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 塔里木大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計）開題報告課題名稱 滴灌帶收集裝置的設(shè)計與仿真 學(xué)生姓名 王瑞鋒 學(xué) 號 8031208109 所屬學(xué)院 機械電氣化工程學(xué)院 專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機械化及其自動化 班 級 12-1 指導(dǎo)教師 王 偉 起止時間 2011.12.1—2012.5.26. 機械電氣化工程學(xué)院教務(wù)辦制滴灌帶收集裝置的設(shè)計與仿真開題報告正文1 課題來源及研究的目的和意義滴灌技術(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。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。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 [1]。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，對土壤保護也是有積極的意義。目前，人們進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。消除滴灌帶污染，保持良好的自然生態(tài)環(huán)境，將成為滴灌帶技術(shù)能否長久和持續(xù)應(yīng)用下去的關(guān)鍵，也是關(guān)系到土地生產(chǎn)力的發(fā)揮和造福子孫后代的重大問題。因此研究滴灌帶回收機械化對發(fā)展我國當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)的意義十分重大。 [2]滴灌帶依靠人工回收，效率低，回收率過差，而機收的作業(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。目前滴灌帶回收機技術(shù)還不夠成熟得不到廣泛的推廣，因此滴灌帶回收機械化技術(shù)需要進一步研究制造。[3]回收滴灌帶循環(huán)利用降低購買滴灌帶的價格，增加農(nóng)民收入。目前棉田、麥田、甜菜、番茄、辣椒等推廣采用滴灌技術(shù)市場前景廣闊，滴灌面積廣闊，滴灌帶使用量日益劇增。因此，研究滴灌帶回收機械化具有重要意義。2 課題所涉及的問題在國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀及分析2.1 國外滴灌帶收回機械滴灌帶技術(shù)是當(dāng)今世界上最先進的節(jié)水灌溉技術(shù)之一，以美國、以色列應(yīng)用的滴灌帶技術(shù)不使用地膜，直接用滴灌帶滴灌帶回收處理是世界各國面臨的一個棘手僅次于殘膜回收的問題。英國和前蘇聯(lián)主要是采用懸掛式回收機,在殘膜回收機械裝置上經(jīng)過改進而研制的滴灌帶回收裝置。以色列是研究滴灌帶回收裝置起步較早的國家之一, 利用收卷機來回收滴灌帶, 效果較好。以色列所用滴灌帶較厚強度高, 鋪滴灌帶主要用于幫助澆水施肥,滴灌帶在田間停留時間較長, 一般是在作物收獲后才開始回收滴灌帶。歐美國家為防止殘膜滴灌帶污染危害, 一方面推廣使用高強度、耐老化, 可以連續(xù)使用2～3 年。采用收卷式回收滴灌帶和殘膜。另一方面, 積極開發(fā)研制新型產(chǎn)品, 防止滴灌帶及地膜降解, 使殘膜滴灌帶經(jīng)一定時期自動分解成無害物質(zhì)混入土壤。在農(nóng)業(yè)機械科研領(lǐng)域，國外的農(nóng)業(yè)機械應(yīng)用技術(shù)是比較先進的，但是在滴灌帶回收機械的運用上，國外目前應(yīng)用較多的是半機械化作業(yè)的滴灌帶回收機械，DuboisAgrinovation 生產(chǎn)的 Mulch Lifter 1800 Challenger；Plastic mulch lifter, RobertMarvel Plastic Mulch LCC 生產(chǎn)的 Model98Mulch Lifter；美國 Kennco Manufacturing, Inc.