小型有机液肥施肥机【农业机械类课题含8张CAD图+说明书1万字30页，开题报告PPT带三维图】
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A有机液肥施肥机装配图.DWG
三维图
传动轴.DWG
截图及爆炸图动画
有机液肥施肥机 机架1.DWG
有机液肥施肥机装配图.DWG
转子.DWG
镇压轮.DWG
防堵分配器壳体.DWG
防堵分配器盖1.DWG
防堵叶片1.DWG
题报告答辩.pptx
设计说明书.doc[10000字，30页]
答辩PPT
参考文献
小说明书.doc
开题报告.doc
中期检查表.doc
任务书.docx
前 言
能源是人类社会进步和经济发展的重要物质基础，也是人们从事生产活动中的重要基础，在城市化、工业化、农业现代化等诸多方面，都起着决定性的作用，沼气工程能利用排泄物、秸秆、餐厨垃圾等废弃物生产沼气等清洁能源，变废为宝，对于我国的能源需求、农村生态环境和农业循环经济发展模式都有重要的作用。但是，沼气工程还产生大量的沼液沼渣，如果不将其合理处理将导致二次污染。于此同时，沼液沼渣也是一种很好的有机液肥，能够有效改善土壤生态环境、提供土壤肥力状况、提高农产品的品质等。
沼液沼渣等有机液肥不同于传统的液态肥，它具有较高的粘度同时可挥发产生污染性气体，因此需设计一种既具有防堵功能又具有减少挥发的施肥机。
本设计设计出有机液肥田间施肥机械，该施肥机械可以一次性完成开沟、施肥、起垄、镇压等作业。同时对该施肥机械的主要部件的设计原理、功用等做了分析。首先分别设计出主机架、行走装置、施肥装置、起垄装置、镇压装置以及防堵分配器等主要工作部件。在设计防堵分配器时首先需要设计出一种合理的防堵机构，本文中通过防堵叶片对分管进行间歇性封堵，防止固态杂质蓄积造成堵塞。
关键词：沼液沼渣；有机液肥；施肥机；防堵分配器；液肥箱
目 录
1引言 1
1.1 目的与意义 1
1.2国内外研究概况 3
1.3研究内容与方法 5
2 技术方案 5
2.1 设计要求 5
2.2 结构组成 5
2.3 工作原理 6
3 零部件与总成设计 6
3.1 施肥机机架 6
3.2 限深轮 7
3.3 施肥铲 8
3.4 起垄器 9
3.5 镇压装置 10
4 防堵分配器的研究 12
4.1 功能分析 12
4.2 基本结构与工作原理 13
4.3 机构设计 15
结 论 24
致 谢 25
参考文献 26
- 内容简介：
-
小型有机液肥施肥机的设计 学生姓名 姚欢欢 学 号 8031212401 所属学院 机械电气化工程学院 专 业 农业机械化及其自动化 班 级 16 4 指导老师 马少辉 日 期 2016 塔里木大学机械电气化工程学院制 16 届毕业 设计 前 言 能源是 人类 社会进步和经济发展的重要物质基础，也是人们从事生产活动 中 的重要基础，在城市化 、 工业化、农业现代化等诸多方面， 都 起着决定性的作用，沼气工程能利用 排泄物 、秸秆、餐厨垃圾等废弃物生产沼气等清洁能源，变废为宝，对于我国的能源需求、农村生态环境和农业循环经济发展模式都有重要的作用。但是， 沼气工程还产生大量的沼液沼渣，如果不将其合理处理将导致二次污染。 于此同时，沼液沼渣 也 是一种很好的 有机液肥 ， 能够有效 改善土壤生态环境、提供土壤肥力状况、提高农产品的品质等。 沼液沼渣等 有机液肥 不同于传统的液态肥，它具有较高的粘度同时可挥发产生污染性气体，因此需设计一种既具有防堵功能又具有减少挥发的施肥机。 本 设计 设计出 有机液肥 田间施肥机械，该施肥机械 可以 一次性完成开沟、施肥、起垄、镇压 等 作业。同时对该施肥机械的 主要 部件的设计原理、功 用 等 做 了分析。首先分别设计出主机架、行走装置、施肥装置、起垄装置、镇压装置以及 防堵分配器等主要工作部件。 