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湖南農(nóng)業(yè)大學全日制普通本科生 畢業(yè)論文（設計）開題報告 學生姓名 王修善 學 號 200940614412 年級專業(yè)及班級 2009級機械設計制造及其自動化(3)班 指導教師及職稱 謝方平 教授 學 院 工學院 2013 年 1 月 7 日 畢業(yè)論文（設計）題目 小型場上可移動式油菜脫粒機設計 文獻綜述（選題研究意義、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、主要參考文獻等，不少于1000字） 研究背景及意義 我國是世界油菜生產(chǎn)大國，種植面積和總產(chǎn)量均占世界的30％左右，均居世界第一,在世界占有重要地位。油菜作為我國最主要的油料作物，是我國食用油的主要來源。但是長期以來，我國油菜生產(chǎn)基本上是傳統(tǒng)的手工作業(yè)，勞動強度大，生產(chǎn)成本偏高，效率低。各級政府和廣大農(nóng)民迫切需要發(fā)展油菜生產(chǎn)機械化技術。 油菜脫粒是將油菜籽粒從果莢中分離出來的過程?，F(xiàn)有油菜聯(lián)合收割機脫粒裝置主要是借鑒稻麥聯(lián)合收割機的脫粒原理，通過脫粒元件對油菜果莢產(chǎn)生沖擊、揉搓以及碾壓等作用，使得果莢炸口、開裂或粉碎，從而分離出油菜籽粒。 目前，油菜的機械化收獲主要分段收獲和聯(lián)合收獲兩種，兩種方式各有優(yōu)缺點： 1、分段收獲 即先割曬再撿拾、脫粒的分段收獲方式。采用分段收獲法，充分利用作物的后熟作用，可提前收割，延長了收割期，籽粒飽滿，產(chǎn)量有所提高，缺點是生產(chǎn)率較低，勞動強度大。采用分段收獲油菜時還應注意一下兩點：一是油菜晾曬不可過干，否則暴殼多，損失大；二是喂入要均勻、適量，喂入過多容易堵塞，過小則影響工效。 2、聯(lián)合收獲 即收割、脫粒、清選作業(yè)一次完成的聯(lián)合收獲方式。在油菜的角果成熟后期，用聯(lián)合收割機一次完成所有的收獲作業(yè)環(huán)節(jié)。其特點是效率高，省工省時，尤其在氣候條件不好的情況下，有利于進行搶收。但這種方式對收獲時機要求較嚴，既不能偏早，也不能偏晚。收獲過早，籽粒含水量高，品質差，出油率低；收獲過遲，因過于成熟，菜籽易炸裂脫落，造成損失，影響產(chǎn)量。油菜機械化收獲最佳的收獲期是在菜籽到八成熟，即接近完熟期。 從上面的分析可知現(xiàn)在油菜在聯(lián)合收獲方面還存在不少問題需要解決。相比之下，油菜的分段收獲更加適應現(xiàn)階段我國油菜種植情況。我國油菜種植制度多樣，缺乏規(guī)范化的栽培制度，生產(chǎn)手段、生產(chǎn)經(jīng)營方式落后，缺乏與現(xiàn)代生產(chǎn)手段相適應的集中、成片種植和規(guī)范化管理，因此分段收獲與之更加適應。因此，研究與油菜的分段收獲相適應的油菜收獲機械成為了實現(xiàn)我國油菜收獲機械化的一個重點方向。 本課題為小型場上可移動式油菜脫粒機的設計，就是要根據(jù)油菜種植與收獲過程的特點，設計出與油菜分段收獲相適應的場上可以移動的的小型油菜收獲機械。本課題研究的是一種小型油菜說話機械，因此他相對于適應于油菜聯(lián)合收獲的聯(lián)合收割機更具經(jīng)濟性能，它成本更低，農(nóng)戶更加能夠接受。