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苜蓿收獲機的設計 肖豆 1 李傳峰 1 1 塔里木大學機械電氣化工程學院 阿拉爾 843300 摘要 畜牧業(yè)的發(fā)展水平反映了一個國家的經濟發(fā)展水平和技術的進步程度 在一些畜牧業(yè)發(fā)達國家 畜 牧業(yè)產值在農業(yè)總產值中占有很高的比例 在畜牧業(yè)產值中 60 以上是由牧草轉化來的 所以牧草生產 是畜牧業(yè)中最基礎的產業(yè) 還是一個經濟效益很高的產業(yè) 但是 我國牧草收獲機械化水平低 設備陳舊 不能滿足收獲需求 有時還需要人工收割 使牧草產量和品質下降 缺乏牧草收獲機械 以阻礙了牧草產 業(yè)的發(fā)展 本課題的確定是在收集 分析以往使用經驗以及國外同類產品最新技術資料的基礎上確定的 研制了 一種可以一次完成切割 壓扁 作業(yè)工序的切割機 它的特點是采用了偏心式撥禾輪 將牧草撥入立式割 臺 并及時推向壓扁輥 本文主要是應用機械設計方法和機械原理對割草機的全部零件進行尺寸研究設計 對主要的傳動零部 件進行受力分析和強度校核計算 用 Auto CAD 和 Solid Works 設計軟件進行設計和繪圖 初步完成了整 機的設計并整理出圖紙 關鍵詞 苜蓿 割草機 往復式切割器 偏心撥禾輪 中圖分類號 TD451 文獻標識碼 A 0 引言 隨著我國經濟的發(fā)展 畜牧業(yè)早已從副業(yè) 變?yōu)橹鳂I(yè) 作為畜牧業(yè)基礎的草業(yè)在生產中的 地位隨之提升 成為種植業(yè)產業(yè)結構調整的重 要組成部分 經濟的發(fā)展 也帶來了農業(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 國內外生產實踐證明 飼草生產要實現(xiàn)高效 益可持續(xù)發(fā)展 必須滿足兩個條件 一是經 營規(guī)模足夠大 二是生產加工要實現(xiàn)機械化 因此大力發(fā)展我國飼草生產機械裝備 實現(xiàn) 飼草生產機械化 在我國的畜牧業(yè)發(fā)展中具 有特殊的地位和重要的現(xiàn)實意義 但是 牧 草收獲機械化水平低 設備陳舊不能滿足收 獲需求 有時還需要人工收割 使牧草產量 和品質下降 缺乏牧草收獲機械 已阻礙了 草產業(yè)的發(fā)展 目前 我國關于牧草收獲機械的研究正 處在利用引進和自主研發(fā)階段 我國自主生 產的割草機一般不帶壓扁輥 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)都是采用國外的機器 國外的切割壓 扁機價格高 對配套條件要求高 不符合我 國現(xiàn)階段的國情 因此 考慮到我國的人工草場多為中小 型的 準備設計一種能夠用中型拖拉機驅動 使用的切割收獲機 1 課題研究內容和方法 1 1 研究內容 1 研究不同類型的撥禾輪對牧草收獲 的影響因素 研究確定撥禾輪系統(tǒng)的參數(shù)和 結構尺寸 2 研究不同類型切割器對牧草切割質 量的影響因素 研究確定切割器的類型和切 割器參數(shù) 3 研究不同類型壓扁輥對牧草壓扁效 果的影響規(guī)律 研究確定壓扁類型和結構尺 寸 4 根據結構和工作要求設計確定傳動 方案 傳動比和總的功耗 1 2 研究方法 利用檢索方法迸行中外文獻資料收集 國內外部分牧草收獲機械調查研究 利用機械設計理論進行計算 利用計算機軟件 Auto CAD 和 Solid Works 進行設計 繪制圖紙 2 收獲機整體方案的確定 割草壓扁機按照切割部件的結構分類 可分為往復式切割壓扁機和圓盤式切割壓扁 機 按照行走動力驅動方式分類 可分為自 走式 牽引式 懸掛式 按照壓扁方式進行 分類 有橡膠輥 鋼輥和捶片式之分 根據 上述牧草對切割壓扁機性能的要求 收集 分析以往使用經驗以及國外同類產品最新技 術資料的基礎上 借鑒了其它切割壓扁機的 設計原理方案 確定了該割草壓扁機的設計 方案和總體結構 包括動力機構 動力傳送 系統(tǒng) 控制機構以及刀頭裝置等 其工作原理為 割草壓扁機結合動力時 通過減速器和傳動機構 驅動撥禾輪 切割 器以及壓扁輥轉動 隨著拖拉機的前進 分 禾器先將收割與不割的牧草分開 然后撥禾 輪將要割的牧草撥入割臺 同時將切割器割 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的車輪中間 完成收獲的全過程 3 關鍵零件的設計 3 1 撥禾輪的設計 