秸稈打包機設(shè)計

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1、玉米秸稈打包機 目 錄 摘 要 1 ABSTRACT 2 第一章 緒論 3 1.1 本課題研究的目的意義 3 1.2 秸稈打包機目前急需解決的瓶頸 3 1.3 本課題的指導(dǎo)思想及解決的主要問題 4 第二章 打包機功能設(shè)計 5 2.1 打包機開車的初始化 5 2.2 手動操作功能 5 2.3 自動操作功能 5 2.4 打包機的輔助工作運行方式 5 2.5 功能異常警示功能 5 2.5.1 功能異常類別 6 2.5.2 常見的故障檢查項目 6 第三章 打包機整機設(shè)計 7 3.1整機機構(gòu)方案設(shè)計 7 3.1.1送料箱的設(shè)計

2、方案 7 3.1.2壓料箱方案的設(shè)計 8 3.1.3送料箱的設(shè)計 9 3.1.4總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計 9 3.2秸稈打包機各運行動作簡介 10 第四章 機械系統(tǒng)的設(shè)計 12 4.1傳動方案的選擇 12 4.1.1鏈傳動的選擇 12 4.1.2鏈輪的選擇 14 4.1.3電動機的選擇及調(diào)速方式 15 4.2打包機力矩傳動軸的設(shè)計 20 4.2.1傳動軸的選型和尺寸 20 4.2.2軸上零件的固定方法 20 4.3壓料箱的設(shè)計 21 4.4出料箱的設(shè)計 21 第五章 總結(jié)與展望 22 參考文獻 23 致 謝 24 附錄 摘 要

3、 玉米秸稈打包機 眾所周知，中國有著悠久歷史的農(nóng)耕文明，有著廣袤的耕地面積，約占世界耕地面積的7%。但是，由于農(nóng)村的快速發(fā)展與城鎮(zhèn)務(wù)工人口的增多，多數(shù)玉米秸稈不是被扔在溝里就是堆在一起焚燒。這不僅是一種陋習(xí)，更是一種浪費，還對環(huán)境造成了污染。近年以來，中國加強了對環(huán)境污染的管控，同時提出了國民經(jīng)濟的持續(xù)增長的要求。因此，必須想法設(shè)法加速玉米秸稈的綜合利用技術(shù)的研究的步伐。 玉米秸稈打包機是一種集粉碎、壓縮、打包與一體化的農(nóng)業(yè)機械設(shè)備，他的工作原理可以簡單的概括為：將松散的約（1-100）mm的玉米秸稈放入料倉推送到壓料

4、倉，然后由液壓壓縮設(shè)備對玉米秸稈進行壓縮，最后由液壓推送設(shè)備把玉米秸稈推入包裝袋。打包后的玉米秸稈不僅可以縮小秸稈體積同時也方便了運輸，并節(jié)省了存儲空間。玉米秸稈被手工集束后多用于滿足火力發(fā)電，但是相對于秸稈打包機來說不僅集束速度慢、占用面積大、不方便運輸且效率也極為低下，同時也提高了廠商的各項支出。秸稈打包機也顯著消除減輕職工的勞動強度并降低能源和資源的消耗。 本設(shè)計廣泛查閱了國內(nèi)外打包機資料及影像視頻，對其工藝流程進行逐步分解，對打包機各個構(gòu)件進行了具體設(shè)計。在完成以上步驟的基礎(chǔ)上最終確定了總的設(shè)計方案。 關(guān)鍵詞：玉米秸稈打包機；液壓；工作裝置；設(shè)計 ABSTRAC

5、T Corn straw baler As we all know, China has a long history of farming civilization, with a vast area of cultivated land, accounting for about 7% of the worlds cultivated land. However, due to the rapid development of the countryside and the increase in the number of urban mi

6、grant workers, most of the corn stalks are not thrown in the ditch or piled up together for incineration. This is not only a bad habit, it is a waste, but it also pollutes the environment. In recent years, China has strengthened its control over environmental pollution and has also raised the requir

7、ements for sustained growth of the national economy. Therefore, it is necessary to try to accelerate the pace of research on the comprehensive utilization technology of corn stover. Corn stalk baler is a kind of agricultural machinery equipment that combines crushing, compression, packing and integ

8、ration. His working principle can be simply summarized as: push loose loose corn stover of about 1-100 mm into silo The silo is compressed, and then the corn straw is compressed by a hydraulic compression device, and finally the corn straw is pushed into the package by a hydraulic pushing device. Th

9、e packaged corn stalk not only reduces the straw volume but also facilitates transportation and saves storage space. Corn stalks are mostly used to meet thermal power generation after being bundled by hand. However, compared with the straw baler, not only the clustering speed is slow, the occupied a

10、rea is large, the transportation is inconvenient, and the efficiency is extremely low, and the various expenses of the manufacturers are also increased. Straw balers also significantly reduce the labor intensity of workers and reduce energy and resource consumption. This design has extensively revi

11、ewed the baler data and video and video at home and abroad, and gradually decomposed the process flow, and specifically designed the various components of the baler. Based on the above steps, the overall design was finalized. Keywords: corn straw baling machine; Hydraulic pressure; Working devic

