香蕉秸杆秸秆切碎收集机械技术.doc

海南大学毕业设计（论文）前 言 香蕉是世界贸易的大宗水果，其鲜果消费量居全球水果之冠。我国是香蕉的主要生产国之一。我国香蕉主要分布在广东、广西、海南。福建。云南5省（区）。海南具有独特的光、热优势，是我国最适宜的香蕉种植区。近几年来，海南香蕉产业发展迅猛。目前，海南香蕉在国内市场的占有率已达80%。与我国广东、广西、福建相比、海南香蕉产业起步比较晚，但发展迅猛。可收获种植面积和产量1998年分别为1.21万hm2、26.55万吨、2002年分别为2.85万hm2、85.4万吨。19982002年的5年间，面积增长96.5%，产量增长2217%。目前，海南省已成为我国第三大产蕉省（区），仅次于广东和广西。是本省农业支柱和农村主要经济来源，因此，香蕉产业的发展得到政府的的高度重视的大力支持。 经过调查发现，目前，大部分的蕉农还是运用原始的人工方法和工具来收获种植香蕉，当香蕉收获以后，香蕉径杆由人工逐棵砍伐搬运出园。即占地、浪费劳力，又浪费了大量的有机肥，因为香蕉秸秆里富含大量的有机质氮、磷、钾和微量元素，是农业生产中重要的有机肥原料之一，这就需要我们来开发出一种独特的农用秸秆切碎收集机械。研究应用香蕉秸杆秸秆切碎收集机械技术，一方面可以将秸秆收集起来将其转化为生物质能源。香蕉树作为一种廉价和资源丰富的生物质能，是南方沼气工厂的重要原料。将香胶树干转化成生物质能源用于驱动汽车，作为清洁公交燃料成为天然气的有益补充,生物质原料来源广泛,数量巨大。另一方面可将其收集还田，保护耕地，增强土壤肥力。香蕉秸杆含有大量的有机肥料和农作物需要的元素。利用香蕉秸秆切割粉碎还田等综合处理，一方面有利于微生物的活动，经过发酵，增加土壤肥力，又解决了占地问题，减少污染。另一方面，还能耕作土地。提高生产的效率，降低生产的成本，同时又可缩短休耕期，便于抢种。也可以说，香蕉秸秆/切碎收集机械的出现是必然的，也是农业机械上的一次革命。 第一章 香蕉秸秆切碎收集机械的功能及特点1.1 香蕉秸秆切碎收集机械的功能介绍香蕉秸秆切碎收集机械是功能齐全的香蕉秸秆切碎粉收集专用机械。它能够切断香蕉秸秆的本身，还可以进行切碎收集。能够一次性完成切断、粉碎、收集作业。用该收集机械作业，可节省大量的人力物力，具有较高的生产率，可将香蕉秸秆回收利用，为香蕉种植户带来可观的经济效益，并且又较好的保护了环境。另外本机具有较好的经济性，合理的价格使香蕉种植户完全能够接受。在较短的时间内可实现投资回报。独特的结构和完备的工作性能受到蕉农的好评。1.2 香蕉秸秆切碎收集机械的简单介绍香蕉是热带及亚热带地区的主要经济作物之一，在我国的南方地区大面积地广泛种植。作为多年生长绿草植物，根秸粗大（平均直径200mm）单生直立（高度越2米）叶宽大、厚而长，一年收获一季。为取得较大的收益，近几年新开发出一年生的香蕉，而且果大、品质好，深受用户的欢迎，但新品种也对香蕉地耕整提出更高的要求。以往的香蕉秸秆的收集作业基本上是靠人力将其切断然后收集起来，这种传统的作业方式已不能适应当前生产的需要。根海南市场的调研，首先确定了与泰山拖拉机的配套的作业机的方案，并与国外一些相关机具的刀轴和耕机对比实验，得出以下几种结论：40.5KW(55PPS）拖拉机动力足够进行香蕉秸秆的的切断粉碎收集等一些列作业，根据这种情况的总结，最终确定了泰山-554拖拉机配套使用香蕉秸秆粉碎收集的设计方案，它功能满足目前的要求，各项要求均达到国际要求，符合农业机械的实际要求，并能深入农心。1.3 香蕉秸秆切碎收集机械的主要参数香蕉秸秆切碎收集机械的主要参数如表-所示。表-香蕉秸秆切碎收集机械的主要性能参数规格粉碎收集机配套动力/kw40.5生产率0.40.6与拖拉机联接方式标准三点式外形尺寸（长X宽X高）20001200900整机重量/kg11001.4 香蕉秸秆切碎收集机械的动力配置 香蕉秸秆切碎收集机械是对香蕉秸秆进行切断粉碎收集等一些列作业的机械。正常50马力的拖拉机可以满足他的作业要求。根据多次试验和对比使用，最后选择了泰山-TS554拖拉机，50马力，后轮驱动，采用泰山-554拖拉机成熟技术，动力强劲，性能卓越，造型美观，可配套犁、耙、旋耕机、播种机、收割机、青贮机、秸秆还田机等机具进行各种农田作业，并可用于运输等其它作业。其主要技术参数如表1-2所示。表-泰山-TS554型拖拉机的主要技术参数：泰山-TS554产品类别:40-55马力型号:TS554产品特点配置名牌柴油机，功率大，油耗低，提速性能好。