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農(nóng)業(yè)大學(xué)
專業(yè)文獻(xiàn)綜述
題 目:
家用小型牧草切碎機(jī)的設(shè)計
姓 名:
馮曉歡
學(xué) 院:
機(jī)械交通學(xué)院
專 業(yè):
機(jī)械設(shè)計制造及其自動化
班 級:
機(jī)制106班
學(xué) 號:
103731630
指導(dǎo)教師:
肉孜·阿木提 職稱: 教授
2014 年 2月 27 日
農(nóng)業(yè)大學(xué)教務(wù)處制
家用小型牧草切碎機(jī)的設(shè)計
作者：馮曉歡 指導(dǎo)教師：肉孜·阿木提
摘要:本文介紹了小型牧草切碎機(jī)的設(shè)計。闡述了牧草切碎機(jī)的工作原理就其關(guān)鍵機(jī)構(gòu)的設(shè)計介紹，同時還對國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r做了說明。該機(jī)器主要是由切碎器、變速箱和喂入機(jī)構(gòu)、喂入槽、甩拋裝置、帶傳動、電動機(jī)組成。其原理是秸稈由喂入槽喂入，在喂入機(jī)構(gòu)作用下將其壓實并卷入機(jī)構(gòu)，被動定刀片組成的切碎器切碎，最后由拋送裝置拋出機(jī)外。
關(guān)鍵詞:牧草；切碎機(jī)；喂入機(jī)構(gòu)；帶傳動
Design of Household Rorage Grass Small Shredding Machine
Author: FengXiaoHuan Tutor:Rouzi.Amuti
Abstract:This paper introduces the design of household rorage grass small shredding machine. Describes the working principle of rorage grass shredding machine on the design of the key mechanism is introduced, and the development situation at home and abroad are described.The machine is mainly composed of cutter, gear box and a feeding mechanism, feeding trough, spin off device, belt drive, motor.The principle is that the straw from the feeding chute feeding, in the feeding mechanism under the action of the compaction and involved mechanism, passive fixed blade consists of the shredder shredding, finally by throwing device throwing machine.
Keywords:Rorage Grass; Shredding Machine; Feeding Mechanism;Belt Drive
前言
我國經(jīng)過20多年的改革開放，國民經(jīng)濟(jì)已進(jìn)入一個平穩(wěn)、持續(xù)、快速發(fā)展的時期。隨著綜合國力逐步增強(qiáng)和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的步伐不斷加快，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)正逐步得到優(yōu)化調(diào)整，畜牧業(yè)將成為農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化建設(shè)中一項重要內(nèi)容，其在農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)中的比重越來越大。加之隨著西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實施，草原建設(shè)、草原改良、退耕還草、生態(tài)恢復(fù)建設(shè)蓬勃興起，由此形成的牧草產(chǎn)業(yè)，將成為集生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會效益于一體的新型綜合性產(chǎn)業(yè)。但我國牧草機(jī)械化水平與國外發(fā)達(dá)國家相比有相當(dāng)大的差距。我國牧草機(jī)械產(chǎn)品品種不全，成套性差。