12、e; design 第一章 緒論 1.1 本課題研究的目的意義 環(huán)保節(jié)能成為國家發(fā)展主導(dǎo)潮流，節(jié)能減排是近多年來最為流行的環(huán)保口號。作為回收資源設(shè)備的打包機行業(yè)符合大勢所趨，需求量在目前的基礎(chǔ)上只會會穩(wěn)中有增。 農(nóng)村經(jīng)濟經(jīng)過多年的高速發(fā)展,傳統(tǒng)玉米秸稈處理方式已經(jīng)與現(xiàn)在社會發(fā)展趨勢不匹配，這就引發(fā)了液壓秸稈打包機的問世。近年來液壓秸稈打包機市場規(guī)模不斷擴大。行業(yè)需求旺盛，產(chǎn)品供不應(yīng)求。市場發(fā)展勢頭喜人。 江淮及東三省地區(qū)農(nóng)作物豐富,產(chǎn)出豐富的玉米秸稈物料,隨著我國國民經(jīng)濟的飛躍式發(fā)展，電力能源的供應(yīng)已經(jīng)展現(xiàn)出非常緊張的趨勢。因此,利用玉米秸稈發(fā)電在江淮及

13、東三省地區(qū)有著非常好的發(fā)展前景。目前在江淮及東三省地區(qū)大多數(shù)使用的是軟物質(zhì)發(fā)電,也就是我們大家所熟悉的火力發(fā)電,火力發(fā)電發(fā)電原料主要有松軟的稻草、小麥、玉米秸稈等草本類農(nóng)作物,這些火力發(fā)電原料具有體積大、質(zhì)輕等特點,為了滿足火力發(fā)電鍋爐持續(xù)燃燒發(fā)熱量,需要將稻草、小麥、玉米秸稈等草本類農(nóng)作物原材料集束到一定的體積和質(zhì)量，然后再運送到發(fā)電鍋爐爐膛內(nèi)焚燒。 玉米秸稈、稻草等原材料發(fā)電的廣泛利用有效緩解了煤炭資源的利用，同時大大減輕了煤炭資源不完全燃燒產(chǎn)生的有害氣體的排放，對環(huán)境保護起著積極改善的作用，也有效響應(yīng)了十八大以來國家節(jié)能減排的號召。[1] 1.2 秸稈打包機目前急需解決的瓶頸

14、國內(nèi)玉米秸稈打包機發(fā)展到現(xiàn)在有很多問題不盡如人意。玉米秸稈燃料在收集、存儲和輸送是電廠持續(xù)經(jīng)營的問題所在,秸稈燃料進行集束打包成為解決上述問題的有效途徑。目前用測繪或類比的方式設(shè)計秸稈打包機在國內(nèi)較為流行,由于國內(nèi)玉米秸稈打包機和國外相比起步比較晚，無論是在設(shè)計方面還是在工藝流程方面和外國相比都有著明顯的差距，國內(nèi)玉米秸稈打包機液壓設(shè)備及主要傳送裝置的工作參數(shù)設(shè)計和國外相比也存在一定的瑕疵。本次論文設(shè)計的玉米秸稈打包機有一定的局限性，需要人工對整根玉米秸稈進行切割成規(guī)定的數(shù)值、需要人工進行收集及運輸，雖然說相對于傳統(tǒng)的玉米秸稈處理方式提高了經(jīng)濟效益，但是工作效率依然低下。本次設(shè)計主要針對玉米秸

15、稈壓縮流程的影響因素進行分析, 目的:對存在瑕疵的工作參數(shù)進行校正。 首先選擇初始密度作為可能的影響因素,對初始密度選擇三個不同的有代表性的數(shù)值樣本，每個不同的數(shù)值分別進行四次壓縮試驗，得到打包機傳送裝置的位移量和相應(yīng)的壓力數(shù)據(jù)，對測定數(shù)據(jù)按規(guī)定進行處理。同理我們選擇秸稈含水率及加載速度分別重復(fù)上述實驗。 （1）加載速度對壓縮壓力的影響 從表格1-1設(shè)定的條件背景我們可以看出：喂入秸稈量（恒定）、秸稈含水率（恒定）的前提下，觀察不同的加載速度對壓縮壓力的影響，四次壓縮壓力分別求取平均值，得出數(shù)據(jù)繪制成表格1-1 對比表格1-1我們可以看出：在壓縮密度不變時的壓縮壓力隨著加載速

16、度顯著變小。 實驗項目 加載速度 四次壓縮壓力均值 喂入秸稈量（恒定） 15mm/min 500N 秸稈含水率（恒定） 25mm/min 210N 表1-1 通過對實驗測定數(shù)據(jù)繪制成壓縮壓力變化示意圖進行分析,壓縮密度為定量的條件下,加載速度和壓縮壓力呈現(xiàn)負相關(guān)關(guān)系。我們可以得出以下結(jié)論：加載速度是打包機的重要參數(shù)，加載速度適當(dāng)既能提高壓縮功效比還能有效減少對能量的依賴。這里需要注意的問題是：加載速度大于80mm/min時，已經(jīng)集束好的秸稈會出現(xiàn)震蕩現(xiàn)象以至于綁扎的線繩斷裂。因此，對秸稈壓縮還需要進行專項實驗 以

17、找到合適加載速度。 （2） 喂入量的影響 實驗條件選擇加載速度、含水率為定量的前提下,首先我們選擇二個不同的喂入量進行實驗，設(shè)定一次喂入量在180g時打包機進行工作,二個不同的喂入量下進行試驗, 重復(fù)四次打包壓縮實驗。同理我們繼續(xù)選擇喂入量為220g時分別進行打包壓縮實驗，對測得的工作參數(shù)繪制成表格1-2。 實驗項目 喂入量 四次壓縮壓力均值 加載速度（恒定） 180g 268N 含水率（恒定） 220g 320N 表1-2 通過觀察表1-2我們能夠?qū)Ρ鹊贸鲆韵陆Y(jié)論：喂入量對應(yīng)的概率小于0.05時