行星最终减速机构、传递力矩大、结构强度高。油浴盘式行驶制动系统，机械式停车制动系统，操纵省力，制动性能可靠。全新流线型外观设计，美观大方，可配置豪华型驾驶室。液压悬挂系统提升力大，配套机具齐全，可进行水田旱田耕、旋、耙、播、收、运输、抽水、发电装载、挖掘等各种形式的作业型式44四轮驱动外型尺寸(mm)372016901950轴距(mm)2063前轮轮距(可调)(mm)1430-1630后轮轮距(可调)(mm)1220-1620结构质量(mm)1930最小离地间隙(mm)370最小转向圆半径(mm)3500变速箱挡数 前进/后退8/4速度范围 (km/h)前进(km/h) 0.47-30.59倒退(km/h) 0.62-13.66发动机型号4105发动机形式直列、水冷、四冲程、直喷燃烧室发动机标定功率(kw)40.5(55PS)发动机燃油消耗功率(g/kw.h)242动力输出轴形式后置、半独立式发动机额定转速(r/min)2300动力输出轴转速(r/min)540-750 540-1000 750-1000 三种配置任选1.4.1 功能简介香蕉秸秆切碎收集机械是功能齐备的香蕉秸秆切碎收集的专用农业机械，它能够对香蕉秸杆本身进行切断粉碎，并且可在一台机械上（拖拉机）实现香蕉秸秆的切断粉碎收集工作。经过香蕉秸秆收集机械将香蕉秸秆粉碎收集起来，蕉农可选择将其进行还田，或送进沼气工厂。同传统的作业方式相比，可节省大量的人力物力和才力，能很好的保护环境。另外本机具有较好的经济性，合理的价格使香蕉种植户完全能够承受，在较短的时间内，可实现投资回报。独特的结构和完整的工作性能，深受农民的好评。1.4.2 结构简介香蕉秸秆粉碎收集机械结构如图1-1所示。 图1-1第二章 设计任务及设计方案2.1 设计任务及设计要求2.1.1 设计内容根据设计任务书的要求，在本次的设计的过程中。整个机械分为若干部分来设计。分别为主要传动设计装置、粉碎装置的设计、侧传动设计、抛送装置设计以及总装设计。本次设计由3人共同设计完成，每人负责一部分装置的设计。最后由总装人员通过三点悬挂及提升油卸来把各部分组装成功，通过连轴器和安全离合器把主传动系统和拖拉机的后置动力输出连接起来，组成香蕉秸杆一根茬粉碎还田机的总成。完成香蕉秸秆切碎收集机械的设计。2.1.2 课题名称、设计要求： 1：完成主传动系统各零件部件的设计； 2：完成主传动系统的总装配图（绘制一张0号图纸）； 3：完成主传动箱箱体的零件图（绘制一张号图纸）； 4：完成其他零部件的零件图（至少绘制六张2号图纸）；5：编写毕业设计说明书2.2主传动系统设计要求主传动系统是整个切碎收集机的心脏部分。它既是要给粉碎系统提供动力，并且还要接收由拖拉机传来的动力，这就要求它有良好的抗冲击能力，运动的过程必须平稳，各个换位装置之间不干涉，结合紧簇。由于切碎收集要尽可能的减少重量。使它的生产率高，所以主传动系统也应更可能的轻便，这样才能保证它符合农用的要求。 为了使切碎收集工作在可靠的情况下，必须做到以下几点： 1.保证每根传动轴的强度足够，不会产生弯曲变形等一系列情况。2.传动平稳，每个齿轮的齿面间隙，压力角符合设计要求，不会出现卡死等情况。3.传动箱体设计合理，不会出现漏油现象，有能够换油的放油通道，能够散发出热量，延长机器的一次性运行时间。4.各部分部件应设计合理，确保能够生产出来，最好低成本生产出来，减少设计造价。5.达到设计说明书的设计要求。6.尽量使用标准的零件，减少设计周期，提前完成产品的上市第三章 主传动设计3.1 主传动系统的初步设计方案由于香蕉秸杆切割粉碎收集机械是农用机械，它工作在重载的情况下，并且有两次的换向机构，故采用圆锥直齿轮来传递功率，它的传动平稳，结构平稳，结构牢固可靠。根据这些要求初步设计简图如图3-1所示：Z1Z2竖直传动轴Z4Z3侧传动轴主传动轴据初步传动方案，分别定义三根传动轴为：主传动轴、齿轮轴、侧传动轴、V带传动。分别定义两组转向的齿轮为Z1/Z3和Z3/Z4。其中Z1、Z3是主传动齿轮。由于齿轮与轴之间的连接力较大，用普通的轴难以达到要求，故选用花键来连接，根据轴径的大小和轴承的型号来设计不同的花键号。花键的传递功率大，传动平稳可靠，用在这里是最佳方案。其中Z1齿面连接的与Z3是反向的，这样为了安装的方便把Z1与轴上的螺栓来连接。这样就很好解决了轴上难剃花键的问题，也达到了设计的要求，是很好的方案。