在 设计防堵分配器时首先 需要 设计出一种合理的防堵机构，本文 中通过防 堵叶片对分管进行间歇性封堵，防止固态杂质蓄积造成堵塞。 关键词 ： 沼液沼渣；有机液肥；施肥机；防堵分配器；液肥箱 目 录 1 引言 .的与意义 .内外研究概况 .究内容与方法 . 技术方案 .计要求 .构组成 .作原理 . 零部件与总成设计 .肥机机架 .深轮 .肥铲 .垄器 .压装置 . 10 4 防堵分配器的研究 . 12 能分析 . 12 本结构与工作原理 . 13 构设计 . 15 结 论 . 24 致 谢 . 25 参考文献 . 26 塔里木大学毕业设计 1 1 引言 的与意义 我国 农业资源丰富 ，每年 会产生 大量的生物质废弃物，农业秸秆 每年 生产量超过 600 万 吨 ， 其中 可 以视为 能源用途的约 350 万 吨 ，且农村普遍存在“五乱”现象1。近年我国能源分布不均衡，煤炭运输紧张；能源生产与消费结构矛盾突出；能源消耗产业结构不合理，工业部门所占比重偏高；结构性污染等问题。传统 的化石能源已经造成严重的环境污染和生态失衡，因此，切实解决能源危机和环境保护两大问题迫在眉睫。为缓解能源需求的压力，兼顾经济增长和环境保护、能源格局的更新，开发无污染、可再生的新能源与能源转化技术是科技界的当务之急。 有机液肥 具有混合均匀、配方容易调整、可添加其他农用化学品、生产成本低、能耗低等许多优点，因此已经有许多国家开始通过农作物灌溉系统对 有机液肥 进行使用 2。 在 北美 有机液肥 消费量 在 国际上 达到 第一，西欧 达到 第二。 沼液沼渣常规工艺发酵的营养成份见表 1 1示 表 1液营养物质含量 代号 氮 全磷 全钾 水溶性氮 水溶性磷 水溶性钾 g n ( L) 1 2 3 62 9 26 43 07 0 88 75 84 里木大学毕业设计 2 表 1沼渣营养物质含量 据 检测 ， 通常 农 户使用 的 堆肥中 的含氮量比 沼液沼渣 低 40 60， 含磷量 比沼液沼渣低 40 50， 含钾 比 沼液沼渣低 80 90，作物利用率比 沼液沼渣低10 20 ，数据表明，沼液沼渣作为肥料应用极具价值 。 随着沼气工业的迅速发展，沼气的加工和利用成为迫切需要解决的问题 。如果沼液沼渣处理不当， 对 沼气工程正常运行 造成影响的同时 ， 还会形 二次污染 4。 当今 多 数选用 湿法厌氧发酵的沼气工程 都 以畜禽粪便混入 些许 秸秆为原料 ,该 原料在厌氧发酵过程中所产 生 气体的主要成分 份 剩余 营养成分 包括 N、 P、 。 而且 微生物 孕育 繁殖、新陈代谢和分解 均会 释放 出许多 有机、无机酸盐等可溶性 产品 。同时大量繁殖的细菌死亡后释放出各种生物活性物质，包括生长素、维生素、核苷酸等 。所以经厌氧发酵后的沼液沼渣的植物营养有增无减。 本 设计根据一般 沼气工程对沼液沼渣的 处置 、 和 生态农业经济对 有机液肥 利用的 需要 ，研发出一种 有机液肥 施肥机械，该机械可实现五垄同时施肥，具有 有机液肥 田间深松、暗罐、起垄 和 镇压等 多项 功能，使田间施肥作业更加省时、高效。该代号 机质 全氮 全磷 全钾 有效氮 有效磷 有效钾 g n ( ) ( ) 1 18 920 22 4 95 977 114 4 10 0594 里木大学毕业设计 3 机械的 设计 和推广可以有效解决沼液沼渣肥料化利用的最后一公里问题，具有重要的现实意义。 内外研究概况 内研究 我国沼气事业发展迅速，尤其在大中型沼气工程的建设中会产生大量的沼液，我国对沼液的利用方式主要有防病抑菌、农作物肥料、沼液 浸种、作为饲料添加剂等几个方面。我国虽然越来越重视沼肥的合理使用。但目前，在沼液沼渣等 有机液肥 的利用方面与发达国家还有一定差距，差距的产生主要体现在 有机液肥 田间施肥机械的不完善。我国在 有机液肥 的施肥过程中广泛采用的施肥方式是喷洒施肥。 