18、，喂入量對一定密度下的壓縮壓力影響高度顯著。喂入量數(shù)值不同時,秸稈打包機對應(yīng)壓縮壓力的變化趨勢如圖1-2 所示。保持壓縮密度不變的條件下, 壓縮壓力和喂入量呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系。 (3) 含水率的影響 實驗條件選擇加載速度、喂入量為定量的前提下, 首先我們選擇三個不同的含水率進行實驗，設(shè)定含水率在6%時打包機進行工作,二個不同的含水率下進行試驗,重復(fù)四次打包實驗。對測得的工作參數(shù)繪制成表格,同理我們繼續(xù)選擇含水率為11.8%時分別進行打包壓縮實驗，對測得的工作參數(shù)繪制成表格1-3。 實驗項目 含水率 四次壓縮壓力均值 加載速度（恒定） 6% 185N 喂入秸稈量（恒定）

19、11.8% 127N 表1-3 通過觀察表1-3我們能夠?qū)Ρ鹊贸鲆韵陆Y(jié)論：含水率對于一定壓縮密度時的壓縮壓力影響非常顯著。含水率對應(yīng)的概率＜0.06時、壓力值＝220.3N，在保持壓縮密度為定量的條件下,壓縮壓力和含水率呈現(xiàn)負相關(guān)關(guān)系。 通過觀察表1-1、1-2、1-3可以得出如下結(jié)論： 1)喂入量、含水率及加載速度是秸稈壓縮機壓縮壓力的敏感因素。在相同壓縮密度下,壓縮壓力和含水率呈現(xiàn)負相關(guān)關(guān)系、加載速度和壓縮壓力呈現(xiàn)負相關(guān)關(guān)系、加載速度和壓縮壓力呈現(xiàn)負相關(guān)關(guān)系。 2)分析壓縮曲線, 壓縮過程分松散和壓緊兩個主要階段, 但在壓縮

20、后程還存在一個階段, 但在此階段稻草很小的變形引起壓縮力急劇上升, 因此對生產(chǎn)沒有實際意義。另外, 各個因素在壓緊階段比松散階段的影響要顯著。[2] 1.3 本課題的指導(dǎo)思想及解決的主要問題 十八大召開以來，中國的經(jīng)濟發(fā)展水平迅速,但是隨著科技的發(fā)展、生活加電及電氣設(shè)備的增多，電力供應(yīng)一度非常緊張。目前常用的發(fā)電模式為水力發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電及火力發(fā)電，玉米秸稈火力發(fā)電在江淮及東三省地區(qū)有著良好的發(fā)展前景。目前在江淮及東三省地區(qū)多數(shù)使用的是軟質(zhì)發(fā)電,也就是我們所說的火力發(fā)電,其發(fā)電原料主要有松軟的稻草、小麥、玉米秸稈等草本類農(nóng)作物,這些火力發(fā)電原料具有體積大、質(zhì)輕、價格低廉、非常具有普遍性等特點

21、,為了滿足火力發(fā)電鍋爐持續(xù)燃燒的發(fā)熱量,需要將上述原材料集束到一定的體積和質(zhì)量，然后再運送到發(fā)電鍋爐爐膛內(nèi)焚燒。 第二章 打包機功能設(shè)計 2.1 打包機開車的初始化 首先保持所有控制柜的柜門呈閉合狀態(tài),拉上電閘，給控制柜進行送電。設(shè)備上的所有“緊急停車”按鈕必須處于開啟狀態(tài)，也就是按鈕處于“ON”位置。按下“液壓電機啟動”按鈕，指示燈工作表示液壓系統(tǒng)已經(jīng)處于帶電狀態(tài)。同理，關(guān)閉液壓系統(tǒng)，其指示燈同開啟狀態(tài)呈相反狀態(tài)。 按下“控制電源通”按鈕,指示燈工作表示控制電源處于帶電狀態(tài)。手動進行操作“送料風(fēng)機啟動”開關(guān),設(shè)備內(nèi)部各個電動機和風(fēng)機處于帶電工作狀態(tài),“送料風(fēng)機接通”指示燈處于工作狀態(tài)

22、。同理，關(guān)閉送料風(fēng)機，上述各設(shè)備依次處于斷電轉(zhuǎn)速減慢狀態(tài)，“送料風(fēng)機接通”指示燈滅。 2.2 手動操作功能 當(dāng)玉米秸稈打包機內(nèi)置的感應(yīng)器出現(xiàn)故障或者特殊情況需要手動進行操作時，與全自動操作相比功效比較低下，主要體現(xiàn)在以下幾個方面:散亂的玉米秸稈進入壓料箱預(yù)壓系統(tǒng)需要手動按下按鈕啟動、預(yù)壓過玉米秸稈達到一定重量時候，壓料箱內(nèi)的稱量系統(tǒng)需要手動按下按鈕啟動、大力矩的主壓液壓油缸其啟動按鈕需要手動操作啟動、工人套裝打包袋和接袋子的時間相對全自動玉米秸稈打包機延長很多，也容易造成工人的疲勞。 2.3 自動操作功能 玉米秸稈打包機按照操作系統(tǒng)自動化程度的不同，又可以細分為半自動和全自動玉

23、米秸稈打包機。而本設(shè)計論文的設(shè)計主要是針對手動玉米秸稈打包機的設(shè)計，和全部實現(xiàn)自動化操作的全自動玉米秸稈打包機相比結(jié)構(gòu)類似，但操作原理確是差異很大。全自動玉米秸稈打包機內(nèi)置稱量感應(yīng)器、預(yù)壓系統(tǒng)感應(yīng)器與打包機內(nèi)部的液壓油缸相互配合完成整個玉米秸稈的打包過程，而僅僅需要一個工人即可完成套裝打包袋和接袋子的全過程，和手動玉米秸稈打包機相比，省卻了工人手動扎絲捆扎的過程，很大程度上提高了工作效率同時也有效緩解了工人的疲勞程度。全自動玉米秸稈打包機通過壓料箱內(nèi)置的液壓油缸及稱量感應(yīng)器感應(yīng)到散亂的玉米秸稈達到一定重量時，預(yù)壓系統(tǒng)開關(guān)按鈕自動啟動開始對雜亂、松散的玉米秸稈進行預(yù)壓，預(yù)壓間隔時間控制系統(tǒng)內(nèi)部已