3.2 传动零件的设计及计算设计时初用拖拉机的动力是泰山554型轮式拖拉机，它的动力输出轴的转速为540/1000r/min。由于香蕉秸杆切割粉碎机械工作在重载输出，中速运行的情况下，所以应选择输出轴的转速为540r/min。初步设计锥齿轮轴的转速为900r/min切碎收集机的刀轴的转速为1800r/min，抛送机轴的转速为1080 r/min。3.2.1 传动比及齿轮的设计：1.传动比：由：=3/5 2.齿轮的设计：根据传动比和齿轮的工作条件，初步 设计齿轮的齿数分别为Z=50、Z=30 Z=50、Z=25设它的模数为m=7mm，大端压力角为标准角20。已知Z和Z是一对啮合的齿轮：分锥角： =arc tan(Z/ Z)=art tan50/30=59 =90-=90-59=31当m1mm时, 则齿顶高： =1，=0.2故 ha=m=17mm=7mm齿根高： =（）m=(1+0.2)7=8.4mm分度圆直径： 齿顶高直径：= 齿根圆直径： 锥距： 齿根角： 顶锥角： 顶隙 ： 齿宽 ： 根据上面两齿轮的传动几何参数，我们可以设计出这两个齿轮的啮合图如图3-2所示：图3-1 第一组齿轮啮合图又因为Z和Z是一对啮合齿轮分锥角： 因为这对齿轮为标准的圆锥直齿齿轮，且m1故=1，=2齿顶高：ha=m=17mm=7mm齿根高：=（）m=(1+0.2)7=8.4mm分度圆直径：齿顶圆直径：= =齿根圆直径： 锥距 ：齿根角： 顶锥角： 顶隙：齿宽：根据上面两齿轮的传动几何参数，我们可以设计出这两个齿轮的啮合图如图3-3所示：图3-2 第二组齿轮啮合图计算两组齿轮的圆周速度：由公式得： 由机械手册得可知：农业机械的精度一般为89级，因为要求它传动平稳运行可靠，故选用8级精度。3.2.2 带轮设计（1）确定V带型号和带轮直径查机械设计表8-7得： 则 由机械设计图8-10得 选定带轮型号为D型 由机械设计表8-6和表8-8得 取小带轮直径 由于传动比i=1大带轮直径=400mm 大带轮转速 （2）计算带长 求 ： 求 ： 初步选取中心距a： 带长： 基准长度： 由机械设计表8-2得 （3）求中心距和包角 中心距： 取 小轮包角 (4)求V带根数Z： 带速 传动比 带根数 由表机械设计表8-4a 由机械设计表8-5 =1.0 由机械设计表8-4b则取根。3.2.2 轴的设计1.传动轴的材料和直径设计在传动的过程中，主传动轴直接与拖拉机的后置输出轴通过联轴器和离合器联结在一起的，它承受很高的转矩，故选用的材料较好一点，其它两传动轴分别选用相对经济的材料，故主传动轴选用40Gr，其它两轴均为45钢，初步设计说明拖拉机的标定功率为60.5kw，故轴径的初步估算公式为： 式（3-1）A为材料的承载情况，是确定常数。故：根据功率分配，此轴需用功率很大可取60.5KW进行设计根据功率分配可取根据轴的直径求它的扭矩为：因为轴上装有齿轮，齿轮与轴之间的扭矩相当大，故普通键已不能满足其要求，故本次设计中齿轮与轴之间的键都采用花键连接（除齿轮Z与下传动轴为齿轮轴外）。由机械设计手册、最小轴径、机构特点结合来选用以下几种花键型号：主传动轴的最小直径为36mm，故选花键为836407（ZdDB）齿数为8，小径为36mm，大径为40mm，齿宽为7mm，倒角为0.3mm，粉碎刀轴的最小直径为80mm，故选花键为；10828612。 （a）外花键 （b）内花键图3-3 内、外花键图2.轴的结构设计：在本次设计中主传动轴安排在箱体的中间位置，因为它上面装两个齿轮，并且与离合器相连接，故有两个花键及一个轴有连接。为了使箱体的优化加工，应选大小两个外径一样大的同型号轴承，齿轮1左边用套筒来定位，右边用轴肩定位，两轴承分别以轴肩和套筒定位，采用过渡配合或过盈配合装入，右边齿轮z3的左边与轴承套筒相连，右边通过调速螺母和垫片来调节。段即为与离合器相连接部分，它是由所造花键来确定的，初步设定长度为73，它的直径为花键大径d150mm。段直径d250（由机械设计手册查齿轮倒角c1=2.5-3.5mm，由此段安装入轴承，故取c=3.5,d2=d1+2c=50+3.5*2=57mm），亦符合毡圈离封标准轴径，也符合轴承内径要求。初选30210系列圆锥滚子轴承，其内径为50mm。段安装齿轮，根据齿轮的设计，这段轴为阶梯轴，大径为140mm，第二阶为76mm，初步设计这段长度为60mm。段为传动部分，是主传动轴最长的部分，这段主要是为了齿轮2和齿轮3的空间而留，为了轴的加工方便，设计这段轴的直径为40mm，这段长度为220mm。