公司開發(fā)的等，這幾種型號的滴灌帶回收機的工作原理基本一致 [4]。比如美國 Kennco Manufacturing, Inc.公司開發(fā)的 PS610 型殘膜滴灌帶回收機，其由機架、地輪、地輪竊膜刀、起膜鏟和切斷圓盤等組成。機器工作時，由拖拉機作為牽引力，地輪切刀先將地膜兩邊影響起膜的雜草和根莖等切斷，然后由起膜鏟將地膜掀起，并且將地膜上的土等雜物抖落，最后由切斷圓盤將地膜由中部切開，以便于人工撿拾。 [5]該機型主要用于作物收獲后的地膜滴灌帶回收，其工作幅寬可以根據(jù)地膜寬度進行調(diào)整，成本低，結(jié)構(gòu)簡單。在國外已經(jīng)得到了推廣應(yīng)用。從其工作原理可以看出，該型滴灌帶回收機只是將滴灌帶挑起，并不能完成機械撿拾滴灌帶，只能靠人工將挑起的滴灌帶撿拾起來，其工作效率先對比較低。2.2 國內(nèi)滴灌帶收回機械2.2.1在半自動起膜機基礎(chǔ)上，以色列、英國、美國、前蘇聯(lián)和日本等國都先后開發(fā)了全機械化殘膜回收機具，如圖 1-1 和 1-2 所示。1-1 1-2該機型一次可以完成兩行或兩行以上的收膜作業(yè)，工作效率比半機械化滴灌帶回收機高很多，但是也存在很多問題：①該型滴灌帶回收輥兩個相對的圓錐軸，因此在開始卷滴灌帶和滴灌帶斷裂后都要人工進行重新卷滴灌帶，影響了機器的工作效率；②在進行滴灌帶回收時，要求滴灌帶要有一定的強度，否則在收滴灌帶過程中，隨著滴灌帶上的雜土雜物的增加積累會導(dǎo)致滴灌帶斷裂，造成工作中斷，影響工作效率；③根據(jù)該機型的工作原理可知，該機型只能對長而完整的滴灌帶精心回收，而對于短碎的滴灌帶卻不能進行撿拾。2.2.22002.石河子大學(xué)，王婉珠，馬本學(xué)，錢興盛，吳雪飛.研制了8SG-4型農(nóng)田滴灌毛管回收機. [7]主要由地輪、調(diào)速機構(gòu)、機架、懸掛架、仿形機構(gòu)、卷筒、變速裝置、排管機構(gòu)等組成，其結(jié)構(gòu)簡圖如圖1所示:主要技術(shù)參數(shù)1）外形尺寸（長*寬*高）：4560*1300*1435 mm2）結(jié)構(gòu)重量：865kg；2）工作幅寬：3.6 m；3）收管行數(shù)： 4 行；；5）作業(yè)速度：3.5 ～4 km/h；6）生產(chǎn)率：1.3-4.0 hm2 /h ；本機的主要創(chuàng)新點為：采用相應(yīng)的機構(gòu)解決了繞管速度與拖拉機前進速度的同步問題，結(jié)構(gòu)簡單的排管機構(gòu)保證毛管在卷筒上排列緊而整齊。毛管回收機配套動力為輪式拖拉機，運輸時由拖拉機懸掛，工作時由拖拉機牽引，回收機的地輪機構(gòu)作為動力源，通過鏈傳動、皮帶傳動將動力分別傳到卷筒及排管機構(gòu)，必須設(shè)計卷繞毛管的圓柱形卷筒。本機為使毛管在卷筒上排列整齊，設(shè)有排管機構(gòu)。毛管回收機的前進速度與拖拉機前進速度相同，基本保持不變，但隨著卷筒上卷盤直徑逐漸增大，卷筒的繞管速度是不斷增加的。工作時，若繞管速度小于拖拉機前進速度，將出現(xiàn)毛管來不及回收的現(xiàn)象；若繞管速度大于拖拉機前進速度將出現(xiàn)扯斷毛管的現(xiàn)象。 [10][11]為此，必須設(shè)計一無級變速裝置及相應(yīng)的調(diào)速機構(gòu)，以確保繞管速度基本與拖拉機前進速度同步。繞管速度隨卷筒上卷盤直徑而變化，為使卷盤直徑的變化及時反映到無級變速裝置上，此回收機還設(shè)有一仿形機構(gòu)。 [12]當(dāng)8SG-4型農(nóng)田滴灌毛管回收機工作時存在不足之處（1）卷筒上毛管卷盤直徑逐漸增大時，不能確保繞管速度與拖拉機前進速度同步，此回收機的傳動比不夠完善（2）不能確保毛管在卷筒上排列整齊和滴灌帶的緊密纏繞（3）毛管在卷筒上卷滿后拆卸不便、安裝不方便。 （4）配套動力至少40kw，據(jù)調(diào)查在大多農(nóng)戶還是使用小馬力小四輪，帶動此回收機尚有不足。 [13][14]目前，此滴灌帶回收機在田地工作時其設(shè)計與現(xiàn)實不夠匹配、完善。作為改進的技術(shù)方案，在機架的后端設(shè)有兩個立桿，收帶轉(zhuǎn)輪設(shè)于立桿的外側(cè)，軸的兩端為方軸，兩個收帶轉(zhuǎn)輪套接在方軸上，為了調(diào)節(jié)兩個收帶輪之間的距離，在收帶轉(zhuǎn)輪兩側(cè)的方軸上設(shè)有固定套，固定套上設(shè)有銷釘。