24、經(jīng)設(shè)定，隨著不斷的玉米秸稈進入壓料箱，預(yù)壓系統(tǒng)循環(huán)進行工作。當(dāng)預(yù)壓的玉米秸稈達到一定重量時候，壓料箱內(nèi)部的稱量感應(yīng)器開始對稱量系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)，稱量系統(tǒng)開關(guān)按鈕自動啟動。此時，壓料箱內(nèi)部的主壓系統(tǒng)開關(guān)按鈕隨后自動啟動，開始對玉米秸稈進行大力矩的壓實。帶有感應(yīng)器的全自動玉米秸稈打包機是打包機市場的主流產(chǎn)品，價格也相對手動秸稈打包機貴了不少。 2.4 打包機的輔助工作運行方式 1.當(dāng)玉米秸稈打包機內(nèi)置的感應(yīng)器出現(xiàn)故障或者特殊情況需要手動進行操作時，壓料箱內(nèi)置的秸稈預(yù)壓系統(tǒng)、稱量（重量)系統(tǒng)以及壓料箱內(nèi)的大力矩主要壓實系統(tǒng)需要手動進行操作。 2.當(dāng)玉米秸稈打包機需要檢修或試驗其性能時，由于

25、沒有玉米秸稈進入打包機，所以，壓料箱內(nèi)部的稱量（重量)系統(tǒng)是不工作的，而僅僅需要壓料箱內(nèi)部的秸稈預(yù)壓系統(tǒng)以及大力矩主要壓實系統(tǒng)進行工作即可達到目的，此時需要手動選擇操作。 3.當(dāng)玉米秸稈打包機長時間工作或者維修保養(yǎng)時，打包機內(nèi)部殘留的秸稈需要手動啟動打包機內(nèi)置的旋轉(zhuǎn)柱清掃。 2.5 功能異常警示功能 當(dāng)玉米秸稈打包機出現(xiàn)功能異常不能正常進行工作時，操作臺控制面板會有相應(yīng)的故障提示，例如：如下玉米秸稈打包機常見的功能異常。 1.壓料箱內(nèi)部稱量系統(tǒng)感應(yīng)器出現(xiàn)故障，不能進行有效稱量或者傳遞稱量數(shù)據(jù)（包括數(shù)據(jù)錯誤）。 2.壓料箱內(nèi)部預(yù)壓系統(tǒng)不能感應(yīng)到玉米秸稈進入到壓料箱或是壓料箱內(nèi)部沒有玉米

26、秸稈而預(yù)壓系統(tǒng)進行工作。 3.壓料箱內(nèi)部的大力矩壓實系統(tǒng)在預(yù)壓系統(tǒng)工作后不能正常進行工作，壓料箱內(nèi)部主壓系統(tǒng)的液壓缸的壓桿會在一次大力矩壓縮玉米秸稈后有個升起動作，但是如果出現(xiàn)程序紊亂或者電氣連接線接觸不良會導(dǎo)致主壓系統(tǒng)內(nèi)液壓缸壓桿不能自動升起。 4.提升缸在玉米秸稈進行大力矩壓實后會進行提升缸體自動復(fù)位，但是由于缸體底部導(dǎo)軌出現(xiàn)彎曲變形或者出現(xiàn)程序紊亂現(xiàn)象導(dǎo)致缸體不能正確走到預(yù)定的懸吊位置。 5.旋轉(zhuǎn)柱主要用來清掃玉米秸稈打包機內(nèi)部殘留的秸稈，當(dāng)旋轉(zhuǎn)柱在一次自動進行清掃后，由于有異物阻礙或是出現(xiàn)程序紊亂導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)柱不能走到極限位置。 6.壓料箱在玉米秸稈打包機的定位位置出現(xiàn)偏差，導(dǎo)致主

27、壓系統(tǒng)的大力矩壓力桿件進行壓料時，壓桿位置出現(xiàn)壓料偏差。 以上功能異常僅僅是幾種常見的故障表象，只有熟悉每種常見功能異常的特征才能有的放矢的進行查找原因，進行故障排除。 2.5.1 功能異常類別 玉米秸稈打包機故障的表現(xiàn)形式主要有三類：壓料箱內(nèi)部的預(yù)壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障、稱量（重）系統(tǒng)出現(xiàn)故障以及壓料箱內(nèi)大力矩主壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障，當(dāng)玉米秸稈打包機出現(xiàn)上述任何一種或者多種故障時，故障指示燈均會處于工作狀態(tài)并伴隨著報警器發(fā)出蜂鳴聲。 2.5.2 常見的故障檢查項目 打包機操作臺上安裝有故障顯示器,該顯示器可顯示出如下常見故障:旋轉(zhuǎn)柱不在極限位置報警;壓料箱不在正確位置報警;預(yù)壓壓料箱不在

28、正確位置報警;主壓壓料箱未提起報警;壓料箱同步控制報警;制動器故障報警;提升缸不在正確的懸吊位置報警;秤故障報警;推料板卡住報警;垂直擋料板故障報警。[3] 第三章 打包機整機設(shè)計 3.1整機機構(gòu)方案設(shè)計 3.1.1送料箱的設(shè)計方案 零亂松散的秸稈經(jīng)過打包機打包壓實后，成品面積為為900平方毫米的正方體形狀，重量約為800公斤左右。如圖3-1，我們可以看出，秸稈打包機主要分為四個部分：壓料、送料箱、送料機構(gòu)、液壓動力箱。 圖3-1 從圖3-1我們可以