段为轴肩，其直径为48mm。段为安装齿轮3，为了在加工的过程中减小挽刀的次数，故在符合轴的强度及抗扭强度上，采用与离合器相同的外花键，故这段轴的长度为50mm，最大直径为50mm。段为安装轴承，初步定轴承的型号为30210系列轴承，它的内径为50mm。段为螺纹结构，它是用来调整齿轮位置并锁紧轴承防止其轴向跳动，它的长度为17mm。轴的结构设计草图如图3-5所示。图3-4 主动轴结构简图根据这种设计方法，齿轮轴的初步设计见图3-6所示：图3- 5齿轮轴结构简图3.3 轴承的选择3.3.1滚动轴承的工作特性1负荷能力滚动轴承的负荷能力与轴承类型和尺寸有关。相同外形尺寸下，滚子轴承的负荷能力为球轴承的1.53倍。滚动轴承的选用，即应该满足外载荷的要求，又应该尽量发挥轴承本身的负荷能力。2速度特性滚动轴承的工作转速上升到一定限度后，滚动体和保持架的惯性力，以及极小的形状偏差，不仅导致运动状态恶化，而且造成摩擦面间温度升高和润滑剂的性能变化，从而导致滚动体回火或轴承元件的胶合失效。在一定负荷和润滑条件下，滚动轴承所能允许的最高转速称之为极限转速。它与轴承类型、尺寸、精度、油隙、保持架的材料和结构、润滑方式、润滑剂的性能和用量、负荷的大小和方向以及散热条件等因素有关。一般来说，圆锥滚子轴承具有较高的极限转速。3.3.2滚动轴承类型选择原则1轴转速较高，负荷不大，而旋转精度要求较高时，宜用球轴承，如：6000型。2转速较低负荷较大或冲击负荷时，宜采用滚子轴承，如：2000型，3000型。3支点跨距大，轴的变形大或多支点轴，宜采用调心轴承，如：1000型、3000型、69000型。根据以上原则及分析，类比三门峡通用机械厂的设计数据，选用30000型圆锥滚子轴承，其受力及寿命均能满足设计要求。轴承如图3-7所示：图3-6 圆锥滚子轴承第四章：秸秆粉碎收集机刀具的研究4.2.1 秸秆粉碎机的研究香蕉树作为一种廉价和资源丰富的生物质能，用途广泛。既可以还田又可以用于沼气原料。目前市场上的香蕉杆破碎机一次只能破碎一两棵蕉杆，效率太低，远远不能满足要求。中山斯瑞德环保设备公司最新开发出一种生物质固废破碎机，每小时可以粉碎好几百棵香蕉树，将香蕉树碎至15mm的小块。斯瑞德研究制造出香蕉树破碎机，斯瑞德最新开发出一种生物质固废破碎机，每小时可以粉碎300-500棵香蕉树，将香蕉树碎至15mm的小块，让沼气发生罐达到最大的效率。出料方式与产量都可由用户来选定,选择快捷的进料方可,可大大提高了生产效率。 香蕉树破碎机产品特点：功率：15 90KW刀厚：15 35mm进料口宽：300 650mm进料口长：324 1500mm;刀板直径：655*430mm;刀轴转速：26/24。产量：800 3000KG 斯瑞德采用欧洲设计制造强力粉碎机，中国制造，斯瑞德的设备机型结构紧凑、受力合理、工作效率高、碎料均匀，可与多种物料输送机构和废物处理生产线配套使用。如图所示：图4-1 这里为了与泰山554拖拉机配套使用，我们可以将此设备简化，方便安装及配套使用，我们可以借鉴斯瑞德破碎机的刀及切碎方式，做出如下破碎装置：图4-24.2.2 刀的选材及热处理由于香蕉秸秆比较粗大，所以要求选材要好，要有较强的耐磨性和较高的抗冲击韧性，通过比较不同材料的十几种热处理工艺的实验结果，最终筛选出两种材料的热处理工艺，即65Mn合金钢等温处理工艺和28SiMnB合金钢强热化处理工艺，经过这两种工艺处理后，材料的各项技术指标明显提高。165Mn合金钢等温处理工艺将加工好的刀片加热到830840保温10分钟后，炉内冷却到250260时，保温30分钟正火，然后250260回火2小时。228SiMnB强热化处理工艺将刀片加热到880900保温10分钟，然后用10%的水溶液淬火，最后18在180200回火2小时。除此之外，也可采用单面氧炔喷焊工艺，这种工艺加工出的刀片还具有自磨锐性能。海南大学毕业设计（论文）根据这两种材料对比，刀片材料选用65Mn。4.3 切割器的设计及选择4.3.1前言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 ，切割器应 该满足以下要求 ：（1）切割质量好：割茬整齐，不漏割，不重割不堵刀，切割损失小 ；（2）切割省力，功率消耗少，震动小；（3）通用性好 ，结构简单，调整方便 。切割器按照运动方式可以分为往复式和回转式两种，进过多年的研究，其技术已较为成熟，基本可以满足上述需求，但也存在许多问题，近 年 来 随着 制 造技术的提高 ，各地不断总结声场经验，研制出了集中新型切割器，下面就做一一介绍。