2497 滴灌帶收集裝置的設(shè)計與仿真

2497 滴灌帶收集裝置的設(shè)計與仿真,滴灌,收集,搜集,采集,裝置,設(shè)計,仿真 滴 灌 帶 收 集 裝 置 的 設(shè) 計 與 仿 真王瑞鋒（塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院， 阿拉爾 843300）摘 要：針對我國農(nóng)業(yè)滴灌技術(shù)的發(fā)展，滴灌帶的使用量比較大，但是滴灌帶的回收卻成了農(nóng)民的頭號難題。本滴灌帶回收機(jī)操作方便、工作效率高、作業(yè)質(zhì)量可靠，解決了人工回收滴灌帶勞動強度大、投入人力多、作業(yè)效率低的問題，適用于各種形式的滴灌帶的回收。其特點在于卷帶機(jī)構(gòu)上設(shè)有雙向絲桿機(jī)構(gòu)，雙向絲桿機(jī)構(gòu)下設(shè)有雙向滑桿，雙向滑桿與固定在機(jī)架上滑桿座相套接，雙向滑桿上設(shè)有對應(yīng)于卷帶機(jī)構(gòu)的引帶導(dǎo)向座，使滴灌帶在卷帶滾筒上均勻纏繞。本滴灌帶回收機(jī)的主要原理是利用一根卷盤軸帶動數(shù)個卷盤，再利用卷盤軸上的一段雙向絲桿機(jī)構(gòu)帶動雙向滑桿左右滑動，將滴灌帶均勻地纏繞在卷盤內(nèi) [1]。關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)工程；滴灌帶回收機(jī)；設(shè)計；滴灌技術(shù)；中圖分類號： 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0 引言目前，在我國中西部地區(qū)的農(nóng)村，由于干旱缺水，農(nóng)業(yè)灌溉正逐步采用節(jié)水灌溉的方式，尤其是滴灌的方式，由于節(jié)水效果顯著，正逐步被采用。滴灌技術(shù)是針對實際生產(chǎn)需求, 在棉田滴灌技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的, 是對密植作物灌溉的一次改革, 也是荒漠綠洲灌溉農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然趨勢 [2]。隨著滴灌帶技術(shù)在大田作物中的大面積采用，滴灌帶的回收已成為人們迫切解決的問題。滴灌帶的用量非常大，是滴灌作業(yè)一項較大的投資。但是每年都在農(nóng)田里遺留大量的滴灌帶。滴灌帶不及時回收對作物的影響是極為嚴(yán)重的，勢必影響來年的使用，特別是多年使用的滴灌帶，如果殘存在土壤中將會影響土壤結(jié)構(gòu)，影響作物生長 [3]。因此，滴灌帶的回收和重復(fù)使用是降低滴灌投資、節(jié)省費用的重要措施，對土壤保護(hù)也是有積極的意義。目前，人們進(jìn)行滴灌帶的回收主要采用的是人工回收，卷成帶卷，這樣的勞動強度較大，投入人力較多，作業(yè)效率低，尤其是大面積回收則需要的勞動量較大，從而提高了相應(yīng)的回收成本，而且回收的帶卷松散，堆放在一起，雜亂無章，不利于分類，不利于搬運和儲存，甚至一部分農(nóng)戶只是在來年春天才用耙子樓一樓甚至不收 [4]。滴灌帶依靠人工回收，效率低，回收率過差，而機(jī)收的作業(yè)效率是人工收滴灌帶的幾十倍，效率高，不僅減輕了農(nóng)民的勞動強度，還可極大的緩解滴灌帶回收勞動力緊張的局面。目前滴灌帶回收機(jī)技術(shù)還不夠成熟得不到廣泛的推廣，因此滴灌帶回收機(jī)械化技術(shù)需要進(jìn)一步研究制造 [5]?；厥盏喂鄮аh(huán)利用降低購買滴灌帶的價格，增加農(nóng)民收入。1 設(shè)計原理及機(jī)構(gòu)1.1 設(shè)計原理滴灌帶回收機(jī)通過設(shè)在機(jī)架前端的傳動軸、上支架、下支架及連桿和拖拉機(jī)連接，其中下支架桿、上支架和連桿與拖拉機(jī)構(gòu)成三角連接，比較穩(wěn)固，并且上支架桿和連接桿的長度都可以調(diào)整，以便于調(diào)整整個機(jī)架的高度，傳動軸通過聯(lián)軸器連接變速箱，為滴灌帶回收機(jī)提供動力。