29、清晰的看到，壓料箱距離地面具有一定的設(shè)計高度，我們不可能把原材料直接放入壓料箱，本處設(shè)計用到具有一定傾斜角度的輸送帶或輸送鏈進行從低到高傳送。查閱相關(guān)資料和于某寶銷售的輸送鏈和輸送帶對比分析來看：棉質(zhì)帆布帶芯耐磨輸送帶，表層覆蓋較耐磨的膠料，具有強度高，變形小的特點。平板式輸送鏈具有適應(yīng)環(huán)境能力強、剛度好、變形小的特點。所以在權(quán)衡之下，我們本次設(shè)計選擇平板輸送鏈，其送料方式更能滿足惡劣工作環(huán)境的要求。 為了防止輸送鏈被卡住，本次設(shè)計選擇在輸送構(gòu)件的兩邊，加設(shè)防護木板，木板的高度約為250mm，木板與傳送構(gòu)件采用螺栓固定。加設(shè)防護木板主要目的是為了遮擋除秸稈外的其余雜物進入輸送鏈，以便于輸

30、送機構(gòu)工作不受影響。 3.1.2壓料箱方案的設(shè)計 通過傳送鏈將玉米秸稈原料緩慢傳送到壓料箱之后，壓料箱中液壓油缸的壓桿開始按照既定程序工作，混雜的玉米秸稈在壓力的作用下變得密實成型，液壓壓桿隨之壓縮密實成型的壓實料增多，會持續(xù)將壓好的秸稈推出壓料箱。壓料箱中的割刀會對即將進入送料箱的壓實料進行切割，不規(guī)則不密實的部分將被切割掉，然后將料推入送料箱。壓料箱如圖3-2。 圖3-2 壓料箱 以下是玉米秸稈打包機壓料箱的設(shè)計要求及思路： 壓料箱要有足夠的強度和疲勞強度，才能滿足液壓推桿對壓料箱施加的壓力。所以在設(shè)計時，沿著推

31、力的方向采用遍布的加強筋的設(shè)計方案，此方案既可以減少材料，減小重量，降低成本，有可以滿足強度的要求。 切割秸稈的橫向刀位于壓料箱中，設(shè)計高度為距離地平面1000mm，主要作用：將秸稈上部不規(guī)則不密實的部分切割掉，以使受壓后的秸稈呈規(guī)則的長方體形狀，以便于運輸儲存。 玉米秸稈打包機接料口的設(shè)置思路為：接料口形狀為上口大下口小的斗形，與壓料箱的上部緊密銜接。通過鏈式傳送帶將玉米秸稈原材料按一定速率輸送到接料口，后進入壓料箱。設(shè)計目的是：將秸稈原材料接收到壓料箱，避免秸稈落到外部，防止資源和能源的浪費。 壓料箱的示意圖和相關(guān)機構(gòu)如圖所示。[5] 3.1.3送料箱的設(shè)計 玉米秸稈經(jīng)過壓料箱基

32、本壓實后,由壓料箱推桿將密實成型的壓實料推入送料箱。需要注意的是雖然壓實成型的壓實料已經(jīng)經(jīng)過壓料箱割刀的切割，但是由于玉米秸稈存在一定的韌性，不可能壓實料會被切割的整整齊齊，邊部依然會存在毛躁粗劣的刀痕等，所以為了彌補這種缺陷我們有必要在設(shè)計送料箱時對壓實料進行二次壓實，使其形狀更規(guī)則。 送料箱的設(shè)計思路為：在送料箱的內(nèi)部另外設(shè)置一功率約為（6-8）Mpa的液壓缸體，其壓力值小于小于壓實箱內(nèi)部的液壓缸體。目的：對壓料箱推送出來的壓實料進行二次整形，使周邊參差不齊的毛邊被壓平，外觀看上整齊有序便于存儲和運輸。 圖3-3出料箱示意圖 送料箱的設(shè)計長度為2000mm，內(nèi)部要求平整規(guī)則，其最

33、大承重量可以同時可以承載兩個包，以方便工人具有充足的時間對打包后的壓實料進行穿絲縱向扎緊。 送料箱和相關(guān)機構(gòu)的示意圖如圖3-3所示。[6] 3.1.4總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計 玉米秸稈打包機的四大主要部件已經(jīng)在上述部分做出了詳述。下面我們主要來講一下其裝配方式。 根據(jù)玉米秸稈打包機的工作流程來看，液壓動力箱和壓料箱是相互銜接的，它們之間使用螺栓相連接，壓料箱和送料箱是相互銜接的，它們之間同樣使用螺栓相連接。送料箱不和這三個部件接觸，而是孤立在外與壓料箱的送料口平行對齊。各個大部件的安裝示意圖如圖3-4所示。[7] 圖3-4 3.2秸稈打包機各運行動作簡介 玉米秸稈打

34、包機可以實現(xiàn)自動控制，通過內(nèi)置既定的PLC程序來實現(xiàn)自動運行。工作人員只需按照操作說明來操作設(shè)備即可。 秸稈打包機的主要動作流程如圖3-5所示。 圖3-5秸稈打包機的主要動作流程圖 從圖3-5我們可以看出，全自動玉米秸稈打包機內(nèi)置稱量感應(yīng)器、預(yù)壓系統(tǒng)感應(yīng)器與打包機內(nèi)部的液壓油缸相互配合完成整個玉米秸稈的打包過程，而僅僅需要一個工人即可完成套裝打包袋和人工穿絲打包的全過程，和純手動玉米秸稈打包機相比，省卻了工人稱量、觀察預(yù)壓、主壓的過程，很大程度上提高了工作效率同時也有效緩解了工人的疲勞程度。全自動玉米秸稈打包機首先通過傳送鏈把玉米秸稈送到壓料箱，壓料箱內(nèi)置的液壓油缸及稱量感應(yīng)器