用这种方式施肥利用率低， 同时还会污染环境 6。近几年我国沼气产业迅速发展 ，人们已经意识到沼液沼渣正确利用的重要性。我国已经在沼液管道施肥装置方面有所研究 7，但这种施肥方式同样会造成环境污染，考虑到沼液的污染问题，暗灌施肥是一个很理想的施肥方式，但我国现有的 有机液肥 暗灌机 械几乎一片空白，待研究空间非常广阔。 外研究 国外 有机液肥的 田间施肥 能力 与 机械 比较发达，如瑞典、捷克、加拿大、澳大利亚、美国、比利时、俄罗斯等国都已对 有机液肥 高度重视并研制出较为成熟的 有机液肥 施肥机械， 通常 气工程都 拥 有沼液沼渣 的 运 送和 施肥 设备 ，施肥 方法通常 有两种，一种是 直接 喷洒在地表，另一种是耕地暗罐施肥 8从而将沼气工程、生态农业、有机栽培较为完美地结合在一起。 美国的灌溉技术 十分 发达， 他们的 滴灌技术 还传入了以色列 ，美国 将 灌溉与施肥相 完美 结合，非常 看重有机液肥 的 制造 和 利用 ， 他们 在大 田作物、蔬菜、 瓜果 和观赏 植物上 普遍 使用 有机液肥 11。 以色列生产的自动灌溉施肥机，对 灌溉和施肥 一体化的实现，大大提高了水肥利用率 和 耦合效应 12。在俄罗斯 已经生 成了 浓度相对较高 的净化后的生态和清洁型有机肥 场、发酵后的沼 沼液沼渣 等有机肥在各种作物中的广泛应用 13。 比利时的 司率先研制并生产了各种 有机液肥 施肥机具。另外，还包括美国的 大平原 、澳大利亚的 加拿大的 知名企业 都对 有机液肥 施肥机械有所 涉猎 。 塔里木大学毕业设计 4 （ a） 型施肥机 （ b） 施肥机 （ c） 型施肥机 图 1发的系列 有机液肥 施肥机 图 1 比利时的 发的 有机液肥 施肥机， 图 1a） 为 型施肥机，该施肥机械 具 有 许多 坚硬灵活的细铲，细铲的底端有 的可反转的犁头，由于细铲的这种特殊结构，它在工作时可以很好的疏松土壤，植物残余物可以得到充分的混合。 （ b） 为 施肥机，该施肥机械每间隔 30 或 40刀的底端是一个 24的箭型犁头，犁 头宽度根据不同的流状肥料和不同的土地情况由 15 25 同 ，流状肥料从软管口流出后全部注到犁头上，为了满足工作要求，锄刀的工作深度为 10 （ c） 为 型施肥机，铲头分三行排列，第一行与第二行的间距大于第二行与第三行的间距，这种结构加大了铲与铲之间的宽度，能够适应田地中有较多植物残留物的情况。 综上所述，由比利时 发制造的系列流状肥料施肥机均以大型为主，机重大，且需要配备大功率拖拉机，施肥效率高，适用于大地块作业， 当然， 机器 价格 也相当 昂贵。而我国一般地块 不大 、 家庭 的购买力 不高 ； 并且 ，我国能与大型施肥机具 配合使用 的拖拉机很少，主要以中小型 施肥机械 为主，因此无论从价格上，还是从需要的配套动力来看，均与我国国情不符。所以 我们只能根据我国的实际情塔里木大学毕业设计 5 况 ， 设计制造 适 用于 我国国情的 有机液肥 施肥机械。 究内容与方法 本文是在综合研究国内外 有机液肥 施肥机械研究现状的基础上，针对我国对沼液沼渣等 有机液肥 的利用情况，结合有机肥的物理特性以及我国农田对有机肥料的实际需求，设计一种可多行同时完成开沟、松土、施肥、起垄、镇压多个功能的 有机液肥施肥 机 械。本文的主要研究内容及方法如下： 施肥机 的整机设计。在考虑了我国田间作业的农艺要求，施肥的工作效率以及分析垄体参数的基础上，提出 有机液肥施肥 机的设计要求及实现的功能。 防堵分配器的设计。针对沼液沼渣等 有机液肥 具有较高的粘稠性，而且要实现多行同时施肥设计出一种既具有将 有机液肥 均匀分配到各个输肥管功能，又具有防堵塞功能的防堵分配器。 2 技术方案 计要求 （ 1）从 液肥箱 总管出来的沼液沼渣能均匀稳定地送到各施肥铲，且不容易堵塞。各分管的施肥量要满足农艺的要求，沼肥施肥量为 50m3/ （ 2）具有 一定的施肥深度，满足农业对肥料的要求。