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苜蓿收獲機(jī)的設(shè)計(jì) 肖豆 1 李傳峰 1 1 塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院 阿拉爾 843300 摘要 畜牧業(yè)的發(fā)展水平反映了一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和技術(shù)的進(jìn)步程度 在一些畜牧業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家 畜 牧業(yè)產(chǎn)值在農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值中占有很高的比例 在畜牧業(yè)產(chǎn)值中 60 以上是由牧草轉(zhuǎn)化來(lái)的 所以牧草生產(chǎn) 是畜牧業(yè)中最基礎(chǔ)的產(chǎn)業(yè) 還是一個(gè)經(jīng)濟(jì)效益很高的產(chǎn)業(yè) 但是 我國(guó)牧草收獲機(jī)械化水平低 設(shè)備陳舊 不能滿(mǎn)足收獲需求 有時(shí)還需要人工收割 使牧草產(chǎn)量和品質(zhì)下降 缺乏牧草收獲機(jī)械 以阻礙了牧草產(chǎn) 業(yè)的發(fā)展 本課題的確定是在收集 分析以往使用經(jīng)驗(yàn)以及國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品最新技術(shù)資料的基礎(chǔ)上確定的 研制了 一種可以一次完成切割 壓扁 作業(yè)工序的切割機(jī) 它的特點(diǎn)是采用了偏心式撥禾輪 將牧草撥入立式割 臺(tái) 并及時(shí)推向壓扁輥 本文主要是應(yīng)用機(jī)械設(shè)計(jì)方法和機(jī)械原理對(duì)割草機(jī)的全部零件進(jìn)行尺寸研究設(shè)計(jì) 對(duì)主要的傳動(dòng)零部 件進(jìn)行受力分析和強(qiáng)度校核計(jì)算 用 Auto CAD 和 Solid Works 設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)和繪圖 初步完成了整 機(jī)的設(shè)計(jì)并整理出圖紙 關(guān)鍵詞 苜蓿 割草機(jī) 往復(fù)式切割器 偏心撥禾輪 中圖分類(lèi)號(hào) TD451 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 0 引言 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展 畜牧業(yè)早已從副業(yè) 變?yōu)橹鳂I(yè) 作為畜牧業(yè)基礎(chǔ)的草業(yè)在生產(chǎn)中的 地位隨之提升 成為種植業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的重 要組成部分 經(jīng)濟(jì)的發(fā)展 也帶來(lái)了農(nóng)業(yè)生 態(tài)環(huán)境的惡化 植被覆蓋的重要性引起重視 牧 草的的生態(tài)功能也逐漸被人們接受和利用 國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)實(shí)踐證明 飼草生產(chǎn)要實(shí)現(xiàn)高效 益可持續(xù)發(fā)展 必須滿(mǎn)足兩個(gè)條件 一是經(jīng) 營(yíng)規(guī)模足夠大 二是生產(chǎn)加工要實(shí)現(xiàn)機(jī)械化 因此大力發(fā)展我國(guó)飼草生產(chǎn)機(jī)械裝備 實(shí)現(xiàn) 飼草生產(chǎn)機(jī)械化 在我國(guó)的畜牧業(yè)發(fā)展中具 有特殊的地位和重要的現(xiàn)實(shí)意義 但是 牧 草收獲機(jī)械化水平低 設(shè)備陳舊不能滿(mǎn)足收 獲需求 有時(shí)還需要人工收割 使牧草產(chǎn)量 和品質(zhì)下降 缺乏牧草收獲機(jī)械 已阻礙了 草產(chǎn)業(yè)的發(fā)展 