35、感應(yīng)到散亂的玉米秸稈達到一定重量時。壓料箱預(yù)壓系統(tǒng)開關(guān)按鈕自動啟動開始對雜亂、松散的玉米秸稈進行預(yù)壓，預(yù)壓間隔時間控制系統(tǒng)內(nèi)部已經(jīng)設(shè)定，隨著不斷的玉米秸稈進入壓料箱，預(yù)壓系統(tǒng)循環(huán)進行工作。當(dāng)預(yù)壓的玉米秸稈達到一定重量時候，壓料箱內(nèi)部的稱量感應(yīng)器開始對稱量系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)，稱量系統(tǒng)開關(guān)按鈕自動啟動。此時傳送鏈停止送料，壓料箱內(nèi)部的主壓系統(tǒng)開關(guān)按鈕隨后自動啟動，開始對玉米秸稈進行大力矩的壓實。當(dāng)壓實的玉米秸稈壓實料達到一定厚度時，行程傳感器被觸發(fā)，此時大力矩主壓系統(tǒng)停止進行壓料，開始退料，對包進行切割、工人在出料箱進行鐵絲穿孔密封。這里需要注意到是：上述過程是個循環(huán)往復(fù)的過程，除打包過程，其余工藝行成

36、一個閉環(huán)流程。 第四章 機械系統(tǒng)的設(shè)計 4.1傳動方案的選擇 4.1.1鏈傳動的選擇 企業(yè)現(xiàn)場附加設(shè)備電動機是本次設(shè)計的動力裝置，其轉(zhuǎn)動軸和力矩傳動軸之間的力矩傳遞靠帶傳動或者鏈傳動來實現(xiàn)的，這里我們選擇傳動方案為帶傳動或鏈傳動，以下我們來分別分析帶傳動或者鏈傳動的優(yōu)缺點。 帶傳動具有以下優(yōu)點： 1） 帶傳動具有一定的韌性，能有效減少沖擊荷載 2） 帶傳送采用柔性連接，能有效減少噪聲污染 3） 帶傳送制造和安裝精度不高，成本低。 4） 帶傳動負荷超載時，通過帶的滑動有效減少其他零件的損壞。 5） 帶傳動適應(yīng)環(huán)境能力強。 帶傳動具有以下缺點： 1） 負

37、荷超載出現(xiàn)彈性打滑現(xiàn)象時，工效降低、傳送比出現(xiàn)誤差。 2） 帶的使用壽命較鏈傳動短。 鏈傳動具有以下優(yōu)點： 1） 負荷相同的情況下，鏈傳動傳遞給軸的力矩小。 2） 和帶傳動相比，鏈傳動能在小于70%rh環(huán)境下工作 3） 和帶傳動相比，鏈傳動能在小于150攝氏度環(huán)境下工作 鏈傳動具有以下缺點： 1） 鏈傳動對軸承的定位要求較高，只能平行軸上使用鏈傳動。 2） 和帶傳動相比，鏈傳動在在高速運轉(zhuǎn)的情況下不平穩(wěn)。 3） 不適用于載荷變化較大的工作場合。 4） 鏈傳動會產(chǎn)生噪聲污染。 通過對比帶傳動和鏈傳動的優(yōu)缺點我們可以看出：鏈傳動能夠適應(yīng)高溫

38、、高濕的作業(yè)環(huán)境，雖然潮濕的環(huán)境會造成傳送鏈的銹蝕，但是按照規(guī)定定期進行保養(yǎng)，是能夠減緩鏈的壽命衰落。從長遠經(jīng)濟效益來看我們選擇套筒滾子鏈。由于傳遞功率和轉(zhuǎn)矩較大，本課題中采用的是雙排鏈，，相關(guān)參數(shù)參照下表4-1。 表4-1 ISO鏈號： 12A 外或中鏈板高度：h3max|mm 15.62 鏈條通道高度：h1min|mm 18.34 節(jié)距： p|mm 19.05 過渡鏈節(jié)尺寸①：l1min|mm 7.9 測量力|雙排： N 560 滾子直徑：d1max|mm 11.91 過渡鏈節(jié)尺寸①：l2min|mm 9.14 抗拉載荷|雙排：

39、min|kN 62.3 內(nèi)節(jié)內(nèi)寬：b1min|mm 12.57 過渡鏈節(jié)尺寸①：c|mm 0.1 銷軸全寬|雙排：b5max|mm 49.8 銷軸直徑：d2max|mm 5.96 排距： pt|mm 22.78 內(nèi)鏈板高度：h2max|mm 18.08 套筒孔徑：d3min|mm 5.98 內(nèi)鏈節(jié)外寬：b2max|mm 17.75 外鏈節(jié)內(nèi)寬：b3min|mm 17.81 運輸鏈負責(zé)承載運輸秸稈，需要較大的抗拉載荷系數(shù)，選用的是單排滾子鏈，采用中碳鋼淬火處理，硬度>40 HRC～45HRC,其示意圖如圖4-2所示，相關(guān)參數(shù)見下表4-2。[8]

40、 表4-2 ISO鏈號： 64B 外或中鏈板高度：h3max|mm 90.17 鏈條通道高度：h1min|mm 91.08 節(jié)距： p|mm 101.6 過渡鏈節(jié)尺寸①：l1min|mm 47.07 測量力|雙排： N 7960 滾子直徑：d1max|mm 63.5 過渡鏈節(jié)尺寸①：l2min|mm 47.07 抗拉載荷|單排：min|kN 1120 內(nèi)節(jié)內(nèi)寬：b1min|mm 60.96 過渡鏈節(jié)尺寸①：c|mm 0.2 銷軸全寬|單排：b5max|mm 130.9

