意义- 1 -

1.1.1研究背景- 1 -

1.1.2研究目的- 1 -

1.1.3研究意义- 2 -

1.2牧草机械的研究现状和发展趋势- 3 -

1.1.2国外牧草机械的发展现状- 4 -

1.1.3我国牧草机械发展趋势- 4 -

2割草压扁机整体方案的确定- 6 -

2.1收获对象的特点及其对收获机械性能的要求- 6 -

2.1.1收获对象的特点- 6 -

2.1.2收获对象对收获机械性能的要求- 6 -

2.2方案的确定- 7 -

3割草压扁机拨禾轮装置的设计研究- 8 -

3.1拨禾轮的结构- 8 -

3.2拨禾轮的工作原理和参数确定- 8 -

3.2.1拨禾板的运动分析- 8 -

3.2.2拨禾轮对牧草的作用- 9 -

3.2.3拨禾轮直径的确定- 11 -

4割草压扁机切割系统的分析研究- 12 -

4.1切割器的选择- 12 -

4.2往复式切割器参数的分析- 14 -

4.2.1 I型切割器的切割速度图- 14 -

4.2.2切割平均速度- 14 -

4.3往复式切割器普通I型的结构尺寸和行程的关系- 15 -

4.4往复式切割器的构造及其动刀片的结构参数- 16 -

4.4.1.往复式切割器的构造- 16 -

4.4.2切割器动刀片结构参数- 17 -

5割草压扁机压扁系统的设计研究- 18 -

5.1压扁机构的设计- 18 -

5.1.1压扁机构参数的确定- 18 -

5.1.2压扁辊技术性能分析- 18 -

5.2束草装置的设计- 19 -

6传动系统的分析研究割草压扁机- 20 -

6.1传动系统方案设计及主轴转速确定- 20 -

6.1.1传动系统的方案设计- 20 -

6.1.2切割主轴转速确定- 21 -

6.2传动比及参数确定- 21 -

6.2.1切割系统传动比分析和参数确定- 21 -

6.2.2压扁系统传动比分析和参数确定- 21 -

6.2.3拨禾轮系统传动比分析和参数确定- 22 -

6.3功率需求和传动效率- 22 -

6.3.1切割系统功耗和传动效率- 22 -

6.3.2压扁系统功耗及传动效率- 23 -

6.3.3拨禾轮系统功耗及传动效率- 23 -

6.3.4割草压扁机所需的总功率- 24 -

4、结论- 25 -

参考文献：- 26 -

致谢- 27 -

1绪论

1.1本课题研究的背景、目的和意义

1.1.1研究背景

  随着西部大开发政策的实施，草原建设，草原改良，退耕还草，生态恢复建设已大规模展开。我国农业发展已进入“高产，高效，优质，安全”新阶段，畜牧业在农业中所占比例和所处地位不断上升，从而引发了对畜牧机械的强烈要求。黑龙江省的牧区面积也有所增加，但是牧草生产发展相对落后，大多是进口机器，偷人成本十分昂贵，维修费用也十分昂贵，因此牧草收获机具的缺少，已成为我省草产业发展的“瓶颈”。

　　目前，国外现有的割草压扁机，按切割器形式分主要分为往复切割器式割草压扁机和旋转切割器式割草压扁机两种。工作幅宽2～6米，配套动力30～150KW。这些机具主要为大型牧场所使用，配套条件要求较高，与我国国情不符。我国的牧草收获机械化事业还处于发展阶段，市场上现有的割草机都不带压扁设备，对于像紫花苜蓿、红三叶等豆科作物收获一般都是使用国外进口机械。近年来，仅有新机械研究院和呼和浩特畜牧机械研究所开始研制割草压扁机。但与中型拖拉机配套的割草压扁机具仍是我国牧草机械发展的一项空白。            

　　为此，我们确立牧草收获机械研究项目，考虑非产业化牧草生产的需求，拟设计一种与中型拖拉机配套的割草压扁机。

1.1.2研究目的

  苜蓿是豆科牧草，含有较多的胶体物质和较少的碳水化合物而不易青贮，刈割的苜蓿必须及时干燥，否则就会发霉变质甚至腐烂，致使动物无法食用。青干草是草产品流通的主要形式，同时也是发展绿色畜牧业的重要的蛋白质资源。目前，已开发的牧草产品有草粉、草颗粒、草块、草饼、草捆、叶块、叶粒和浓缩叶蛋白等。牧草产品在国际、国内均具有非常广阔的市场，亚洲已成为世界上最大的苜蓿产品进口市场，年总需求量240-255万吨，其中，紫花苜蓿是生产量和销售量最大的牧草产品，在美国已成为仅次于小麦、玉米和水稻的第四大农作物，成为美国农业的支柱产业。