另一方面，雖然這個機械是小型的，但相對于人工作業(yè)，其生產(chǎn)效率卻是人工作業(yè)不能比擬的。其次，本課題研究的這個機械在場上是可以移動的，所以更加更加具有靈活性，從而能夠減少較長距離搬運作物的時間與其他投入，這點使它相對于傳統(tǒng)的場上固定式油菜脫粒機械有更加具有優(yōu)勢。另外，用機械化生產(chǎn)代替人工勞動可以改善農(nóng)民的工作環(huán)境，解放勞動力，因此，本課題的研究還能產(chǎn)生很好的社會效益。再次從油菜的本身的特性來說，分段收獲更加適應其收獲過程，因此從這方面講，本課題研究也具有很大意義，它能減少收獲的損失，提高菜籽收獲品質。綜合上述方面，本課題具有較大的研究意義。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀： 國內(nèi)外研究狀況：總體來說，我國油菜機械化水平還比較落后，2006 年底，全國油菜機收水平僅為5.2%?？偨Y其原因，主要是油菜自身特性制約了機械化技術發(fā)展，這些表現(xiàn)為油菜的莖稈也存在分枝低、交叉多、易炸裂、成熟度不一致等因素，這些特點對油菜的高質量收獲有較大的阻礙。2007年9月19日，國務院頒布了《國務院辦公廳關于促進油料生產(chǎn)發(fā)展的意見》，旨在恢復和促進我國油料生產(chǎn)快速發(fā)展，推進油菜生產(chǎn)機械化。 新型油菜脫粒分離裝置的研究以提高生產(chǎn)率減少菜籽損失為目標。在傳統(tǒng)的紋桿切流滾筒及鍵式逐稿器的脫粒分離裝置之后,滾筒橫置的軸流式結構廣為應用, 繼而又研制了單滾筒或雙滾筒縱軸流式脫粒分離結構。軸流分離清選系統(tǒng)能夠適應油菜打擊、揉搓和攪動為主的脫清要求。 為實現(xiàn)提高生產(chǎn)率減少菜籽損失的目標，與脫粒機構相關的科研活動也日益增多。華中科技大學工學院宗望遠，廖慶喜等人對完熟期油菜果莢不同脫粒方式的脫粒效果進行了實驗研究，得出油菜聯(lián)合收割機脫粒裝置宜設計為沖擊脫粒和搓擦脫粒組合的脫粒方式的結論。洛陽工學院的師清翔，劉師多等人對小麥的脫粒方式進行實驗研究，湖南農(nóng)業(yè)大學工學院的謝方平教授，孫松林教授等以及華南農(nóng)業(yè)大學工程學院羅錫文教授等人，通過對水稻等作物的脫粒方式進行了實驗研究，通過與傳統(tǒng)的剛性脫粒原理進行對比，從多方面研究了柔性脫粒機理，并證明了其優(yōu)越性，能夠減少脫粒的籽粒破碎率為油菜脫粒機械的設計開拓了新方向。江蘇大學的李耀明，李洪昌，徐立章等人通過對短紋桿-板齒與釘齒脫粒滾筒的脫粒對比試驗研究，發(fā)現(xiàn)相對釘齒脫粒滾筒而言，短紋桿-板齒脫粒滾筒在脫粒水稻時功耗低，脫出混合物雜余含量少，能有效的減輕清選負荷，也為油菜脫粒機構的設計提供了新思路。 在國家與領導人對油菜生產(chǎn)的直接支持下，各地做了不少嘗試：如前些年北方少數(shù)油菜種植地區(qū)，對大型谷物聯(lián)合收割機稍加改裝用來收獲油菜，投資雖少，但收獲損失嚴重，總損失率達15-20％；無錫市惠山區(qū)農(nóng)機化推廣中心對桂林3號聯(lián)合收割機的割臺、脫粒、清選、分離等部分進行了改進設計，并開發(fā)研制適合油菜收割的豎式切割分禾裝置，解決了油菜生長茂盛、莖稈高、枝節(jié)交錯切割難的問題。南通五山牌4LZY-1．5型油菜聯(lián)合收割機收割油菜時總損失率8％，出糧口含雜率8％，破碎率0．5％。