施完肥后能将肥料完全覆盖住，防止肥料中氨的挥发造成肥效下降以及由此带来的臭气污染和氨挥发造成的温室效应（温室气体中氨的排放主要来自农业）。 （ 3）开沟、松土、施肥、起垄、镇压多个功能 能同时 完成， 缩减了机具 和拖拉机进出 农田 的次数。 构组成 如上所述本 施肥 机械主要包括施肥装置和 肥箱 两大部分，其中施肥装置如图2示，主要由机架、施肥 装置 、起垄装置、镇压装置、 防堵 分配器、行走装置及输送管组成。 肥箱下方有用于控制流量的阀门和防堵分配器连接。 塔里木大学毕业设计 6 7 肥箱支架 图 2施肥机具整机结构图 作原理 施肥机具 可以根据作业地长度，面积等因素选择 采用 在机架上方安装肥箱架和肥箱，直接由拖拉机牵引进行施肥作业，也可以采用 三点悬挂的方式安装在沼液罐车后面， 液肥罐 内部的 高压 泵将沼液沼渣从 液肥罐 输送到 阀门所在的 总管，本文采用 防堵 分配器对 液肥 进行分配，再 由 分配器出口将沼液沼渣 从阀门 输送到施肥铲管内，施肥完成后进行起垄 和 镇压。分配器同时还 具 有防堵作用，能保证 有机液肥 施肥的均匀性和 稳性定。 通 过 垄作施肥 和其他不同 施肥深度的要求分别 设计 了四种不同类型的施肥铲 ， 深松型、开沟器型、 双翼 型、鼠道型，能适应不同的垄作要求。垄作施肥能将沼液沼渣完全的覆盖 ,有效地减少肥料挥发和臭气污染。 保留土壤水分和 消减 风蚀 可以利用 土壤镇压 14，通过镇压弹簧 来 调节镇压力。 3 零部件与总成设计 肥机 机架 机架的主要作用是作为其他工作部件的 承重 载体，承受它们的重力作用， 每一工作部件按照要求安装在机架上，为保证每个部件都能够发挥正常作用以及 达到 运输的要求，机架 必须达到一定 的强度和刚度。本文选用的机架如图 3示，主要塔里木大学毕业设计 7 包括主架、上悬挂、下悬挂、支撑架。 图 3机液肥施肥机 机架 主机架的相关尺寸如图 3示，为了满足 施肥 机同时挂接多个工作部件，主架设计为 100 100 10 的方形空心钢，长度为 3900于 施肥 机要同时完成开沟施肥、起垄、镇压等多项工作，主架选择矩形架，架体宽度为 600各施肥铲固定于前横梁上，起垄器和镇压装置固定于后横梁上，各相同工作部件之间的间距符合田间作业农艺要求。主架上连接有支撑架，支撑架起到支撑分液装置的功能。为 保证 施肥机 机架与 拖拉机或 罐车链接的可靠性，本设计采用三点悬挂方式，两下悬挂间距为 700 图 3机架工程图 深轮 限深轮具有支撑 施肥机 重量、为其他工作部件传递动力等作用，本次设计中限深轮采用了升降可调节地轮的形式，机架两侧各有一个行走轮，能够起到仿形、限深、驱动的作用。其结构如图 3示，由轮胎、安装支架、调节螺栓、连接方板组成，通过调节支架上的螺栓孔点来实现轮胎的上下高度调节，从而调节施肥高度。塔里木大学毕业设计 8 而且 ，也可以通过上下 调节 施肥铲来 改变 施肥高度。 限深轮通过连接板 安装 在机架上，承受着施 肥机具的重力，在行走过程中机具只受到水平牵引力的作用，不需要 再 提供垂直提升力。轮胎的负荷指数为 77，即最大负荷为 412负载，而整个机具的总重量约为 370均下来每个轮胎负重185于轮胎的最大负荷，满足使用要求。 图 3深轮结构图 肥铲 为了 达到 沼液沼渣等 有机液肥 的施肥量 相对较大 且对于不同土地情况或不同的种植环境下施肥深度有 也 所不同的要求， 本文采用了 4 种不同类型的施肥铲 ， 深松型、双翼型施肥铲、后铧型施肥铲、鼠道型等。这四种施肥铲使 有机液肥 的施肥方式变得更加灵活。 四种施肥铲 分别为： （ 1） 图 3a）为 深松型施肥铲， 是将 施肥管 焊接在 现有土壤深松铲的后端而成，铲体结构 主要有 菱型铧尖和弧形铲柱，深松的同时将 有机液肥 灌入土壤中，施肥深度最深可达 30用于平作或起新垄时施肥 15。 （ 2） 图 3b） 双翼型施肥铲如所示， 铲柱为 直立式，翼型铲头下端的翼板可以 稳定沟槽，后面施肥管末端翼板是防止 泥土 进入施肥管 淤塞 。切削土壤 通过 两侧翼板入土刃 来完成 ，翼板的分土和翻土作用开出的沟槽 15。这种开沟器开出的沟槽较大，施肥深度最深可达 20用于整地后土壤状态好且施肥量较大的土壤。 （ 3） 图 3c）是 后铧型施肥铲，是在 对 固态施肥铲改造成 的 ，能够用于固含量较高的沼液泥浆施肥。这 类 施肥铲 不具有 松动土壤 的能力 ， 只能通过 后弧刃剪塔里木大学毕业设计 9 切土壤挤压出 的 一条窄沟槽 流入液肥 。土壤 表层 的秸秆、残 茬可以被 这 类 施肥铲顺着后弧刃压到土壤 的下层 ，不会形成秸秆缠绕施肥铲柱现象。 （ 4） 鼠道型施肥铲参考外文文献结构设计，结构图如图 3d） 所示，直立式铲柱，圆锥型铲尖，铲尖后部的圆型管起到沟槽稳定成型的作用，施肥管焊接在圆型管的后面。这 类 施肥铲开出的沟槽 相对 稳定， 类似 于 鼠道，这种施肥铲入土 效果佳， 开沟效果 也较 好， 所 承受的土壤阻力 相对较 小，对土地质量要求不高， 多 适用于浅 层 、中层土壤 16 （ a） 深松型施肥铲 （ b） 双翼型施肥铲 （ c） 后铧型施肥铲 （ d） 鼠道型施肥铲 图 3种类型的施肥铲 根据本项目拟应用地区的土质特点及耕作需求，先期选择深松型施肥铲为设计形式，后 铧型 施肥铲作为 备用。 垄器 起垄器是农田施肥机具中的一种重要的触土部件，在垄作栽培作业中 得到了非常广泛的应用 18。本文选用普通起垄器，其结构图如图 3示，由起垄铲、挡板、起垄铲柱等组成，用顶丝固定在 铲柱 上，通过连接板固定在后梁上，移动连接塔里木大学毕业设计 10 板可调节垄距，本文预计的垄距为 700开顶丝可调节入土深度。起垄器的 外形通常 为锥体，线性元素 一般 为直线。 3 起垄铲柱 图 3垄器结构图 压装置 本文中镇压装置采用橡胶镇压轮形式，这种形式的镇压轮不仅可以减轻机体重量，更重要的是具有黏土少，容易脱土等特点，镇压效果很好。 图 3 该镇压装置结构，安装在起垄部件中间靠后方，主要由橡胶镇压轮、镇压梁、镇压弹簧、连接杆等 构成 。 镇压装置不仅可以通过在起垄后的地表上形成紧密层防止紧密层下的土壤被吹透，还可以使土壤深处上升的气态水在紧密层处凝结成液态水，起到了保存水分的作用 14。橡胶镇压轮通过连接杆与镇压梁相连，在连接杆与镇压梁之间装有镇压弹簧，在镇压装置对土壤进行镇压过程中镇压弹簧起到了减震作用，保护镇压装置不被震坏。 图 3压装置 塔里木大学毕业设计 11 图 3压轮 镇压轮采用橡胶轮，结构如图 3示。图 3 镇压轮的受力分析，镇压轮上的载荷及其自身重量通过接地面积以一定的压力传到土壤，引起土壤内应力 的变化，在应力作用下压实土壤。镇压轮对土壤的压实程度主要取决于镇压轮自重、载荷大小及其加载方式和加载时间、土壤含水量、镇压轮直径、镇压轮宽度等因素，其关系式如公式（ 3示。 图 3压轮受力分析图 313232 （ 3 式中 Z 镇压轮镇压深度，（ 塔里木大学毕业设计 12 G 镇压轮接地重量（包括自重及转移重量），（ N）； L 镇压轮宽度，（ D 镇压轮直径，（ 镇压轮的翻转角，（ 错误 !未找到引用源。 ）。 所选用的镇压轮，如图 3示，外形尺寸直径 256度 240胶轮胎，轮毂由 5钢板冲压而成。调节压力弹簧使其处于原始长度，则镇压轮加上附件总重量为 计算镇压轮的镇压深度 Z = 算镇压轮的翻转角 错误 !未找到引用源。 如式 28 所示。 )21c （ 3 镇压轮的接地面积 S 如式 29 所示。 （ 3 则镇压强度 P 如式 30 所示。 P（ 3 对于 多数 垄作区的 土地 （ 0 10），土壤容重在 误 !未找到引用源。 之间时，土壤状况最适于作物生长发育。