　　　由于苜蓿草产品品质高低的决定因素之一是适宜收获期——始花期，而这个时期只有15天。据恩斯明格（1980）报道，无论禾本科、豆科或是混播牧草，在始花期以后，每推迟一天，牧草的消化率和采食量均降低0.5%以上，总营养价值下降1%以上。因此必须根据不同牧草及饲料作物的产量及营养物质含量，适时刈割。使之既不影响牧草的生长发育，又能获得高产优质的青干草。

　　　苜蓿草产品品质高低的决定因素之二是干草的调制。处于收割期的苜蓿不仅有80%的含水量，同时也含有占物质质量20%～25%处于活性状态的蛋白质和维生素，营养非常丰富。但苜蓿在被刈割后，当干燥72h时，蛋白质保存率只有70%左右。随着干燥时间的加长，蛋白质的保存率逐渐降低，不能保证苜蓿产品的质量，尤其在阴雨天损失更大。此外，苜蓿叶片与茎的干燥速度不同，当叶片已经脱水达到安全水分（14%～15%）时，茎的含水量还很高，在此后的进一步脱水过程中，叶与茎的连接力很小，只要轻微的抖动或搬运都可能造成严重的落叶损失，使苜蓿的蛋白质含量急剧减少，从而失去应有的商品价值和饲喂价值。                  

　　　图1.1所示为割草机割下未压扁的和经过压扁的牧草的干燥过程。从表中可以 看出，经过压扁的牧草的干燥时间明显缩短。为使苜蓿草能适时刈割，提高苜蓿在田间的晾晒时的干燥速度，又要保证苜蓿茎和叶的干燥速度达到基本同步，必须研制割草压扁机。

1.1.3研究意义

　　　　割草压扁机是专门用于收获优质饲草的一种机具。目前，牧草收获机械特别是苜蓿收获机械主要是由外国进口，国产机械处于起步阶段。它的最大优点是促进饲草快进干燥，有效保存饲草养分。近年来由于国家西部大开发，开展大规模生态建设和“三化”草原生态治理，人工种植草场面积不断扩大，尤其是近年来城市郊区兴起的大面积种植苜蓿热，对切割压扁机的需求呼声高叫。该机主要用于苜蓿类饲草的收获作业，可一次性完成收割、调质压扁和铺条作业。中央要求到2010年完成8300万hm2人工草地和“三化”草地的治理。若其中五分之一采用机具收获，按33 hm2草场配置一台割草压扁机计算，则需要五万台以上，因此，割草压扁机前景广阔。

　　　目前国内已有企业生产割草压扁机，由于结构和材料方面的原因，易将枝条压折、枝条压掉。国外较具有代表性的机型是美国约翰迪尔的往复式割草压扁机，其独特的设计不仅能够成分保持牧草的营养成分，减少对土壤的压实，加快下一茬作物的生长，而且具有效率高，可靠性好，割茬高度、切割角度调整方便等一系列特点，值得我们去参考借鉴。

　　　21世纪要实现农牧业经济的腾飞，根本出路在于农林牧综合发展，而突破口在于种草，种草是发展畜牧业的物质基础。牧草生产的特点是规模大，劳动强度大，生产条件变化多。我国平均每5500hm2才有一套割搂草机，配套机具严重缺少，而在美国每60hm2就有一套较完备的配套机械收获设备。由于机具缺少，不配套，每年收割的干草仅占可割草量的9.8％，因此，必须发展与之相适应的机械的支撑。

1.2牧草机械的研究现状和发展趋势

　　　国内外牧草收获机械按其切割部件的结构分为往复式和圆盘式；按其行走动力分为牵引式、半悬挂式、悬挂式、自走式割草机；按照割草幅宽可为窄幅和宽幅式割草机。割草压扁机作为牧草机具的一种，其主要功能是对牧草进行切割与压扁，并在地面上形成一定形状和厚度的草铺。按照切割部件的结构分类，可分为往复式割草压扁机和圆盘式割草压扁机；按照行走动力驱动方式分类，可分为自走式与牵引式，而对于牵引式又有侧牵引架式与中枢轴牵引架式之分；按照压扁方式进行分类，有橡胶辊、钢辊和捶片式之分。各种不同的割草压扁机有不同的作业使用条件。