近幾年來，上海、江蘇的一些科研、推廣部門及企業(yè)對幾種不同的機型，對割臺、脫粒、清選部分都作了改進設計，如湖南農(nóng)業(yè)大學湯楚宙教授等人與與現(xiàn)代農(nóng)裝株洲聯(lián)合收割機有限公司合作，對碧浪4LZ(Y)?1.8 型油菜聯(lián)合收獲機進行了試驗、理論分析和結構優(yōu)化，提高了籽粒的脫凈率，實現(xiàn)了柔性脫粒，取得了不錯的效果。但總體來說油菜聯(lián)合收割機收獲時損失率和清潔率不太理想。 分段收獲更加適應于油菜的自身特點與我國油菜種植狀況，所以分段收獲也是近期研究開發(fā)的重點。隨著我國對油菜產(chǎn)業(yè)的扶植逐漸加大，從事油菜機械化分段收獲研究的科技人員也日益增多，對油菜的分段脫粒清選進行理論研究與現(xiàn)實與相關機械的發(fā)明。 近年來，先后研制出了多款相應機械，適用于油菜的分段收獲，這些機械也表現(xiàn)出相對于聯(lián)合收割機的的一些優(yōu)點，主要是收獲損失率的降低和對天氣的敏感程度的降低，所以不少機械都得到了應用并推廣，如四川晨豐農(nóng)機裝備有限公司研制發(fā)明的一種油菜脫粒機，就獲得了國家的發(fā)明專利，并在四川地區(qū)得到了推廣，還有四川安通農(nóng)業(yè)有限公司研制的5TG-86C型油菜稻麥脫粒機。 此外在我國民間還有許多農(nóng)民根據(jù)自身需要對以前的一些谷物脫粒機進行改造，使之適應油菜的脫粒情況，制成了一些油菜脫粒機，如四川省李云安研究發(fā)明的油菜脫粒機，于2009年獲得了國家專利。湖北省王正楚等人研究出的“一種油菜脫粒機”同樣獲得了國家專利。這樣的發(fā)明還有很多，這里不一一例舉。這類研究成果一般是根據(jù)某一種或幾種油菜品種一個或幾個地區(qū)的具體環(huán)境研制而出，所以其針對性也較大，實用性也相對于聯(lián)合收割機有了較大改善，但其也還受地域與油菜品種的制約，生產(chǎn)率也沒有聯(lián)合收割機高，這些也是在以后發(fā)展研究的重點。 國外這方面的研究比較早，機械化程度也比較高，早在上世紀八十年代，就有國外專家對油菜的收獲方式從損失率，天氣影響，及油菜籽含油量等方面進行了實驗研究，Sims對兩種方法的產(chǎn)量與含油量進行試驗比較，Bowerman與Harris則從天氣影響以及菜籽含水率與含油率對兩種方法收獲方法進行比較，Bengtsson也做了類似的比較，結果不完全一致，但多組數(shù)據(jù)表明，利用分段收獲法的損失率更小，菜籽含油也更高，總體來說，分段收獲更加適用于油菜本身，但在天氣影響較小的情況下，聯(lián)合收割也有其優(yōu)點，比如說作業(yè)效率，菜籽籽粒大而均勻等。目前世界上有二十多個國家種植油菜，聯(lián)合收獲和分段撿拾收獲方式在油菜主產(chǎn)國各有發(fā)展。其中加拿大美國直接聯(lián)合收獲和分段檢拾收獲方式并存，英國以分段撿拾收獲為主，而德國以直接聯(lián)合收獲為主，印度采取割放晾曬后場上脫粒方式。在歐美發(fā)達國家一般采用專用油菜收割機, 一次性完成收割、脫粒, 產(chǎn)品主要有“黑格——160 型”及“紐荷蘭型”等。 參考文獻： [1]吳明亮，羅海峰，湯楚宙，謝方平. 我國油菜生產(chǎn)機械化發(fā)展的現(xiàn)狀與對策[J].農(nóng)業(yè)技術裝備，2009,166（05B）：28-29 31. 