所謂草資源，除了草原之外，還包括青飼料農(nóng)業(yè)秸稈，林木枝條，廣闊的灌叢類及一切草類生物質(zhì)資源等，我國的草資源豐富，廣闊且利用潛力巨大，西部開發(fā)，種樹種草和發(fā)展草資源已成為全國的行動 草資源是發(fā)展畜牧業(yè)的物質(zhì)基礎(chǔ)，是重要的工業(yè)原料和能源，已成為我國生態(tài)系統(tǒng)極為重要的組成部分，同時，它也是草原地區(qū)，宜草地區(qū)全面建設(shè)小康社會的物質(zhì)基礎(chǔ)，是發(fā)展我國少數(shù)民族文化的載體 更是我國持續(xù)發(fā)展，邊疆繁榮祥和的基礎(chǔ)，西部開發(fā)以來，發(fā)展。建設(shè)，開發(fā)草資源以及促草立業(yè)的步伐加快，草資源的經(jīng)濟(jì)，生態(tài)文化效益必將使人耳目一新，草資源的科學(xué)經(jīng)營也必將促成我國最新和前途廣闊的草產(chǎn)業(yè)的立業(yè)。長期以來，由于人們對草資源的功能認(rèn)識不足，為了追求經(jīng)濟(jì)效益，對其過度索取，從而使草原嚴(yán)重荒漠化，連年災(zāi)情不斷，經(jīng)濟(jì)發(fā)展受挫，我國生態(tài)屏障遭到嚴(yán)重破壞，已經(jīng)釀成了嚴(yán)重后果我國約 4 億 hm2草原，草原地區(qū)災(zāi)害嚴(yán)重，牲畜大量死亡，經(jīng)濟(jì)發(fā)展受到嚴(yán)重影響。教訓(xùn)十分沉痛如內(nèi)蒙古 0.87 億 hm2天然草原沙漠化，退化面積已經(jīng)占到50%以上且每年正已 66.7hm2的速度退化其結(jié)果是美麗的草原變成了沙漠退化草原已達(dá) 40%以上，且每年正以 1.93 萬hm2的速度發(fā)展。青海 0.33 億多 hm2草原的產(chǎn)草量已不及 20 世紀(jì) 50 年代的1/2 目前一座座沙丘正以 20m/年的速度向外擴(kuò)展，每年吞掉 13.3 多萬 hm2草原；北方草原皆是如此，草原退化是造成我國國土荒漠化氣候惡化和生態(tài)環(huán)境惡化的重要因素，是沙塵暴形成和發(fā)展的主要原因我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中 作物秸稈內(nèi)滯留約 30%的營養(yǎng)成分，每年近 6 億 t 的作物秸稈由于未能很好地開發(fā)利用，到處堆積，影響農(nóng)作，污染環(huán)境增加隱患已形成了農(nóng)民的負(fù)擔(dān)。
1 牧草切碎機(jī)的發(fā)展及其現(xiàn)狀
1.1牧草切碎機(jī)的研究背景
國外牧草切碎機(jī)械，自十九世紀(jì)初葉出現(xiàn)人力切碎和摟草機(jī)以來，已有一百多年的歷史了，經(jīng)歷了從使用人力到拖拉機(jī)配套、從單項作業(yè)機(jī)具到聯(lián)合作業(yè)機(jī)具的發(fā)展過程。20世紀(jì)70年代以來，部分服役機(jī)具趨于飽和，產(chǎn)量和保有量保持穩(wěn)定或趨于下降，各公司致力于開發(fā)新產(chǎn)品，改進(jìn)原有產(chǎn)品的質(zhì)量，美國、德國、法國、意大利、日本等發(fā)達(dá)國家在該領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。20世紀(jì)90年代，這些國家的割、摟、捆裝、運(yùn)等牧草機(jī)械陸續(xù)進(jìn)入我國牧草種植基地，國外先進(jìn)的牧草收獲及切碎機(jī)械技術(shù)比較完善，機(jī)具品種多，性能可靠，但價格昂貴。
目前，歐美各國幾乎所有的農(nóng)機(jī)公司都生產(chǎn)牧草機(jī)械，產(chǎn)品品種齊全，系列完整，能滿足各種收獲；主要結(jié)構(gòu)及技術(shù)性能指標(biāo)至今沒有多大變化；只是在操作舒適和計算機(jī)應(yīng)用方面有所改進(jìn)。下圖顯示的是我國的牧草機(jī)械制造商之的常見兩種牧草切碎機(jī)。
圖1 牧草切碎機(jī)
1.2牧草切碎機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀
隨著農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整,養(yǎng)殖業(yè)比例的不斷增加,與之相應(yīng)的牧草種植不斷擴(kuò)大.各省現(xiàn)有自然牧草地33.70萬公頃，另外還有可墾荒地56.23萬公頃，其中37%可改良為牧草地。但我省的牧草切碎多以人工為主,工作效率低,作業(yè)成本高,新興的牧草種植業(yè)急需經(jīng)濟(jì)實用的小型牧草切碎機(jī)。中國是農(nóng)業(yè)大國，也是牧草資源最為豐富的國家之一。歷史上，中國有利用牧草的優(yōu)良傳統(tǒng)，農(nóng)民用牧草建房蔽日遮雨，用牧草燒火做飯取暖，用牧草養(yǎng)畜積肥還田，合理利用牧草是中國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的精華之一。在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)階段，牧草資源主要是不經(jīng)任何處理直接用于肥料、燃料和飼料。隨著傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)變以及經(jīng)濟(jì)、社會的發(fā)展，農(nóng)村能源、飼料結(jié)構(gòu)等發(fā)生了深刻變化，傳統(tǒng)的牧草利用途徑發(fā)生了歷史性的轉(zhuǎn)變。在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的地區(qū)，牧草低效不清潔的直接燃燒利用方式已不適應(yīng)農(nóng)民生活水平提高的需要，富裕起來的農(nóng)民迫切需要優(yōu)質(zhì)、清潔、方便的能源。農(nóng)業(yè)主產(chǎn)區(qū)牧草資源大量過剩問題日趨突出，農(nóng)民就地焚燒牧草，不僅帶來污染大氣的嚴(yán)重后果，還因煙霧造成了附近機(jī)場飛機(jī)不能下降，高速公路被迫關(guān)閉的嚴(yán)重社會問題，引起了全社會的關(guān)注。
我國畜牧機(jī)械工業(yè)是農(nóng)業(yè)工業(yè)中起步較晚，發(fā)展慢的行業(yè)之一。牧草切碎機(jī)械是我國生產(chǎn)及使用最早的畜牧機(jī)械之一。盡管近年來牧草切碎機(jī)械發(fā)展迅速，但機(jī)械化水平還是很低。尤其是在小型的牧場，主要還是手工收獲為主，刀具磨損非常厲害，農(nóng)民勞動強(qiáng)度非常大。根據(jù)農(nóng)村種植業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和當(dāng)前經(jīng)濟(jì)體制的情況，在機(jī)型的研制上主要以中小型為主，在研究內(nèi)容上主要解決勞動強(qiáng)度大的問題。當(dāng)前應(yīng)首先研制一些機(jī)型小、質(zhì)量好、價格低的牧草切碎機(jī)械，以適應(yīng)專業(yè)戶的需求。牧草用作飼料，在中國主要是以牧草養(yǎng)畜、過腹還田的方式進(jìn)行的。未經(jīng)任何處理的牧草，不僅消化率低，粗蛋白和礦物質(zhì)含量低，而且適口性差。為提高飼料的適口性和營養(yǎng)價值，近年來普遍采用氨化、微生物發(fā)酵貯存、熱噴、揉搓等技術(shù)處理，目前全國的年加工處理量約1000萬t，已開發(fā)出的加工設(shè)備有氨化爐、調(diào)質(zhì)機(jī)、青貯收獲機(jī)、揉搓機(jī)、壓餅機(jī)、熱噴設(shè)備等。我國草業(yè)機(jī)械工程新一輪的發(fā)展已經(jīng)展開了與 20 世紀(jì) 60 年代的牧草機(jī)械發(fā)展相比在環(huán)境條件，經(jīng)濟(jì)經(jīng)礎(chǔ)，技術(shù)條件，國際條件 社會基礎(chǔ)等，方針政策，指導(dǎo)思想，發(fā)展路線和模式等方面都有明顯的不同。加入 WTO 后，在全面建設(shè)小康社會發(fā)展新型工業(yè)化，西部大開發(fā)注重生態(tài)建設(shè)和經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的過程中，應(yīng)加快發(fā)展我國的草產(chǎn)業(yè)和草業(yè)機(jī)械工程。急需制定我國草產(chǎn)業(yè)，草產(chǎn)品，草業(yè)工程發(fā)展的模式與規(guī)劃。隨著草產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，作為發(fā)展草產(chǎn)業(yè)工程手段的機(jī)械工程，必然要發(fā)展，和我國以往不同的是現(xiàn)在草業(yè)機(jī)械直接為發(fā)展草產(chǎn)業(yè)服務(wù)，為商品生產(chǎn)服務(wù) 是現(xiàn)代化生產(chǎn)的發(fā)展，起點(diǎn)高，環(huán)境好，經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)好，經(jīng)濟(jì)效益好，技術(shù)基礎(chǔ)也提高了，這已形成我國草業(yè)機(jī)械工程新一輪發(fā)展條件 但要為我國草業(yè)發(fā)展提供密切結(jié)合實際的，現(xiàn)代化的機(jī)械產(chǎn)品的任務(wù)絕不是輕而易舉的，其任重而道遠(yuǎn)。