41、 銷軸直徑：d2max|mm 39.4 排距： pt|mm 119.89 內(nèi)鏈板高度：h2max|mm 90.17 套筒孔徑：d3min|mm 39.45 內(nèi)鏈節(jié)外寬：b2max|mm 92.02 外鏈節(jié)內(nèi)寬：b3min|mm 92.15 4.1.2鏈輪的選擇 一、根據(jù)上述表4-1、表4-2確定鏈輪各設(shè)計參數(shù) 1、 小鏈輪齒數(shù)：Z1=Z3 2、 鏈節(jié)數(shù)：Lp=（z1+z2）/2+2a/p+{（z2-z1）/2π}p/a =（23+46）/2+2（100p/p）+（23/2π）p/100p

42、 =34.5+200+0.134 =234.6 ，取Lp=235 3、 傳動功率：PO≥Kap/KzKp=1.27.5/1.23=5.08 kW 其中Ka=1.2，Kz=1.23，Kp=1 4、 鏈節(jié)距：P=19.05 5、 中心距： =1969.29 ，取 二、小鏈輪基本尺寸的計算 1、 齒溝圓弧半徑：r1=0.5025dr0.05=6.034775 ，取r1=6

43、 2、 齒角溝半角（）：/2=55-60/z=52.39 工作段圓弧半徑：r2=1.3025drcos（/2）0.05=15.56 3、 工作段圓弧中心角（）：β=18-56/z=18-56/23=15.57 4、 齒頂圓弧中心坐標： V=1.3drsin（180/z）=2.10 5、 齒形半角：r/2=17-64/z=14.22 6、 齒頂圓弧半徑：r3=dr{1.3cos（r/2）0.8cosβ-1.3025)-0.05 =5.98（1.26+0.77-1.3025）-

44、0.05 =8.61 7、 工作段直線部分長度：bc=dr{1.3sin（r/2）-0.8sinβ)} =5.98（0.319-0.2147） =242 8、 e點至齒溝圓弧中心連的距離： =p{1（2r1-dr）/d} =19.05{1（26.03475-11.91）/14

45、0} =19.07 三、小鏈輪軸向尺寸的確定 1、尺寬：bf1=0.93b1=11.94 2、齒側(cè)倒角：ba=0.13p=2.4765 3、齒側(cè)半徑：rx=19.05 4、齒全寬：bfm=（m-1）ptbf1=34.72 小鏈輪和電動機軸之間用鍵連接，將電動的的轉(zhuǎn)矩輸出傳動給雙排滾子鏈，再由滾子鏈帶動主動軸轉(zhuǎn)動。主動軸再帶動運輸鏈轉(zhuǎn)動，最終實現(xiàn)對秸稈的運輸。[9] 4.1.3電動機的選擇及調(diào)速方式 感應(yīng)電動機具有如圖4-1所示多種調(diào)速方式， 如圖4-1所示。 圖4-（1）電動機調(diào)速方法 感

46、應(yīng)電動機也就是我們常說的異步電動機，是上個世紀九十年科學(xué)家代尼古拉特斯拉所發(fā)明，感應(yīng)電動機內(nèi)部有個鼠籠狀的轉(zhuǎn)子，其在交流電正負極所形成的磁場中進行運轉(zhuǎn)，銅線圈轉(zhuǎn)子繞組切割正負極磁感應(yīng)線會產(chǎn)生電位差。 由于玉米秸稈打包機通過鏈傳動緩慢將秸稈原材料輸送到進料口，其傳送機構(gòu)運行速度較慢，因此要求頻率調(diào)節(jié)的范圍較寬，對調(diào)速的范圍要求較高，所以本次設(shè)計我們采用變頻調(diào)速方式。型號為YCT2004B，通過查詢相關(guān)文獻， 電動機尺寸如圖4-2所示。 圖4-（2) 表4-3電動機參數(shù) 型 號 拖動電動機功率（KW） 額定轉(zhuǎn)矩（N.m） 調(diào)速范圍（r/min） 轉(zhuǎn)速變化率（%） 重量

47、（kg） CT200 4B 7.5 47.7 1250-125 <2.5 224 機座號 A A/2 WB WC D E 基本尺寸 基本尺 寸 基本尺寸 基本尺寸 極限偏差 基本尺寸 極 限 偏 差 基 本 尺 寸 極 限 偏 差 200 -4B 318 159 356 50 15 38 +0.018 +0.002 110 0.43 機座號 安裝尺寸 外形尺寸 F G H K AB AC AD HD L 基本尺寸 極限 偏差 基本尺寸 極限偏差 基本尺寸 極限偏差 基本尺寸 極

48、限偏差 位置度偏差 200 -4B 10 0 -0.036 33 0 -0.2 200 0 -0.5 19 +0.43 0 1.5 410 430 235 485 860 4.2打包機力矩傳動軸的設(shè)計 4.2.1傳動軸的選型和尺寸 我們需要考慮下列因素來確定軸的設(shè)計：主動軸的材質(zhì)，極限拉力值N、極限載荷值、軸的尺寸和形狀。通過查詢相關(guān)文獻我們得知軸的結(jié)構(gòu)和形狀受到下面幾個因素制約： （1）軸的材質(zhì)選擇。 （2）軸的受力情形和力矩在軸上的分布狀態(tài)（點分布、線分布、集中分布）。 （3）與軸相互配合的零部件及其選擇何種連接方式。 （4）