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[22]孫桓，陳作模，陳文杰,機械原理[M].北京；高等教育出版社，2006. 注：此表如不夠填寫，可另加頁。 研究方案（研究目的、內(nèi)容、方法、預期成果、條件保障等） 本課題為小型場上可移動式油菜脫粒機的設計，研究的目的是設計一種充分適應于油菜自身特點的油菜分段收獲的油菜脫粒機械，來達到節(jié)省油菜收獲投入的勞動力，提高生產(chǎn)效率，減小損失率的期望。機械的主要技術參數(shù)為；1.喂入量≥200kg/h; 2.功率：2.2～3kW; 3.總損失率 ≤5%;另外要求機械能在場上自由靈活的移動，以此來增大機械的作業(yè)效率。 本課題研究的內(nèi)容主要有： 1.研究機械的實用性與適用性的調研； 2.脫粒機的動力與傳動裝置（柴油機與帶傳動）,脫粒裝置（滾筒）、分離裝置、清糧裝置、和機架等的結構設計與力學分析以及主要零、部件（包括脫粒滾筒、逐稿器、清選篩、風機等）的選擇和設計； 3.可行性論證，以及機械生產(chǎn)效率的計算與控制，機械能耗的計算與控制，以及機械綜合性能的評估市場前景的調查。 研究方法:本課題的研究參照以下步驟，第一步，調查研究我國油菜種植的相關情況，如油菜的種植范圍，種植時間段，種植的品種及分布區(qū)域等，從而確定本課題研究的實用性與適用性。第二步，參考相關文獻與調查研究與本課題研究相關的油菜的相關性質，如油菜莖桿的力學性能與油菜籽脫粒性能等，為后面的機構設計提供原始資料。第三步，參考相關資料，提出脫粒機各個部件的方案，進行方案的比較與論證，論證各個方案的可行性，確定各個部件的方案以及整機的方案。第四步，根據(jù)前面的數(shù)據(jù)和資料進行各部件的設計，邊設計邊修改，考慮整機的配合性質與協(xié)調性，邊設計邊修改，直至理想結果，并運用AutoCAD軟件以及Pro-E軟件進行繪圖模擬。第五步，對所設計的機械從各方面進行評估驗證，修改，直到達到設計要求。 預期成果：按設計要求設計出滿足條件的小型場上油菜脫粒機，設計說明書以及必要的圖紙。 條件保障：足夠的時間保證，豐富的相關資料的保證，一定的研究場地與實驗場地，與指導老師及時有效的溝通。 進程計劃（各研究環(huán)節(jié)的時間安排、實施進度、完成程度等） 2012.12--2013.01.5選題，理解課題，查找相關資料進行整理，分析。 2013.01.05—2013.01.10 下達任務書，開題。 2013.01.10—2013. 02.23對相關資料進行分析計算，得到設計所需要的一些原始數(shù)據(jù)。 2013.02，24—2O13.03.02 根據(jù)相關資料，提出設計方案，并對各方案進行比較，確定出初步方案。 2013.03.03—2013.04.10 根據(jù)初步方案，結合相關數(shù)據(jù)進行各部件的設計計算，在設計過程中對方案進行完善與修改，得到設計初稿，繪制圖紙。 2013.04.10—2013.04.20 中期檢查。 2013.04.11—2013.04.30對設計的初稿進行驗證，修改完善總結。 2013.04.30前提交正稿與預審。 2013.05.01—2013.05.25 答辯與修改。 論證小組意見 組長簽名： 20 年 月 日 專業(yè)委員會意見 專業(yè)委員會主任簽名: 年 月 日 注：1.此表可用黑色簽字筆填寫，也可打印，但意見欄必須相應責任人親筆填寫。 2.此表可從教務處網(wǎng)站下載中心下載。