　　　(1)往复式切割器牧草机具的研究发展概况

　　　往复式切割器牧草机具历史悠久，适于收割天然牧草和种植牧草，具有割茬低而整齐，牧草损失少，所需拖拉机配套动力相对较小，机械造价相对较低，投资较小，运行成本比圆盘式高，便于调整使用等优点。其发展过程是从畜力到机 引；从牵引到悬挂。其发展趋势是提高生产效率：一是提高前进速度，二是增加割幅。加大割幅将增加金属消耗量，因此以提高前进速度更为有利。但为保证切割质量，必须同时提高切割器切割速度。但随着切割速度的提高，割刀往复惯性力增加，从而加剧了机器振动和机件损坏，导致切割高产或湿润牧草时堵刀。这种割草压扁机虽有这些缺点，但目前仍作为一种标准机型被国内外广泛使用和大量生产，并且在不断完善和改进。

　　　(2)旋转式切割器牧草机具的研究发展概况

　　　近年来，西欧由于种植牧草面积大量增加，并使用大量含氮肥料使牧草高大茂密而趋于倒伏。由于圆盘式割草机比往复式割草机更适合于切割较高而较粗的作物，因此，旋转式割草机得到迅速发展，它属无支承切割。切割器刀片安装在刀盘上，并随刀盘一起旋转进行割草，其前进速度高（可达14~15km/h），有较高的生产率，不产生堵塞现象，更换刀片简易，工作平稳性好，保养方便。但旋转式割草机功率消耗较大，工作幅重割区大，割茬不齐，碎草多，机械造价相对较高，投资较高，且对地面的平坦程度要求较高。在牧草刚度小时易使割茬高度增加，因此较适于高产硬杆牧草，在西欧比较盛行。

1.1.2国外牧草机械的发展现状

　　　国外牧草机械已有100多年的发展历史，经历了从使用畜力到拖拉机动力配套、从单项作业机具到联合作业机具等发展过程。20世纪60年代是欧美各国牧草机械发展的高峰时期，这一期间完成了由畜力机械、割、搂草机具、各种联合作业机具及成型机具相继研制成功并迅速推广。机具的保有量迅速上升的美国，牧草捡拾压捆机保有量达70万台。20世纪70年代以来，部分服役机具趋于饱和，产量和保有量保持稳定或略有下降，各公司致力于开发新产品，改进原有产品的性能，以保持竞争能力。美国、德国、法国、意大利、日本等发达国家在该领域处于领先地位。如德国斯通公司的割晒设备，法国库恩公司的旋转割草压扁机以及美国的凯斯和纽荷兰割草压扁机等。20世纪90年代，这些国家的割、搂、捆装、运等牧草收获机械陆续地进入我国牧草种植基地，国外先进的牧草收获机械技术比较完善，机具品种多，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牧草机械，产品品种齐全，系列完整，能满足各种收获；主要结构、技术性能指标至今没有大的变化；只是在操作舒适和电子计算机应用方面有所改进。　　　收获对象为豆科牧草、禾本科牧草，以豆科牧草（紫花苜蓿）为主。苜蓿是世界上栽培最早、面积最广、最重要的饲草原料之一，不仅产草量高，草质优良，而且富含蛋白质、多种维生素和矿物质，其干物质中粗蛋白质含量为15%～25%,相当于豆饼的一半，比玉米高1～1.5倍，有“牧草之王”的美称。紫花苜蓿是多年生豆科牧草，每年可多次收割且适口性好、收获量大、具有很好饲用价值，可做精饲料代用品。但是其品质随生长量的增加而下降，收割的越晚，造成的损失越大。紫花苜蓿最佳收割时间为孕蕾期——初花期，过了这个时间，蛋白质含量会降低，影响产品质量。而这个时间一般只有10～15天，仅靠人工难以完成整个收获工作。传统的苜蓿收获是采用不带压扁装置的圆盘式或往复式割草机，虽然能够完成收获作业，但在收获时期牧草含水量在70%～85%之间，而安全贮存标准需将其水分降到14%以下，其自然脱水干燥时间过长，蛋白质的损失很大，因此，苜蓿的收获应该采用割草压扁机完成。