為方便毛管卷盤的拆卸，設(shè)計有鐵皮筒，纏繞毛管前必須先將鐵皮筒卷在卷筒上，再將毛管從排管機構(gòu)的下方通過導(dǎo)管輪下方纏繞到卷筒上。 [8]當(dāng)卷筒上毛管卷滿后，撥動卷筒兩側(cè)的分離撥叉，取下卷筒和毛管卷盤后，再將鐵皮筒卷在卷筒上，重新安裝到毛管回收機上。卸下的毛管卷盤，必須用繩子或廢毛管扎好放在地頭，以便運走。傳送皮帶、傳動鏈條的傳動比設(shè)計應(yīng)保證繞管速度與拖拉機前進速度同步。 [9]3 課題所涉及的任務(wù)要求及實現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)可行性分析目前滴灌帶回收機械存在問題( 1) 滴灌帶回收機技術(shù)不過關(guān)。一是可靠性不高;二是適應(yīng)性差; 三是生產(chǎn)效率較低。( 2) 滴灌帶回收機具功能單一。( 3) 滴灌帶質(zhì)量及規(guī)格問題。我國目前的滴灌帶非常薄( 0.2～0.3 mm) 抗拉強度不高, 給后期的滴灌帶回收帶來困難。這些根據(jù)機械手冊和拖拉機牽引力以及拖拉機速度可以設(shè)計出來；所用的材料要求不是很高，作業(yè)速度和生產(chǎn)率都是可以通過計算得出；毛管回收機配套動力為輪式拖拉機，運輸時由拖拉機懸掛，工作時由拖拉機牽引，拖拉機傳動軸機構(gòu)作為動力源，通過鏈傳動、皮帶傳動將動力分別傳到卷筒及排管機構(gòu)，必須設(shè)計卷繞毛管的圓柱形卷筒。因此，此設(shè)計的預(yù)期目標(biāo)是可行的4 需要重點的、關(guān)鍵的問題及解決的思路對整體進行參數(shù)確定，并對回收機部分和繞管速度與拖拉機前進速度同步進行試驗分析。傳動比大小設(shè)計；傳動形式: 鏈傳動+皮帶傳動；作業(yè)速度：3.5～4km/h；生產(chǎn)率：1.3-4.0hm 2 /h ；造價不超過3000元／臺；操作人員1～2人；配套動力大小及仿形結(jié)構(gòu)的設(shè)計。機器在工作時一是為了提高操作人員的安全性，不造成傷人事件發(fā)生；二是此滴灌帶回收裝置是在田間作業(yè)，環(huán)境比較惡劣，最好平好田間和道路的溝、埂, 以利于拖拉機進地。 。5 完成本課題的工作條件及解決的辦法完成本課題需要查閱有關(guān)農(nóng)業(yè)機械學(xué)、農(nóng)機具及機械設(shè)計等方面的文獻資料，了解產(chǎn)品性能、用途，以及各個部件、裝置的用途，這就要求我們對機械設(shè)計、機械原理、機械制圖等課程熟練掌握。通過上網(wǎng)查閱相關(guān)資料了解各部件的作用，根據(jù)簡圖想象實物，在草稿紙上畫出草圖。完成本課題除需要大量的文獻資料外，還需要學(xué)校提供計算機等硬件設(shè)備，需要用制圖軟件AutoCAD和三維制圖完成對小型水稻種繩捻制機總體設(shè)計，及各部分零件的設(shè)計。在課題的選定、分析及研究方面都需要請教指導(dǎo)老師。6 完成本課題的工作方案及進度計劃第 1-3 周 查閱相關(guān)文獻，撰寫開題報告。第 4-6 周 根據(jù)當(dāng)?shù)貙嶋H情況確定設(shè)計方案。第 7-9 周 根據(jù)工作要求，計算并查閱相關(guān)手冊，選擇和設(shè)計各零部件。第 10 周 運用 AutoCAD 軟件，繪制二維零件圖和裝配圖。第 11-12 周 運用三維設(shè)計軟件完成整機各零部件的三維建模。第 13-14 周 從工藝性能，經(jīng)濟性能，實用性能等方面對產(chǎn)品進行綜合評價、校核、修正。第 15 周 完成設(shè)計說明書。第 16 周 答辯。7 參考文獻[1] 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) : 1 618[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]任淑英,徐林芳,馬中啟.殘膜回收機在皇宮鎮(zhèn)的推廣應(yīng)用[J].農(nóng)機化,2007(4):15。[4] HeWenqing, Yan Changrong, L iu Shuang, et al. 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