4.3.2影响切割质量的因素切割器质量与切割器的特性，茎秆的物理机械性能，切割器与茎秆的相对位置以及切割的速度与方向都有密切的关系。 切割器的结构刀片的断面一般呈楔形，楔角的顶部就是刃口，刃口越薄切割阻力就越小，但如果刃口过于单薄，强度不够，会很快磨损或折断，影响其使用寿命 。往复式切割器使用梯形刀片，其形状尺寸参数对于夹持茎秆并轻快切割具有决定性作用。茎秆物理机械性能作物茎秆由纤维素构成，从结构上讲是非均匀体，不同方向上机械性能并 不相同，有关专家对横切、斜切和削切作了对比，证明割刀偏斜。或削切较横切切割阻力和功耗都降低很多。茎秆的刚度对切割也有重要影响，刚度小的茎秆受很小外力就会弯斜，割刀必须具有定的切割速度 ，或给予茎秆一定的支 撑，才能保证顺利切割 。切割速度一般来讲，随切割速度的增加，切割阻力会有所降低，但二者并非线性关 系，而且切割速度增加时空转功率也上升，割台震动加剧，所以稻麦往复式切割器割刀平均速度一般不超过，回转式切割器速度稍大一些。4.3.3、 常用切割器的特点往复式切割器往复式切割器的割刀作直线运动，割刀的平均切割速度较低，切割性能好，结构简单工作可靠，广泛应用在谷物收割机上。它的缺点是工作时惯性力大， 割台振 动和噪声都很大。一次切割存在重割和捅割区域，故割茬不够整齐。传统的往复式切割器大都采用单边驱动，惯性力很难平衡，日本久保田稻麦联合收割机将刀 杆分成两段，采用两个曲柄连杆机构双边驱动，两段刀杆的运动方向总是相反，可部分抵消惯性力。由于南方水田深泥脚，水稻收获时切割器易被泥土卡死，因此久保田收割机将刀杆加宽， 在其底部挖了排泥孔，割刀在运动时可将进入切割 器间隙的泥土及时排出 。此外 。这种机型还加装了割刀自动润滑系统，可将润滑油自动滴到刀杆上，随动刀的运动而进入摩擦间隙， 以免手工加油发生危 险 。回转式切割器回转式切割器用于收获牧草、青饲料粗秆作物等，少数谷物收获机上也使用这种 切割器 。回转式切割器的切割速度高，惯性力容易平衡，震动较小，割刀的结构 比较简单，但受回转直径的限制，不能用于宽幅切割，割刀的寿命较短，维修费用高。其它甩刀式切割切碎装置近年来在玉米或青储饲料收割机中得到广泛应用，用铲形甩 刀同时可完成对秸秆的切断、揉碎、撕裂和输送几种功能，而且功耗小。有支撑的双圆盘式切割器。包括有缺口的齿形圆盘，也用在了玉米青储饲料收割机上。 在 年广东省联合收割机现场表演会（东莞 ）上，出现了一种背负式的割禾器，其切割部件就采用了带突出齿的圆盘切割器，见图 。4.3.4 、几种新型的切割器挠性切割器为了减少联合收割机收获大豆时的割台损失设计出了挠性切割器，其特点是既 能沿机器前进的方向仿形，又能横向仿形，专用于收获大豆 。齿形链式切割器齿形链式切割器是将动刀固定在链条上 ，链条绕两个链轮运动 ，见图，结构简单，工作平稳 ，经理论分析和田间实验证明，齿形链式切割器可以实现高速切 割；割台工作平稳，割茬整齐，无撕裂、漏割、重割、堵刀现象，使用可靠性强 ； 切割速度大于，切割效果好。适用于收获小麦、水稻等细秆作物和牧草。回转带的材料是影响切割器性能的重要因素，钢带的硬度、强度、刚度和韧性都 须 满足要求一般选用，和为钢带材料以为优选。4.3.4 结论）当前收获机上使用的切割器以往复式最多，而且制造技术趋于完普，只是在局部有所改进 ，但其惯性力不平衡和振动仍是主要问题 。（）回转式切割器的惯性力小，可以高速作业，主要用于切割玉米等粗秆作物或牧草 ，但结构复杂 ，不易实现宽幅作业。（）新型切割器的发展方向主要是如何实现高速作业和减少落粒损失及减少割 台振动 ，在实际生产中应用的还比较少 。（）切割器在选材、制造工艺和加工精度上还有待进一步研究。我国制造的切割器与世界水平还有一定的差距。2齿形链式切割器的结构和工作原理齿形链式切割器的基本结构如图 1 所示。动刀上部为切割段, 呈梯形, 根部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, 在水平面内作高速回转运动, 其紧边与护刃器上的定刀( 或护刃器) 构成切割幅, 对作物茎杆实施切割。2齿形链式切割器基本参数 分析 图 4-3齿形链式切割器简图2. 1切割速度 VC与进给速度 VM切割速度与进给速度之间的关系用临界切割速度比 KP 来描述。由图 2 可知, 刀链为匀速直线运动, 其轨迹是一条向右的水平直线, 进给运动( 即机组前进运动) 是匀速向前的直线运动。