卷帶滾筒上上設(shè)有軸，軸在收帶輪處斷開，斷開處一側(cè)的軸上設(shè)有齒軸，在齒軸上設(shè)有卡槽，收帶輪通過兩側(cè)的固定套固定在軸上，在固定套上設(shè)有銷釘，收帶輪通過圓形套互相套接在一起，在通過螺母來緊固，為了拆卸方便，在螺母上焊接有手柄，使用時調(diào)好兩個收帶輪的距離，將銷釘固定在卡槽內(nèi)，可以同時收兩行滴灌帶，滴灌帶的一段穿過機(jī)架后部的倒帶器，設(shè)在變速箱上的驅(qū)動輪為鏈輪，通過鏈條帶動設(shè)在軸上的鏈輪和倒帶器上的鏈輪，將滴灌帶左右均勻的纏繞在收帶輪上，滴灌帶纏滿以后，放松銷釘和螺母，將收帶輪一側(cè)的部分連同滴灌帶一起從軸的斷開處卸下，由于收帶輪間設(shè)有圓形套，可以將滴灌帶成卷的從收帶轉(zhuǎn)輪上取下來，便于運輸和保存，再將收帶輪的一側(cè)安裝上去，又可以接著回收滴灌帶 [6]。1 為下支架桿，2 為連接桿，3 為上支架桿，4 為萬向節(jié)聯(lián)軸器，5 為變速箱，6 為機(jī)架，7 為行走輪，8 為收帶轉(zhuǎn)輪，9 為圓形套，10 為螺母，11 為手柄，12 為銷釘，13 為固定套，14 為齒軸，15 為卡槽，16 為鏈條，17 為驅(qū)動輪，18 為傳動軸，19 為割刀，20 為螺桿，21 為導(dǎo)向套，22 為收帶轉(zhuǎn)軸，23 為倒帶裝置圖 1 滴灌帶回收機(jī)俯視圖Fig.1 Drip irrigation belt recovery machine configuration1.2 總體設(shè)計滴灌帶回收機(jī)總體示意，如圖 2 所示:滴灌帶回收裝置通過傳動軸和牽引裝置與拖拉機(jī)連接，傳動軸通過聯(lián)軸器連接變速箱，變速箱設(shè)有驅(qū)動鏈輪通過卷帶滾筒上的鏈輪連接，帶動滾筒轉(zhuǎn)動 [7]。收帶滾筒通過兩端的固定套固定在軸上，在用螺母緊固，為了拆卸方便在螺母上焊接有手柄。滴灌帶纏滿以后放松銷釘和螺母，將收帶轉(zhuǎn)輪一側(cè)的部分連同滴灌帶一起從軸的斷開處卸下，便于運輸和保存在將收帶輪的一側(cè)安裝上去，又可以接著回收滴灌帶 [8]。1.牽引裝置，2.傳動軸，3.變速箱，4.卷帶滾筒，5.卷帶裝置，6.機(jī)架，7.鏈條，8.行走輪，9.驅(qū)動鏈輪圖 2 滴灌帶回收機(jī)總體結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2 Recycling machine general structure with drip irrigation schemes2 關(guān)鍵部件設(shè)計2.1 滴灌帶繞繩器的設(shè)計及原理此設(shè)計是一種強制排繩裝實現(xiàn)整齊緊密排繩的目的。強制排繩裝置的設(shè)計難點在于何實現(xiàn)滴灌帶換向。在滾筒纏帶時 ，當(dāng)?shù)喂鄮г谂艓аb置的作用 下運動到滾筒體的一側(cè)時，需要使滴灌帶改變運動方向，向滾筒體的另一側(cè)運動 [9]。目前，手動換向的強制排繩裝置，其勞動強度大，換向不可靠，安全性差。為此我們設(shè)計了一種自動換向的強制排繩裝置，其結(jié)構(gòu)合理，工作可靠，收到了很好的效果。2.2 組成結(jié)構(gòu)及工作原理組成倒帶器結(jié)構(gòu)如圖3所示：圖 3 滴灌帶回收機(jī)卷帶裝置總體結(jié)構(gòu)示意圖Fig.3 With recovery machine with drip irrigation (device overall structure schematic drawing 圖 3 中 1-主動鏈輪；2-鏈條；3-從動鏈輪；4-左齒輪；5-惰輪；6-螺桿；7-右齒輪；8-滑動桿；9-軸承座；10-導(dǎo)向套；11-導(dǎo)帶輪；12-觸頭；13-止轉(zhuǎn)軸；14-換向桿；15-碟簧；16-撥叉；17-牙嵌離合器；18-撥環(huán)；19-立軸；20-擺桿該自動換向強制排繩裝置主要由傳動、工作和換向3部分組成(如圖3)。