2.1.2收获对象对收获机械性能的要求

　　　为满足紫花苜蓿的收获要求，所设计的割草压扁机应满足以下技术要求：

　　(1)适时收获。由于紫花苜蓿的最佳收割时间为孕蕾期，这个时间只有10～15天，收获过早会降低牧草的产量，收获过迟，苜蓿中的蛋白质和胡萝卜素大量流失而降低苜蓿的营养成分，降低适口性，降低产品质量，同时还会影响苜蓿的次年生长。

　　(2)为提高牧草收获量，割茬高度适当。在不影响下茬或次年生长的情况下，要求尽量降低割茬高度，因此，切割器应接近地面，并能很好适应地形。

　　(3)由于牧草稠密多汁需要低割，因此，切割速度比收割谷物要快。往复式割草机的割刀平均速度为1.6～2.0m/s，牧草最低切割速度应大于2.15m/s。回转式割草机的切割速度为60～90m/s。

　　(4)压辊压力适中。对苜蓿来说，最佳情况是90％的茎杆被轻微压扁，而叶片不破损。压辊压力过大，除增大功率消耗和加快零件的磨损外还会导致叶子干燥过快，当茎杆晾干时叶子会从杆上脱落，从而造成苜蓿营养损失。(5)牧草收获机械工作条件恶劣，刃口应具有自磨性能（采用齿纹刃），刀具应具有保护装置（护刃器）。同时，还应具有灵活的起落机构，以便遇到障碍物时，能在1～2秒内将切割器升起。

　　(6)割下来的牧草能均匀铺放于地面，且厚度应适当，易于干燥。尽可能减少机器对牧草的打击和揉搓，尽量减少泥土和脏物混入牧草内，以降低牧草的收获损失和质量。

　　(7)结构简单，使用维修方便，技术经济指标先进。

2.2方案的确定

　　　根据上述牧草的生长特点及其对牧草收获机械的性能的要求，吸收国内外对牧草收获机械的研究成果，我所设计的牵引式的收割机的工作原理是：当割草压扁机结合动力时，通过传动机构，驱动拨禾轮、切割器以及压扁辊转动。随着拖拉机的前进，分禾器先将收割与不割的牧草分开，然后拨禾轮将要割的牧草拨入割台，同时将切割器割下的牧草通过导草板推入压辊，被压扁的牧草在束草装置的束缚下形成一定形状的草条铺放于已割完牧草的割茬上，完成收获的全过程。

　　　研究目标为割茬低，能将牧草90%压扁，铺放质量好，消耗功率低，结构简单，体积小，工作平稳，操作简便，灵活、作业速度快，易于调整维修；能适用于中小型牧草场，能即时收获，经济、实用，整机生产效率高。

　　　　　　　饲草业具有巨大的生态效益、社会效益和经济效益，越来越引起国家和地方的重视，但饲草量不足，质量不高，主要原因是牧草收割机数量少，种类缺，价格比较高，收割费用迟迟降不下来，手工作业占很大比重，这制约了我国牧草业的发展。我国割草压扁机大多模仿外国产品开发研制的，工作性能不稳，和国产拖拉机不配套；或者从国外直接进口外国产品，有些功能开发不出来，浪费了能源，这些都不适宜我国国情，我们国家农牧民急缺小而灵活的适合家用的小型牧草收获机械，基于这一点，本文在现有机具的基础上，通过对中外文献资料的查阅和收集和对部分国内外牧草收获机械的调研，根据农牧民的实际需要，运用现代设计方法设计了与中型拖拉机配套使用前置割草压扁机，得出以下结论：

　　　(1)设计牵引式割草压扁机该机与40马力拖拉机配套使用，幅宽2.8米，整机体积较小，重量轻，结构紧凑，操作简单，可一次性完成拨禾、切割、压扁铺条等复式作业。集合了割草机，压扁机和搂草机的功能，简化了机器结构，大大减少相应的作业费用、能量消耗以及缩短青贮饲料所需的时间,对草地无任何负作用，提高收获效率，适用于中小型牧草场。

　　　(2)采用偏心拨禾轮，将牧草垂直拨入割台，并及时推向压扁辊，减少了牧草损失；

　　　(3)采用人字型橡胶压扁辊，上下压辊中心线与垂直方向夹角25°,既可将牧草压扁，又具有将牧草钳入的功能。

　　　(4)采用往复式切割器，其割刀左往复运动，结构简单，适应性较广。目前在牧草收获机上采用较多。

　　　（5）该收获机的生产率为：8—15亩/小时。

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