有实验数据可知，确保镇压强度范围 3 5N/可满足要求。在弹簧不作用的情况下，计算镇压轮的翻转角 = 未找到引用源。 ，镇压强度 P = 计算结果可知依靠镇压轮自重无法满足适宜于种子发芽的土壤容重要求。 因此， 采用弹簧加压，弹簧长度为 120径为 22簧丝直径为 距为 12度系数为 139N/大变形量为 4压强度可在 调节，满足设计参数要求。 4 防堵分配器的研究 能分析 防堵分配器主要作用是对 有机液肥 料进行均匀稳定的分配，但由于类似沼液沼渣这样的 有机液肥 具有粘性大，杂质多等特点，流状肥料在分配管路中很容易发生堵塞，为解决这一问题，本文设计了一种具有冲刷管壁、减缓冲击、避让颗粒体等功能的分配器。 （ 1）冲刷管壁。 液压马达 带动转子 转动，封堵叶片在随转子转动时会间断性地对出料口进行封塔里木大学毕业设计 13 堵，使 有机液肥 间断性地流入分管，从而形成脉冲高压，冲刷管壁，实现防堵功能。 （ 2）减缓冲击 当 有机液肥 从主管注入分配器后首先会冲击锥架，由于 锥 架随转子转动，会对肥料产生离心力，肥料在离心力的作用下被甩向内壁，从而减缓了肥料的冲击，避免了肥料直接冲击转子，影响肥料的均匀稳定分配。 （ 3）避让颗粒体 本文将旋转叶片的前端设计成具有一定倾斜角度，当叶片与硬质物体发生碰撞时硬质物体对叶片的挤压力会产生径向分力，从而使导杆末端压缩弹簧完成避让。 本结构与工 作原理 成结构 本文所设计的防堵分配器主要由壳体、盖、锥架、转子、防堵叶片、传动轴等组成，其结构图如图 4示。 图 4防堵分配器 作原理 液压马达 和分配器轴链接起来，转子通过传动键的作用随分配器旋转。锥形架固定在转子上与转子一起转动，当 有机液肥 从主管流入分配器中时首先落到锥形架上，旋转中的锥形架将液态肥甩向壳体侧壁从而降低了 液肥 对转子的撞击力。叶片与转子装配在一起，在导向槽与叶片导杆的作 用下也随着转子旋转。 转子的 功能 是让分管中流体 由连续被切为间断 ， 增加流体能量的集中力 ，在分管中形成周期性脉冲 高压 ， 对存在 局部阻力的 地方进行冲击 ， 防止固体杂质堵塞的积累。 转子的转速为 120r/间完成 每个 分管的封 堵 ， 同时有机液肥 自身 带有 流动性，封 堵 作用不 会对 施肥的均匀性 造成 影响。转子与弹簧装配后形成弹簧的安装腔弹簧安装在其塔里木大学毕业设计 14 内（如图 4示）。 5 弹簧 图 4堵 分配器的工作原理图 当大的杂质阻碍叶片旋 转时弹簧起到自动调节作用，图 4杂质阻碍叶片旋转时叶片的运动情况及受力情况，当作用于叶片的阻力较大，满足 于弹簧的弹力 F 弹力 时， 可迫使旋转叶片在导杆处压缩弹簧，旋转叶片在旋转的同时沿着弹簧腔向内移动，从而实现了对杂质的避让，当被阻叶片越过障碍物时阻力下降，叶片在弹簧弹力的作用下又恢复到原来工作位置。图 4a）、图 4b）分别为旋转叶片即将对硬质杂质进行避让和避让过程中的情况。 （ a） 即将避让 （ b） 避让过程中 图 4质阻碍叶片运动时的避让过程及受力分析示意图 该 防 堵 分配器也具 有 搅拌防堵功能，转子 通过 转动过程对分配器内部沼肥 进行搅拌 ， 避免固体 在分配器内边缘 积累 而 形 成 淤塞 ， 也 可 确保每一 分管 沼液沼渣 总固塔里木大学毕业设计 15 体含量的均匀性；另外 该 分配器还 具有清除 管口边缘的 能力 ，弧形 封堵叶片有规律地 扫过分配器 管 口， 预防 出口处 由于 纤维类物质 的积累而淤塞 分管。 构设计 动机构 （ 1）防堵分配器的功率计算 在防堵分配器的设计中，由于分配器会受到许多因素的影响，要正确确定防堵分配器的工作功率比较困难。考虑到本文所设计的防堵分配器防堵机构与搅拌机的搅拌机构很相像，结构也十分相近，因 此本文中防堵分配器的功率计算与搅拌机的功率计算相类比。 