故动刀上任意一点的绝对运动轨迹是一条倾斜向上的直线。刀刃扫过的面积为一倾斜向上的带状区。要使相邻两动刀间既不漏割, 也不重割, 则必须使前一个刀尖 A点与后一个刀根 B 点的运动轨迹相重合, 此时的切割速度 VCP 与进给速度 VMP 的比值, 为临界切割速度比 KP （1）而: S = L- ( htanA) , L= mt , 将其代入( 1) 式, 整理后得 -tanA （2）式中m 刃间节数, 即相临两动刀刃间的链节数, 个, 取偶数; t 链节节距, mm; h动刀有效切割高度, mm; A 滑切角, 一般取 2830。为保证切割质量, 应使实际切割速度比大于临界切割速度比。临界进给速度 VMP取机组田间稳定行驶所允许的最高速度。2. 2节距 t 与刀高 h由于动刀根部被制成齿形链节, 故其根部宽度应与刀链节距相吻合, 而节距应满足强度和使用耐久性要求。经多次试验, 节距 t 的取值范围为19. 05 mm t 31. 75 mm ( 3)t 可选取 19. 05、25. 4、31. 75 mm, 以 25. 4 mm 为佳。刀高 h 应保证对茎杆的有效切割和刀的较长使用寿命, 且不致使推压的割茬推挤待切割的茎杆, 经试验, 刀高 h 的取值范围为35 mm h 60 mm ( 4)当滑切角 A、刀链节距 t、刃间节数 m、刀高 h 及临界进给速度 VMP 选定后, 据式（2）可求得临界切割速度 VCP。2. 3链轮齿数 Z 与链轮直径 D链轮齿数 Z 与链轮分度圆直径 D 密切相关 : （5）由式( 5) 可知, 在节距 t 一定时, 链轮齿数 Z 与分度圆直径 D 成正比。对于立台式收割机, 为简化传动, 可将切割器的主动链轮与输送带的主动带轮共轴, 此时, 主动链轮直径 D 应恒大于输送带轮直径 d , 且应满足侧向输送所必须的割台前伸量, 即 D=d+e （6）式中e 割台前伸量, 即输送带与动刀刃根部间的水平距离, mm 。据式( 6) 得链轮分度圆直径 D 后, 依式( 5) 求齿数 Z。对于其它收割机械, 因不受输送的制约, 应尽量减小链轮分度圆直径 D , 以减小割台纵向尺寸, 但须使 Z 15 ( 7)以上为齿形链式切割器的几个特殊参数的分析, 其它参数的分析同齿形链传动设计。第 5章 叶片式抛送装置图5-1图5-2 图5-3图5-4 图5-5图5-633海南大学毕业设计（论文）5.1 叶片数的确定 叶片式抛送装置中叶片数常取3或4，在不改变 其他 参数 的情 况下 ，分 别对叶片数为 3 和 4的两种抛送装置进行了流场的数值模拟，得到了影响抛送 物料性能的速度矢量图 （5-1）以及出料直管处A 截面中线 （5-2） 的流速散点图（5-5） 。由 图 1 0 12 可以 看 出 ，采 用 4 叶片时 ，叶 轮 中 间截面 （ z = 0） 内气流速度分布较3叶片更均匀，而且外壳出口处的气流速度较 3叶片更大一些，因此也更有利于抛送物料。这是由于4叶片比3叶片的轴对称性好、叶片数多，因此产生的涡流少的原因5.2 叶片抛送装置的叶片倾角叶片抛送装置的叶片倾角有前倾径向、后倾3 种。分别对前倾 15、10 、5 、后倾 15 、10 、5 和径向叶片进行了数值计算，得到了各倾角在 z = 0 平面内的速度矢量图（ 略 ） 以及出料直管处A截面中线的流速散点图（5-6） 。结果表明，z = 0 平面内流速分布规律区别不大，前倾各倾角 、后倾各倾角及径向叶片比较 ，后倾10 叶片平均气流速度稍高一些 ，且分布较均匀，较有利于抛送。第6章 其它零件的设计及注意6.1其它零件设计在本次的设计中，主传动箱体是用在农业用途上，当传动轴在高速运转时，一些树枝及土块飞溅上运转的轴时，将会使它们以更快的速度飞溅出去，容易造成人身的伤害，一些柔性物质绕在运转的轴上，容易造成一些零件的损坏。故需要轴筒把这些旋转的轴保护起来，使它不能被别的东西毁坏，也不致伤到别人。本次设计中用到两个轴筒，它们分别是侧传动轴上的侧轴筒和粉碎刀轴上的下轴筒。密封法兰盘：密封法兰盘是可防止油流经轴承流到地面污染土地，密封法兰盘上装有密封圈，它与下轴筒相联结使刀轴从法兰盘中伸出。其结构图5-1如下： 图6-1 密封法兰盘图6.2 设计箱体时应注意的问题设计箱体时应考虑以下几个方面的问题：机体要有足够的刚度，机体刚度不够，会在加工和工作的过程中产生不容许的变形，引起轴承座孔中心线歪斜，在传动这产生偏载，影响减速器的正常工作。