傳動部分包括主從動鏈輪、鏈條、左右錐齒輪、惰輪、牙嵌式離合器和螺桿；主動鏈輪與滾筒體固連，從動鏈輪與左齒輪固連，左右錐齒輪均空套在螺桿軸上，牙嵌式離合器與螺桿用滑鍵聯(lián)接，離合器兩端面與左右錐齒輪端面可由三角形牙嵌配合。工作部分由導(dǎo)向套、導(dǎo)繩輪、觸頭和止轉(zhuǎn)軸組成；導(dǎo)向套與螺桿之間有傳動螺紋配合，觸頭與導(dǎo)向套固連，導(dǎo)繩輪可在導(dǎo)向套上旋轉(zhuǎn)，止轉(zhuǎn)軸用來防止導(dǎo)向套產(chǎn)生轉(zhuǎn)動。換向部分包括換向桿、串聯(lián)式碟簧、滑動桿、撥叉、撥環(huán)、立軸和擺桿。碟簧用于壓緊換向桿，與滑動桿可以在軸承座立板孔內(nèi)滑動，撥叉和擺桿均與立軸固連，立軸可以在齒輪箱蓋板孔內(nèi)轉(zhuǎn)動，撥環(huán)空套在離合器的環(huán)形槽內(nèi)。2.3 工作原理使用前，先通過控制滑動桿，使離合器處于中間位置，此時離合器與左右錐齒輪均脫開，再調(diào)整好導(dǎo)向套與滾筒上滴灌帶之間的相互位置，然后根據(jù)滴灌帶的纏繞方向使離合器偏向一側(cè)。例如，按圖3帶的纏繞方向，離合器應(yīng)偏向右齒輪，即滑動桿應(yīng)偏向左端。在滾筒纏帶時，主動鏈輪與滾筒一起以轉(zhuǎn)動，鏈條帶動從動鏈輪以n 2轉(zhuǎn)動，再通過左齒輪、惰輪、右齒輪、離合器帶動螺桿以n 3轉(zhuǎn)動；螺桿上的右旋螺紋推動導(dǎo)向套以v向左移動，導(dǎo)繩輪帶動滴灌帶向左整齊排列。當(dāng)?shù)喂鄮帕薪咏鼭L筒左端時，即導(dǎo)向套移動到螺桿左端時 ，導(dǎo)向套上的觸頭推動換向桿向左擺動，換向桿推動滑動桿向右移動，滑動桿通過擺桿、立軸、撥叉和撥環(huán)推動離合器偏向左齒輪，左齒輪帶動離合器和螺桿以n 2轉(zhuǎn)動。n 2與n 3等值反向，螺桿帶動導(dǎo)向套向右移動，從而帶動滴灌帶向右排帶。在設(shè)計時，還要考慮螺桿直徑，以滿足剛度和強度要求。所以只要選擇合適的鏈傳動比和螺桿傳動螺紋，就能滿足設(shè)計要求。3 結(jié)論（1）.該機(jī)的設(shè)計應(yīng)用到實際中是要由傳統(tǒng)人工回收滴灌帶向農(nóng)業(yè)機(jī)械化的轉(zhuǎn)變。需因地制宜，發(fā)展回收滴灌帶的機(jī)械化。為了充分利用資源減少自然災(zāi)害，爭取高產(chǎn)，機(jī)械化回收是有效途徑。（2）.機(jī)械化回收代替了人工回收作業(yè)，提高了機(jī)械化程度及生產(chǎn)效率。這樣可以解決人工回收過程中的勞動強度大，所需勞動力較多，堆放不整齊，成本高、效率低，工作效率難以保證的問題。（3）.機(jī)械化作業(yè)，提高生產(chǎn)效率，節(jié)省了人力及時間，降低了農(nóng)民的勞動強度，改善了人們工作環(huán)境，機(jī)械化的工作能加快推動經(jīng)濟(jì)作物的發(fā)展。（4）.機(jī)械化回收機(jī)的設(shè)計應(yīng)用能夠大力擴(kuò)展林果業(yè)的快速發(fā)展，是有很重要的現(xiàn)實意義的，特別是在地區(qū)，環(huán)境條件不是很好，一旦大規(guī)模的機(jī)械回收滴灌帶發(fā)展起來會很好的給當(dāng)?shù)貛硪粋€良好的生活環(huán)境。（5）.能運用好機(jī)械化的工作，因地制宜發(fā)展當(dāng)?shù)厥琴Y源，發(fā)展當(dāng)?shù)氐奶厣r(nóng)業(yè)，不僅能給大家一個好的環(huán)境，更能帶來很好的經(jīng)濟(jì)效益，人們的生活水平會更好，向小康生活更邁進(jìn)一步。該機(jī)的設(shè)計應(yīng)用到實際對于提高我國灌溉技術(shù)機(jī)械化的進(jìn)程有巨大的推動作用，同時對于我國林業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益具有重大意義。