2 牧草切碎機(jī)的結(jié)構(gòu)分析
2.1牧草切碎機(jī)
牧草切碎機(jī)的總體結(jié)構(gòu)見圖2.1。
1.變速箱和喂入機(jī)構(gòu)2.喂入槽3.切碎器4.帶傳動5.電動機(jī)
圖2.1 牧草切碎機(jī)總體結(jié)構(gòu)示意圖
該機(jī)主要由切碎器、變速箱和喂入機(jī)構(gòu)、喂入槽、甩拋裝置、帶傳動、電動機(jī)組成。牧草由喂入槽2喂入，在喂入機(jī)構(gòu)1作用下將其壓實并卷入機(jī)構(gòu)，被動定刀片組成的切碎器3切碎，最后由拋送裝置拋出機(jī)外。首先對各種切碎方式進(jìn)行比較分析，選擇合適的切碎方式;然后從理論上對切碎器等重要工作部件進(jìn)行運(yùn)動學(xué)分析，確定結(jié)構(gòu)設(shè)計所需參數(shù)。
切碎器是牧草切碎機(jī)的重要工作部件。它的參數(shù)設(shè)計是否合理，對切碎質(zhì)量、功率消耗以及機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)均勻程度有直接影響。影響切碎性能的主要因素有:(l)切割時要產(chǎn)生滑切，以減少切割阻力。(2)切割要穩(wěn)定，牧草相對于動定刀片沒有滑移。(3)切割阻力矩變化均勻。牧草切碎方式主要有輪刀式切碎、滾刀式(螺旋刀)切碎和錘片式切碎等。輪刀式切碎質(zhì)量好，刀片結(jié)構(gòu)簡單，主要缺點(diǎn)是刀盤運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻。滾刀式切碎滑切作用強(qiáng)，切割阻力小，但切碎體不能自動拋出，刀片剛度差，不適合硬莖稈切碎。錘片式切碎是利用高速旋轉(zhuǎn)的錘片來擊碎牧草，刀片結(jié)構(gòu)簡單，通用性好，但能耗高。
2.2切碎原理分析
按刀片刃線運(yùn)動方式，切割可分為砍切和滑切兩種?？城袝r刀片切割點(diǎn)M運(yùn)動方向垂直刃線，而滑切時刀片切割點(diǎn)M運(yùn)動方向不垂直刃線。由于滑切使刀片斜置切入，實際刃角相應(yīng)變小，刃線變銳，切割阻力減少，因此滑切比砍切省力，且在一定滑切角范圍內(nèi)，滑切程度越大，切割越省力。
當(dāng)?shù)镀a(chǎn)生滑切時，切割點(diǎn)M速度V分解為2部分:滑切速度Vt，方向平行刃線;砍切速度Vn，方向垂直刃線。速度V和Vn夾角為滑切角，在一定滑切角范圍內(nèi)，滑切程度越大，切割越省力。
2.3傳動系統(tǒng)
切碎機(jī)傳動系統(tǒng)簡圖見圖2.3。電動機(jī)的動力先經(jīng)皮帶輪傳給動刀軸，再經(jīng)一對圓柱齒輪和一對圓錐齒輪減速后傳給喂入輥。總傳動比為i=6.47。
1.帶輪傳動2.動刀3.圓柱齒輪傳動4.喂入裝置5.圓錐齒輪傳動6.電機(jī)
圖2.3 傳動系統(tǒng)簡圖
2.3動力片工作原理
小型牧草切碎機(jī)主要由喂入機(jī)構(gòu)、切碎器、拋送機(jī)構(gòu)和傳送機(jī)構(gòu)等部分組成。切碎器是青飼切碎機(jī)的重要工作部件,動刀片拋送葉片安裝在3個互呈120°的刀架上(如圖2.4)。切碎機(jī)工作時,動刀片和拋送葉片在刀架的帶動下繞軸O旋轉(zhuǎn)(如圖2.5,動刀片M N 由飼料喂入口的J 點(diǎn)開始切割物料, 到L 點(diǎn)完成一次切割。3個動刀片依次工作實現(xiàn)青飼切碎機(jī)的連續(xù)切割工作。
1.定刀片2. 飼料層3. 動刀片4. 拋送葉片5. 刀架
圖2.4切碎器結(jié)構(gòu)簡圖
圖2.5切碎機(jī)工作分析圖
在圖2.5中,可將動刀片A 點(diǎn)的速度v 分解為垂直于刃口的速度vn 和沿著刃口方向的速度v t; v 與v n 之間的夾角稱為滑切角S, tanS稱為滑切系數(shù),它的值可以反映滑切作用的大小;動刀片M N 與在KL 附近安裝的定刀片之間的夾角稱為鉗住角x(或推擠角),該角不能過大, 否則物料會被推移, 不利于機(jī)器切割。
3 前景展望
我國地域遼闊、資源豐富。具有得天獨(dú)厚的發(fā)展資源、精加工業(yè)的良好條件。牧業(yè)深加工已成了農(nóng)民致富的一條主要途徑，不論是社會效益還是經(jīng)濟(jì)效益都是十分可觀的。隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，時代不斷的進(jìn)步，人民生活水平不斷的提高,人們的休閑時間越來越充裕, 對牧業(yè)的綠色健康等要求日益增加,牧業(yè)深加工必備的機(jī)械設(shè)備，它對牧業(yè)的深加工的影響是非常巨大的?？梢韵嘈牛覈翗I(yè)加工業(yè)會蓬勃發(fā)展起來。
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