因此要在设计机制是，首先保证轴承座的刚度，为此应使轴承有足够的壁厚，并在轴承座的附近加支撑肋。 应在考虑便于机体加工零件的润滑，密封的散热，对大多数的减速器由于传动件的圆周速度V小于等于12米每秒，故常用锓油润滑，因此机体内需要有足够的润滑油用以润滑和散热。同时为了避免油搅动是沉渣泛起，齿轮顶到油池底面的距离不应小于3050mm。机体结构要有良好的工艺性，机体结构工艺性的好坏，对提高加工精度和装配质量，提高劳动生产率以及便于检修、维护等方面有直接的影响。故应特别注意，在设计铸造机体时，应该考虑到铸造工艺的特点，力求形状简单、壁厚均匀、过度平缓，金属不要局部积聚。还应该机体外形简单，校核方便，尽量避免出现狭缝，否则沙型强度不够，在取模和浇注形成废品。机体加工要求在设计时，应尽可能减少机械加工面积以提高劳动生产率，并减少刀具磨损，为了保证加工精度并缩短加工工时，应尽可能减少在机械加工时工件和刀具的调整次数，其中与螺栓头部或螺母接触的支承面，应进行机械加工，这样可以保证机体安装的平稳性。主传动箱体的设计图见图纸（号零件图）在本次的设计中，由于是选用直齿圆锥齿轮，这样轴承它受两种不同的力，一种是轴向力，一种是径向力，这样深沟球轴承就满足不了要求，故选择圆锥滚子轴承，这种轴承既可以承受轴向力作用，同时也可以承受径向力作用。本次设计中共选择了对不同的轴承，其中也有一个深沟球轴承，代号为6309系列，圆锥滚子轴承有30010，30011，30012三个不同系列的轴承。6.3附属零件的选用1.放油螺塞减速器底一般都有放油螺塞，在本次的设计中也不例外，它也有放油螺塞它用来排出污油，注油前用螺塞封住螺纹孔，防止油流出来。2.通气孔减速器运行时，由于摩擦发热，使机体内温度升高，气压增大，导致润滑油从缝隙（如剖面轴深出间隙）向外渗漏。所以多在机盖顶部或窥视孔盖上安装通气孔，使体内热涨气体自由逸出，达到机体内外气压相等，提高机体有缝隙出的密封性能。3.调整垫片调整垫片由多片很薄的软金属制成，用以调整轴承间隙，有的垫片还要起填整传动零件（如蜗轮圆锥齿轮等，本次设计中调整圆锥齿轮）轴向位置的作用。4.密封装置在伸出轴与可通端盖之间有间隙，必须安装密封件，以防止漏油和污物进入机体内，造成不必要的影响。密封件多为标准件，其密封效果相差很大，应根据具体情况的不同而选用不同的密封件。5.轴承端盖结构轴承端盖用以固定轴承及调整轴承间隙并承受轴承向力，轴承端盖有嵌入式和凸缘式两种。本次设计中运用的就是凸缘式轴承端盖。凸缘式轴承端盖调整轴承间隙比较方便，密封性能也好，所以用的较多这种端盖多用铸铁铸造，所以要很好考虑铸造工艺。例如在设计穿通式轴承端盖时，由于装置密封件需要较大的端盖厚度，这时应考虑铸造工艺，尽量使整个端盖厚度均匀，当轴承端盖的宽度较大时，为了减少加工量，可在端部铸出一段较小的直径，但必须保留有足够的长度，否则拧紧螺钉时容易使端盖倾斜，以致轴承受力不均，可取L0.15D。6.轴承的润滑与密封根据轴径的速度，轴承可以用润滑脂和润滑油润滑，当浸油齿轮圆周速度小于2m/s时，宜用润滑脂来润滑，当浸油齿轮圆周速度大于m/s时，可采用机体内的油液的飞溅来直接润滑轴承式引导飞溅在机体内壁上的油沟经流通道流到轴承面上进行润滑如采用脂润滑时应在轴承旁加挡油板，在本次设计中，均采用润滑油来润滑。当轴承旁是斜齿轮时，而且斜齿轮直径小于轴承外径时，由于斜齿有沿齿轮轴向派油作用，使过多的润滑油件冲向轴承，尤其在高速时更为严重，增加轴承阻力，还有齿轮啮合时会出现一些细小的金属粒掉入轴承，造成轴承运动的不畅，影响它的运行及使用寿命，所以应在轴承旁装置挡油板，挡油板可可用薄钢冲压式用圆钢车制，也可以用铸造成型。7.减速器箱体的设计主传动箱体是用以支承和固定轴系零件并保证传动件啮合精度和良好的润滑及轴系可靠密封的重要零件，其重量占整个主传动机构的总重量的3%5%。因此，设计机箱体结构时必须综合考虑传动质量，加工的工艺及成本等一系列的问题。主传动箱体可以是铸造的，也可以是焊接的，本次设计要求机体采用HT200铸造制成。铸铁是具有较好的吸振性，容易切削且承受性能良好，但它的缺点是重量较大，但仍广泛的应用于各行各业中。变速器的机体可以采用部分式或整体式结构，剖分式被广泛采用，但本次设计的机体是采用整体式，它的优点是提高了孔的加工精度，减少了零件数量，但装配较复杂，装配精度高。第7章安装调试与使用维护7.1切割器的安装7.2 秸秆切割粉碎机械的正确使用及注意事项7.2.1作业前的准备:1.