目前 我國(guó)關(guān)于牧草收獲機(jī)械的研究正 處在利用引進(jìn)和自主研發(fā)階段 我國(guó)自主生 產(chǎn)的割草機(jī)一般不帶壓扁輥 仿形能力也比 較差 像紅三葉 苜蓿等豆科飼草的收獲 大多數(shù)都是采用國(guó)外的機(jī)器 國(guó)外的切割壓 扁機(jī)價(jià)格高 對(duì)配套條件要求高 不符合我 國(guó)現(xiàn)階段的國(guó)情 因此 考慮到我國(guó)的人工草場(chǎng)多為中小 型的 準(zhǔn)備設(shè)計(jì)一種能夠用中型拖拉機(jī)驅(qū)動(dòng) 使用的切割收獲機(jī) 1 課題研究?jī)?nèi)容和方法 1 1 研究?jī)?nèi)容 1 研究不同類(lèi)型的撥禾輪對(duì)牧草收獲 的影響因素 研究確定撥禾輪系統(tǒng)的參數(shù)和 結(jié)構(gòu)尺寸 2 研究不同類(lèi)型切割器對(duì)牧草切割質(zhì) 量的影響因素 研究確定切割器的類(lèi)型和切 割器參數(shù) 3 研究不同類(lèi)型壓扁輥對(duì)牧草壓扁效 果的影響規(guī)律 研究確定壓扁類(lèi)型和結(jié)構(gòu)尺 寸 4 根據(jù)結(jié)構(gòu)和工作要求設(shè)計(jì)確定傳動(dòng) 方案 傳動(dòng)比和總的功耗 1 2 研究方法 利用檢索方法迸行中外文獻(xiàn)資料收集 國(guó)內(nèi)外部分牧草收獲機(jī)械調(diào)查研究 利用機(jī)械設(shè)計(jì)理論進(jìn)行計(jì)算 利用計(jì)算機(jī)軟件 Auto CAD 和 Solid Works 進(jìn)行設(shè)計(jì) 繪制圖紙 2 收獲機(jī)整體方案的確定 割草壓扁機(jī)按照切割部件的結(jié)構(gòu)分類(lèi) 可分為往復(fù)式切割壓扁機(jī)和圓盤(pán)式切割壓扁 機(jī) 按照行走動(dòng)力驅(qū)動(dòng)方式分類(lèi) 可分為自 走式 牽引式 懸掛式 按照壓扁方式進(jìn)行 分類(lèi) 有橡膠輥 鋼輥和捶片式之分 根據(jù) 上述牧草對(duì)切割壓扁機(jī)性能的要求 收集 分析以往使用經(jīng)驗(yàn)以及國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品最新技 術(shù)資料的基礎(chǔ)上 借鑒了其它切割壓扁機(jī)的 設(shè)計(jì)原理方案 確定了該割草壓扁機(jī)的設(shè)計(jì) 方案和總體結(jié)構(gòu) 包括動(dòng)力機(jī)構(gòu) 動(dòng)力傳送 系統(tǒng) 控制機(jī)構(gòu)以及刀頭裝置等 其工作原理為 割草壓扁機(jī)結(jié)合動(dòng)力時(shí) 通過(guò)減速器和傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 驅(qū)動(dòng)撥禾輪 切割 器以及壓扁輥轉(zhuǎn)動(dòng) 隨著拖拉機(jī)的前進(jìn) 分 禾器先將收割與不割的牧草分開(kāi) 然后撥禾 輪將要割的牧草撥入割臺(tái) 同時(shí)將切割器割 下的牧草撥禾輪推入壓輥 被壓扁的牧草形 成一定形狀的草條鋪放于四輪車(chē)的車(chē)輪中間 完成收獲的全過(guò)程 3 關(guān)鍵零件的設(shè)計(jì) 3 1 撥禾輪的設(shè)計(jì) 撥禾板是撥禾輪的主要工作部件 撥禾 輪工作時(shí) 撥板隨機(jī)器前進(jìn)直線運(yùn)動(dòng) 同時(shí) 又繞撥禾軸作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 因此撥禾輪撥板相 對(duì)地面生長(zhǎng)的作物是這兩種運(yùn)動(dòng)的合成 為 了使撥板進(jìn)入禾叢后對(duì)谷物有向后撥送作用 運(yùn)動(dòng)絕對(duì)速度應(yīng)向后 即撥禾輪撥齒的圓周 線速度大于機(jī)器的前進(jìn)速度 其運(yùn)動(dòng)軌跡為 余擺線 撥禾輪回轉(zhuǎn)的圓周速度與機(jī)器前進(jìn) 速度之比為撥禾速比 用 表示 其線環(huán)寬 