參考文獻(xiàn)：[1]任淑英,徐林芳,馬中啟.殘膜回收機(jī)在皇宮鎮(zhèn)的推廣應(yīng)用[J].農(nóng)機(jī)化,2007(4):15[2]張東興.農(nóng)用殘膜的回收問題[J].中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,1998(3):103-106.[3]何文清,嚴(yán)昌榮,劉爽,等.典型棉區(qū)地膜應(yīng)用及污染現(xiàn)狀的研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2009,28(8):1618[4]湯愛民,羅建和.揭膜、回收滴灌帶機(jī)[J].農(nóng)機(jī)化,2008(5)28(3):18[5]王婉珠,馬本學(xué),錢興盛,吳雪飛.8SG-4型農(nóng)田滴灌毛管回收機(jī)的研制[J].石河子大學(xué)學(xué)報,2002.04-0321-03[6]薛文瑾,王春耀,朱振中等.卷膜式棉花苗期殘膜回收機(jī)的設(shè)計[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報,2005,36(3):147～149.[7]徐佰華.三點懸掛式滴灌帶回收機(jī)[P]機(jī)械學(xué)報.2006,46(8):138-145.[8]王能勇,李芳芳,林育.4CJ 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This drip irrigation belt recycling machine convenient operation, high efficiency and operating quality reliable, solve the artificial recovery with drip irrigation labor intensity and the human more homework, into the problem of low efficiency, it is suitable for various forms of drip irrigation belt of the recovery. Its characteristic is to take up the institutions with two-way screw institutions, the double screw institution has a two-way slider bar, two-way slider bar and fixed in the frame of the slider bar a photograph by set, two-way slider bar on corresponding to take up with the lead agency with a guide, drip irrigation belt in the roll around on a cylinder with uniform. This drip irrigation belt of reclaiming machine main principle is to use a single reel shaft spawning several reel, reusing the reel shaft of a two-way screw drives the two-way slider bar or so sliding, will drip irrigation belt evenly around the disk volume [1]. Key words:Agricultural engineering; Drip irrigation belt recycling machine; Design; Drip irrigation technology;