认真阅读使用说明书,熟悉秸秆切割粉碎机的技术性能及安全操作要领。2.检查万向节安装的正确性!万向节若安装错误,则会产生响声,加剧切割粉碎机的震动,并引起机件损坏。3.检查各部件固定是否牢靠,各转动部件是否灵活,有无碰撞现象,齿轮箱机油是否达到标定油位,各轴承部位是否注足黄油。4.检查并调整秸秆收集机横向,纵向水平程度和留茬高度。5.检查地轮的调整是否与土壤干湿度,坚定度,作物种植形式及地表平整状况相适宜。6.检查完毕后(机后严禁站人),应进行空负荷运转5-10min,检查有无异常现象,如强烈震动,摩擦,碰撞等,确定各部件运转正常后方可准备作业。7察看待作业地块有无障碍物,如石块,树根等,对不能移动的障碍物应设明显标志,对堆放的作物秸杆应均匀散开!以保证作业质量。7.2.2作业操作1. 作业前,应先将秸秆收集机提升到切割器离地20-25cm高度.接合动力输出轴,转动1-2min挂上作业档,缓慢放松离合器踏板,同时操作液压升降调节手柄;使还田机逐步降至所需要的留茬高度,随之加大油门投入正常作业。 2.作业时应及时清除缠草;避开土埂及其它障碍物;地头应留有3-5m机组回转地带。 3. 作业转弯或倒退时应先提升机具,提升位置不应过高,以免万向节倾角过大造成机件损坏,转弯或倒退后方可降落工作,转移地块或路上行走时必须切断拖拉机后输出动力。4. 作业时若听到有异常响声,应立即停车检查,排除故障后方可继续作业。7.2.3注意事项1. 秸秆收集机作业时切割器禁止打土。2. 每班作业前必须检查各连接螺栓,螺母和刀具销轴连接是否牢固。3. 秸秆收集机运转时机后严禁站人或跟踪。4. 禁止带负荷转弯或倒退。5. 秸秆收集机运转时严禁检查,保养和排除故障。6. 秸秆收集机运转时严禁猛提猛放升降装置。7.3香蕉秸秆切碎收集机械故障与排除方法秸秆收集机是农业生产中常用的机具之一,为使机手在使用中正确维护并能解决常见的故障,提高作业质量,以下介绍部分常见故障及其排除方法。1. 切割器齿链断裂(1) 原因 链条质量差、过硬易断、过软则易松落;机具落地太快,与起步结合动力不协调。(2) 排除和预防的措施 选择专业厂家生产的优质产品,先起步,再结合动力输出轴,最后再缓慢落下秸秆收集机,使其在前进中逐渐切割。2. 传动系统损坏 (1) 原因 机手操作不当、万向节选择错误、机具的安装不当、作业前后没及时保养机具、地头转弯时、农具提升过晚。(2) 排除和预防的方法 严格按前述正确的方法切割前行,使传动系统受力均匀;万向节方轴和轴套的选择要适于作业机的型号,不可与其他机型的方轴和轴套混用；安装万向节时要注意万向节的夹叉开口要在同一个水平面内,保证刀轴旋转均匀；严格按说明书要求润滑保养机具,防止出现干磨；农具提升高度不宜过高,刀齿离地20cm以下,传动轴的倾角不超过30；转弯时，必须先提起农具然后转弯，不得先转弯后提农具，也不得边转弯边提农具。3超负荷(1)原因前行太快，如料过多，万向节安装不当、阻力增大。(2)排除和预防的方法将链齿刃口磨锐、降低行进速度、重新安装万向节。4万向节损坏(1)原因安装不当、保养不良、万向节选择不当。(2)排除和预防的措施变速箱在工作位置时与方轴夹角不得超过、提升时该夹角不得超过、及时保养、润滑万向节。5振动大(1)原因万向节安装不当、螺栓松动、个别刀齿装反、刀齿质量不均匀、万向节夹叉开口不在同一个平面内、轴承磨损严重、间隙变大而振动。(2)排除的方法紧固松动的螺栓、对磨损严重的轴承要更换新的。结论在张喜瑞老师近三个月的耐心指导下，我和同学一起完成了这次的毕业设计任务。在这次设计中，我们主要负责的是香蕉秸秆切割粉碎收集机械的切和传动部粉碎的设计。通过这次毕业设计，我总结如下：（1） 虽然设计很不满意，但我基本掌握了设计的方法。（2） 通过实地调研、查找资料，类比同类机型等各种方法，获得必要的机器和设计参数。（3） 在尽量准备的基础上，通过计算、比较、优化参数，以使获得最好的设计效果。（4） 在用CAD作图中，进行反复的比较，在不断的修改中逐渐完善设计的合理性，使装备的结构性、整体性尽量完善。但是，也有不足：（1） 设计中 ，总感知识的贫乏，力不从心，使自己很痛苦。望在以后的工作中把此克服掉。（2） 自己的创新意识不足，在有了草案或在设计过程中，与别人比较，总感自己方案不是很好，就得从头再来，把好的转化为自己的。望自己能尽快赶上能人，直至超过为好。这次设计是对以前所学知识的一次综合检验，是对个人