搅拌机在正常运转的情况下，在介质中 旋转 ，要消耗的 功率 ， 必须 大于液体对旋转叶片的摩擦力， 也就是 大于介质的阻力。而在启动时，液体由 静态变为动态 ，所以 防堵分配器所需要的能量还需大于 液肥 的惯性力。根据经验，计算液体中旋转机构的运动功率只按运转功率计算是满足不了需要的 19，所以本文中防堵分配器的功率按启动功率进行计算。 启动时需要的功率由两部分组成，一部分是克服液体从静止状态到运动时的惯性力所消耗的功率 一部分是克服液态介质之间的摩擦力所需的功率，即运 转功率 动功率的计算公式为 20： 21 启（ 4 341 87.3 （ 4 352 （ 4 （ 4 式中 h 扇叶宽度， h = d 旋转扇叶直径， d = D 分液器壳体直径， D = H 液层高度， H = ； n 扇叶转速， n = 120 塔里木大学毕业设计 16 液体密度， 42 ； P 整个旋转扇叶克服摩擦力的能量消耗， ； 阻力系数， = 经验值 )； k 防堵分配器的校正系数。 本文中的施肥机械主要针对沼液沼渣而设计的，我们估算其介质比重为 = 则介质密度 错误 !未找到引用源。 = 错误 !未找到引用源。 /g = 600/ 2 。 代入（ 4 （ 4得 ，克服液体从静止状态到运动状态时的惯性力所消耗的功率 值为： 341 87.3 4 防堵分配器的校正系数 k 值按下式计算： = 服液体介质之间的摩擦力所需的功率 352 5 = 由此可得： N 启 = （ 2）液压马达的 选择 塔里木大学毕业设计 17 本设计中 分液器转子所需转速为 120r/于低速运转工况，所以在这里选用低速液压马达即可，综合考虑实际情况，本文中选用 列摆线液压马达中的 液压马达，具有一下结构特点： 端面配流式摆线液压马达； 先进的嵌入式列类型转子参数设 计 ,启动压力低、效率高、低速平稳运行； 先进的轴封设计，高背压承受能力。先进可靠的联动轴设计，使马达具有长寿命； 先进的配流机构设计，具有配流精度高和磨损自动补偿的特点； 多种法兰、输出轴、油口等安装衔接方式。 液器壳体 分配器壳体的结构和容量的大小是液态有机肥能否均匀稳定分配的关键，其主要由上盖和下壳体组成，上盖顶端为总管即防堵分配器的进料口。下壳体均匀分配有 5 个分管口即防堵分配器的出料口。分配器的壳体结构图如图 4示。 图 4液器壳体 塔里木大学毕业设计 18 图 4盖零件图 图 4壳体零件图 为满足 5 垄同时施肥对施肥量的要求，我们选择下壳体的外侧直径为 600度为 170分配器 将 阀门出来 的沼液沼渣 平均 稳定地分配到 每一个施肥 管中。 从肥箱或 罐车到 防堵 分配器的总管 内部直径 为 100 毫米 ，本次设计为 5 垄 同时 施肥，分配器出口和 施肥管 内径应为 45 毫米 ，为了 扩大 分配器的内部压力防止 淤塞 ， 施肥管 的实际设计内径为 36 毫米 ，以便在分配器到分管出口之间形成二次压差， 使沼液沼渣能够稳定的注入作物的土壤 。 考虑到下壳体底部有防堵叶片随着转子转动，一方面液体对器壁有一定的冲击力，另一方面沼液沼渣中的硬质木棒等物质与防堵叶片发生作用，硬质木棒会对器壁产生较大的挤压力，因此防堵叶片工作范围内的器壁略厚一些，选择厚度为 8余器壁厚度为 5堵分配器上盖与下壳体的零件图如图 4 4示。另外，本文中上盖与下壳体采用如图 4示，箱体扣连接，这一连接方式便于分配器的拆装，可定期清理，同时也便于分管堵塞时对堵塞情况进行检查与处理。 塔里木大学毕业设计 19 图 4体扣 转叶片 旋转叶片由防堵叶片和叶片导杆 焊接而成，在分配器中防堵叶片的主要作用是阻挡液态有机肥料流入各分管中，该分配器共有 四 个防堵叶片均匀等距地分配在直径为 520圆周上，在随转子旋转的过程中四个防堵叶片间断性地对出料口进行封堵，从而在分管内产生脉冲高压，冲击发生局部阻力的部位。叶片上连接有叶片导杆，通过导杆与转子链接。