49、軸承的選型以及軸承與軸的定位位置。 （5）軸加工方法選擇、軸的加工精度。 我們對主動軸進行設(shè)計時要多加考慮上述制約因素 通過查詢相關(guān)文獻，本論文玉米秸稈打包機力矩傳動軸材質(zhì)選擇20CrMnTi，軸的類型和尺寸如圖4-（3）所示。 圖4-(3)力矩傳動軸示意圖 玉米秸稈打包機力矩傳動軸我們選擇使用平鍵傳動力矩，由于力矩對此力矩傳動軸所施加的應(yīng)力不是很大，加上力矩傳動動軸材質(zhì)為20CrMnTi，我們可以適當(dāng)選擇使用中空的設(shè)計方法。 4.2.2軸上零件的固定方法 一、周向固定 與傳動軸上配合的零件我們選擇花鍵和過盈配合的方式：鏈輪與軸采用花鍵固定的方式（周向固定）；軸承直徑大

50、于軸套直徑，這里采用過盈配合的方式（周向固定）。 二、軸向固定 軸左端的鏈輪采用軸肩、套筒和軸承端蓋的方式實現(xiàn)軸向的固定；軸右端第一個鏈輪采用軸肩和軸端螺釘擋圈的方式固定；軸右端第二個鏈輪采用軸肩、套筒和軸承端蓋的方式實現(xiàn)軸向的固定。 密封方式采用石棉橡膠墊片，在軸轉(zhuǎn)動過成中由于發(fā)熱引起的軸的軸向伸長量可以有墊片進行補償，避免了軸由于發(fā)熱而引起的變形。[10] 4.3壓料箱的設(shè)計 壓料箱內(nèi)部的液壓缸對壓料箱施加的壓力，要大于進料箱和出料箱內(nèi)部液壓缸的工作壓力，因此，對液壓缸進行設(shè)計，要充分考慮液壓缸對壓料箱傳遞的力矩，但同時還要以節(jié)省材料降低成本為要求之一精心設(shè)計。壓料箱的底盤采用H

51、T200，骨架采用角鋼焊接而成，在角鋼的四周應(yīng)用鋼板焊接組成箱體。為了滿足強度的要求在箱體的外圍焊接25mm寬扁鋼作為加強肋板對壓料箱進行加固。 4.4出料箱的設(shè)計 出料箱顧名思義主要用來暫時存放壓實的秸稈包，工作人員對玉米秸稈壓實包在此進行人工縱向穿絲捆扎，出料箱的骨架選材Q235焊接而成。 第五章 總結(jié)與展望 為期半年的畢業(yè)設(shè)計終于要告一段落了，畢業(yè)設(shè)計不僅僅是對自己大學(xué)以來所學(xué)知識的總結(jié)和運用，也是對自己是否能夠熟練掌握書本知識的一個嚴峻考驗。 本次畢業(yè)設(shè)計是對農(nóng)業(yè)機械設(shè)計的一次淺藏輒止的探索，雖然設(shè)計的內(nèi)容很淺顯，但是我卻從中學(xué)到了很多知識，對于以前模

52、糊不清問題有了更清晰的理解。在論文設(shè)計過程中不僅鍛煉了我獨立思考并勇于解決困難的能力，同時在此次的畢業(yè)設(shè)計中通過翻閱文獻資料我也自學(xué)了很多之前未能接觸到的知識。秸稈打包機是一次機電一體化設(shè)計，分為總體結(jié)構(gòu)設(shè)計、控制系統(tǒng)設(shè)計和液壓系統(tǒng)設(shè)計。在總體結(jié)構(gòu)設(shè)計中又分別對傳送機構(gòu)、壓料箱、出料箱等進行了詳實的說明。液壓系統(tǒng)部分提供的壓力強大，對秸稈壓縮質(zhì)量高。但本課題設(shè)計的秸稈打包機自動化程度不高，不能進行自動穿絲打包，效率較低，給工人增加了勞動強度。 在設(shè)計中遇到不少的困難，其中由于接觸過秸稈打包機，沒有切身的感受，對設(shè)計的造成了不小的困難。通過指導(dǎo)老師的幫助，以及大量的實物資料的補充，使自身不斷得

53、到了鍛煉，同時也克服了一個又一個困難。 本次論文設(shè)計的玉米秸稈打包機太具有局限性，需要人工對整根玉米秸稈進行切割成規(guī)定的數(shù)值、需要人工進行收集及運輸，雖然說相對于傳統(tǒng)的玉米秸稈處理方式提高了經(jīng)濟效益，但是工作效率依然低下。目前在國外已經(jīng)有在田間集收集、切割、打包一體的自動化設(shè)備。小時候看過中央電視臺的一個新聞，新聞畫面中浙江的一個農(nóng)戶面對上百畝成片的玉米秸稈且笑且愁的表情記憶猶新。我希望不久的某一天我們國家的農(nóng)戶再次面對汪洋般的玉米秸稈能夠喜笑顏開，因為我們國產(chǎn)自動化設(shè)備已經(jīng)普及。 設(shè)計即將畫上一個句號。雖然自己設(shè)計的思路有不成熟的地方，有些地方甚至有可能出現(xiàn)些小的錯誤；但是這次設(shè)計使自身

54、的機械專業(yè)素養(yǎng)得到了新的修業(yè)，有了明顯的提高。設(shè)計的結(jié)束意味著自己從事機械事業(yè)的開始，前面的路對于我來說很長。 參考文獻 [1] 李倩; 周一屆; 顧瑞華, 農(nóng)業(yè)開發(fā)與裝備, Agricultural Development & Equipments, 編輯部郵箱 2008年 05期 [2] 李金明,苗曉婷;液壓系統(tǒng)常見故障分析及排除方法[J].試驗技術(shù)與試驗,2006(1):66- 68 [3] 張曉娟; 劉玲; 王建東; 王云鵬, 機械傳動, Journal of Mechanical Transmission, 編輯部郵箱 2002

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