度因 A 值大小而改變 值越大 撥板引導(dǎo) 和扶持作物的功能越強(qiáng) 割臺(tái)切割作物量越 大 其線環(huán)越寬 但 值太大 則撥齒和撥 板撥禾時(shí)打擊作物力量過(guò) 反之 值越小 則線環(huán)越小 撥禾能力越弱 增加了收割臺(tái) 的損失 若 1 時(shí) 則線環(huán)寬度為零 這時(shí) 撥禾板不能起撥禾作用 3 2 往復(fù)式切割器的設(shè)計(jì) 往復(fù)式切割器由往復(fù)運(yùn)動(dòng)的割刀和固定 不動(dòng)的支承部分組成 割刀由刀桿 動(dòng)刀片 和刀桿頭等鉚合而成 刀桿頭與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相 連接 用以傳遞割刀的動(dòng)力 固定部分包括 護(hù)刃器梁 護(hù)刃器 鉚合在護(hù)刃器上的定刀 片 壓刃器和摩擦片等 工作時(shí)割刀作往復(fù) 運(yùn)動(dòng) 其護(hù)刃器前尖將谷物分成小束并引向 割刀 割刀在運(yùn)動(dòng)中將禾稈推向定刀片進(jìn)行 剪切 切割速度 V c 與進(jìn)給速度 V m 它們之 間的關(guān)系用臨界切割速度比 來(lái)描述 由運(yùn) 動(dòng)關(guān)系可知道 要想運(yùn)動(dòng)的兩道之間即不重 割 也不漏割則要使前刀尖 A 和后刀尖 B 的 運(yùn)動(dòng)軌跡重合此時(shí)的切割速度 V c p 與進(jìn)給速 度 Va p 的比值臨界切割速度比 phSp acV 將其代入整 tg L tm 理后得 thp acV 式中 刃間節(jié)數(shù) 即相鄰兩動(dòng)刀刃間的m 鏈節(jié)個(gè)數(shù)取偶數(shù) 鏈節(jié)距 mm t 動(dòng)刀有效切割高度 mm h 滑切角 大約 30 這些參數(shù)均為切割器的基本參數(shù) 符合設(shè)計(jì) 的要求 3 3 壓扁機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 苜蓿葉子小 莖桿粗 葉子與莖桿的水 分蒸發(fā)不一致時(shí) 會(huì)出現(xiàn)葉子風(fēng)干現(xiàn)象 使 葉子從莖桿上脫落 造成草質(zhì)量損失 為了 解決這一問(wèn)題 我們?cè)O(shè)計(jì)了壓扁系統(tǒng) 把割 下的苜蓿的莖桿及時(shí)壓扁或壓裂 使充滿(mǎn)汁 液的植物細(xì)胞暴露出 加速了水分的蒸發(fā)過(guò) 程 從而加速了苜蓿的干燥 大大減少相應(yīng) 的作業(yè)費(fèi)用 能量消耗以及縮短青貯飼料所 需的時(shí)間 由于割草壓扁機(jī)要完成撥禾 切割 壓 扁等對(duì)牧草收獲復(fù)式作業(yè) 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 比較復(fù)雜 要求結(jié)構(gòu)緊湊 功率消耗低 工 作運(yùn)行平穩(wěn) 為此 根據(jù)割草壓扁機(jī)的撥禾 輪傳動(dòng)部分 切割傳動(dòng)部分和壓扁傳動(dòng)部分 的要求完成的工作及結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 在苜蓿壓扁收獲中 一系列的要完成 撥禾 切割 壓扁 鋪成條狀 所以要求設(shè) 計(jì)緊湊消耗少 以及達(dá)到平衡等 動(dòng)力由拖 拉機(jī)輸出 由撥禾輪將苜蓿撥倒 通過(guò)往復(fù) 式割刀進(jìn)行切割 牧草堆積到集草平面 上 下壓扁輥轉(zhuǎn)動(dòng) 擠壓牧草 4 總結(jié) 飼草業(yè)具有巨大的生態(tài)效益 社會(huì)效益 和經(jīng)濟(jì)效益 越來(lái)越引起國(guó)家和地方的重視 但飼草量不足 質(zhì)量不高 主要原因是牧草 收割機(jī)數(shù)量少 種類(lèi)缺 價(jià)格比較高 收割 費(fèi)用遲遲降不下來(lái) 手工作業(yè)占很大比重 這制約了我國(guó)牧草業(yè)的發(fā)展 我國(guó)割草壓扁 機(jī)大多模仿外國(guó)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)研制的 