旋转叶片的结构图如图 4示。 1防堵叶片 图 4转叶片 防堵叶片的形状及相关尺寸如图 4示，叶片内外侧边缘分别是半径为237 287圆弧，图中圆心 O 也是转子旋转的中心。这种将内外侧边缘 设计成与旋转中心同心的结构，不仅大大降低了叶片转动时所受到的阻力，同时也节省了材料。防堵叶片除了封堵作用，还具有对硬质木棒、石子等较坚硬的物体进行避让的作用。本文将叶片前端设计为与径向成一定倾斜角度，同时，叶片前端设计成刀刃状，这样不仅可以减缓叶片在旋转过程中所受到的液体阻力，还可以清理分液器壳体底部在上一次工作后残留下来的淤泥。叶片导杆的零件图如图 4示，叶片导杆在转子端盖内侧位置设计成轴环，在末端与弹簧安装腔内的弹簧相连，这样叶片导杆既在端部与弹簧接触又在转子端盖处靠轴环定位，保证了旋转叶片在不受 到硬质物体阻碍的情况下在确定的圆周上稳定地旋转。当硬质木棒与叶片前端发生作用时，木棒对叶片施加的压力在径直方向上的分力通过叶片导杆挤压弹簧，从而避让了硬质木棒，避免了叶片与硬质木棒撞击而破损。 塔里木大学毕业设计 20 图 4堵叶片零件图 图 4片导杆零件图 但是由于在避让过程中，叶片会与硬质木棒产生摩擦力，类比摩擦角原理，若要实现叶片顺利避让硬质木棒，叶片前端倾角需要满足一定条件。假设当叶片前端倾角等于 时，叶片与硬质木棒刚好可以相互滑动完成避让，此时我们对叶片进 行受力分析如图 4a）所示。其中， 弹簧腔内壁对弹簧导杆的弹力， 弹簧导杆与弹簧腔内壁的摩擦力， 硬质木棒对防堵叶片的弹力， 叶片前端与硬质木棒之间的摩擦力。将这几个力平移到旋转叶片上的一点 O，以 O 点为原点，叶片相对硬质木棒的滑动方向为 X 轴建立坐标系，如图 4b）所示。 （ a） （ b） 图 4转叶片受力分析图 分析：只有当沿 X 轴负方向的合力大于沿 X 轴正方向的合力时，叶片才能与硬质木棒发生相对滑动，我们可选取一个临界点，即叶片刚要与硬质木棒发生 相互滑动，此时叶片受力情况应满足： X 方向： Co i 121 （ 4 塔里木大学毕业设计 21 Y 方向： S i 112 （ 4 设叶片导杆与弹簧腔的内壁摩擦因数为 1 ，叶片与硬质木棒间的摩擦因数为2 ，则有： 11 1 f （ 4 22 2 f （ 4 将（ 4（ 4入（ 4（ 4得： Co i 121 12 （ 4 S i 112 1 （ 4 联立（ 4（ 4程得： C o sS i n 21211 即 21 211 （ 4 查阅相关资料得到钢与钢 (油润滑 )之间的摩擦因数 ，钢与硬质木棒之间的摩擦因数 。将 21 、 的值代入方程（ 4： T a n 所以 = = 25 错误 !未找到引用源。 综上所述，旋转叶片要想实 现对硬质物体的避让作用，叶片前端倾角 错误 !未找到引用源。 应满足 25 。由于叶片与硬质木棒发生相对滑动时，叶片导杆压缩弹簧，弹簧对旋转叶片产生弹力 错误 !未找到引用源。 。所以，我们分别选择叶片前端倾角 的值为 30 错误 !未找到引用源。 、 45 错误 !未找到引用源。 、 60 错误 !塔里木大学毕业设计 22 未找到引用源。 进行试验，最终选定理想的前端倾角 错误 !未找到引用源。 的值为45 子 转子的主要作用是与叶片导杆链接带动旋转叶片进行转动，其结构如图 4示。转子四周均匀分配着四个弹簧腔，当旋转叶片遇到图 4示的情况时，防堵叶片随着叶片导杆压缩弹簧而在弹簧腔内滑动。 为了 阻碍 液体填满弹簧 内 腔而 导致弹簧固化，在弹簧腔封口处加密封 垫 圈， 并且 在弹簧腔根部开一个通气孔，通气孔使弹簧腔与 外界 相通，这样既 确保 了弹簧的可压缩性，又 确保 了液态肥料不能进入弹簧腔。 转子中心处是一个正六边形的键槽，与主轴配合。 图 4子 架 锥架的结构图如
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