工作性能 不穩(wěn) 和國(guó)產(chǎn)拖拉機(jī)不配套 或者從國(guó)外直 接進(jìn)口外國(guó)產(chǎn)品 有些功能開(kāi)發(fā)不出來(lái) 浪 費(fèi)了能源 這些都不適宜我國(guó)國(guó)情 我們國(guó) 家農(nóng)牧民急缺小而靈活的適合家用的小型牧 草收獲機(jī)械 基于這一點(diǎn) 在現(xiàn)有機(jī)具的基 礎(chǔ)上 通過(guò)對(duì)中外文獻(xiàn)資料的查閱和收集和 對(duì)部分國(guó)內(nèi)外牧草收獲機(jī)械的調(diào)研 根據(jù)農(nóng) 牧民的實(shí)際需要 運(yùn)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)了 與中型拖拉機(jī)配套使用后置割草壓扁機(jī) 得 出以下結(jié)論 設(shè)計(jì)往復(fù)式割草壓扁機(jī)該機(jī)與 20 馬力 拖拉機(jī)配套使用 幅寬 1 66 米 整機(jī)體積 小 重量輕 結(jié)構(gòu)緊湊 操作簡(jiǎn)單 可一次 性完成撥禾 切割等復(fù)式作業(yè) 集合了割草 機(jī) 壓扁機(jī)的功能 簡(jiǎn)化了機(jī)器結(jié)構(gòu) 大大 減少相應(yīng)的作業(yè)費(fèi)用 能量消耗以及縮短青 貯飼料所需的時(shí)間 對(duì)草地?zé)o任何負(fù)作用 提高收獲效率 適用于中小型牧草場(chǎng) 采用偏心撥禾輪 將牧草垂直撥入割臺(tái) 并及時(shí)推向壓扁輥 減少了牧草損失 參考文獻(xiàn) 1 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì) 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) M 機(jī) 械工業(yè)出版社 2007 181 189 2 張偉社 機(jī)械原理 M 西北工業(yè)大學(xué)出版社 2005 110 178 3 盛克柱 紐荷蘭幾種牧草收獲機(jī)械的特點(diǎn) J 農(nóng)機(jī)化 2008 4 40 40 4 張文靜 牧草收獲機(jī)械的現(xiàn)狀 機(jī)遇及發(fā)展 J 農(nóng)村牧區(qū)機(jī)械化 2001 1 18 19 5 金光農(nóng) 我國(guó)牧草機(jī)械發(fā)展落后原因分析 J 2006 7 1 6 韓正晨 栗震霄等 齒形鏈?zhǔn)角懈钇鞯脑囼?yàn)研 究 J 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào) 2008 2 86 89 7 東北農(nóng)學(xué)院主編 畜牧業(yè)機(jī)械化 M 北京農(nóng)業(yè) 出版社 2009 1 110 8 YS 0 85 型盤(pán)式割革機(jī)的設(shè)計(jì) 王德眾等 農(nóng)機(jī)化研究 2003 年 1 月 9 L20 160 型路用剖草機(jī)的研制 劉延超等 黑龍江交通科技 2002 年第六期 10 中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院 農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì) 手 M 機(jī)械出版社 2005 2 77 78 11 楊明韶 我國(guó)牧草割草機(jī)基礎(chǔ)研究工作進(jìn)展 與探索 農(nóng)機(jī)化研究 2002 2 39 41 12 徐秀英 小型牧草收獲機(jī)械的設(shè)計(jì) D 南 京農(nóng)業(yè)大學(xué) 2004 6 18 19 13 中國(guó)機(jī)械信息網(wǎng) 我國(guó)草業(yè)畜牧業(yè)機(jī)械市場(chǎng)前 景廣闊 J 7 2002 7 7 8 14 楊敏麗 牧草生產(chǎn)機(jī)械化西部農(nóng)業(yè)機(jī)械化發(fā)展 新的增長(zhǎng)點(diǎn) J 中國(guó)農(nóng)機(jī)化 2007 4 8 9