撥禾板是撥禾輪的主要工作部件 撥禾 輪工作時 撥板隨機器前進直線運動 同時 又繞撥禾軸作回轉運動 因此撥禾輪撥板相 對地面生長的作物是這兩種運動的合成 為 了使撥板進入禾叢后對谷物有向后撥送作用 運動絕對速度應向后 即撥禾輪撥齒的圓周 線速度大于機器的前進速度 其運動軌跡為 余擺線 撥禾輪回轉的圓周速度與機器前進 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 和扶持作物的功能越強 割臺切割作物量越 大 其線環(huán)越寬 但 值太大 則撥齒和撥 板撥禾時打擊作物力量過 反之 值越小 則線環(huán)越小 撥禾能力越弱 增加了收割臺 的損失 若 1 時 則線環(huán)寬度為零 這時 撥禾板不能起撥禾作用 3 2 往復式切割器的設計 往復式切割器由往復運動的割刀和固定 不動的支承部分組成 割刀由刀桿 動刀片 和刀桿頭等鉚合而成 刀桿頭與傳動機構相 連接 用以傳遞割刀的動力 固定部分包括 護刃器梁 護刃器 鉚合在護刃器上的定刀 片 壓刃器和摩擦片等 工作時割刀作往復 運動 其護刃器前尖將谷物分成小束并引向 割刀 割刀在運動中將禾稈推向定刀片進行 剪切 切割速度 V c 與進給速度 V m 它們之 間的關系用臨界切割速度比 來描述 由運 動關系可知道 要想運動的兩道之間即不重 割 也不漏割則要使前刀尖 A 和后刀尖 B 的 運動軌跡重合此時的切割速度 V c p 與進給速 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) 即相鄰兩動刀刃間的m 鏈節(jié)個數(shù)取偶數(shù) 鏈節(jié)距 mm t 動刀有效切割高度 mm h 滑切角 大約 30 這些參數(shù)均為切割器的基本參數(shù) 符合設計 的要求 3 3 壓扁機構的設計 苜蓿葉子小 莖桿粗 葉子與莖桿的水 分蒸發(fā)不一致時 會出現(xiàn)葉子風干現(xiàn)象 使 葉子從莖桿上脫落 造成草質量損失 為了 解決這一問題 我們設計了壓扁系統(tǒng) 把割 下的苜蓿的莖桿及時壓扁或壓裂 使充滿汁 液的植物細胞暴露出 加速了水分的蒸發(fā)過 程 從而加速了苜蓿的干燥 大大減少相應 的作業(yè)費用 能量消耗以及縮短青貯飼料所 需的時間 由于割草壓扁機要完成撥禾 切割 壓 扁等對牧草收獲復式作業(yè) 傳動系統(tǒng)的設計 比較復雜 要求結構緊湊 功率消耗低 工 作運行平穩(wěn) 為此 根據割草壓扁機的撥禾 輪傳動部分 切割傳動部分和壓扁傳動部分 的要求完成的工作及結構特點 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 計緊湊消耗少 以及達到平衡等 動力由拖 拉機輸出 由撥禾輪將苜蓿撥倒 通過往復 式割刀進行切割 牧草堆積到集草平面 上 下壓扁輥轉動 擠壓牧草 4 總結 飼草業(yè)具有巨大的生態(tài)效益 社會效益 和經濟效益 越來越引起國家和地方的重視 但飼草量不足 質量不高 主要原因是牧草 收割機數(shù)量少 種類缺 價格比較高 收割 費用遲遲降不下來 手工作業(yè)占很大比重 這制約了我國牧草業(yè)的發(fā)展 我國割草壓扁 機大多模仿外國產品開發(fā)研制的 工作性能 不穩(wěn) 和國產拖拉機不配套 或者從國外直 接進口外國產品 有些功能開發(fā)不出來 浪 費了能源 這些都不適宜我國國情 我們國 家農牧民急缺小而靈活的適合家用的小型牧 草收獲機械 基于這一點 在現(xiàn)有機具的基 礎上 通過對中外文獻資料的查閱和收集和 對部分國內外牧草收獲機械的調研 根據農 牧民的實際需要 運用現(xiàn)代設計方法設計了 與中型拖拉機配套使用后置割草壓扁機 得 出以下結論 設計往復式割草壓扁機該機與 20 馬力 拖拉機配套使用 幅寬 1 66 米 整機體積 小 重量輕 結構緊湊 操作簡單 可一次 性完成撥禾 切割等復式作業(yè) 集合了割草 機 壓扁機的功能 簡化了機器結構 大大 減少相應的作業(yè)費用 能量消耗以及縮短青 貯飼料所需的時間 對草地無任何負作用 提高收獲效率 適用于中小型牧草場 采用偏心撥禾輪 將牧草垂直撥入割臺 并及時推向壓扁輥 減少了牧草損失 參考文獻 1 機械設計手冊編委會 機械設計手冊 M 機 械工業(yè)出版社 2007 181 189 2 張偉社 機械原理 M 西北工業(yè)大學出版社 2005 110 178 3 盛克柱 紐荷蘭幾種牧草收獲機械的特點 J 農機化 2008 4 40 40 4 張文靜 牧草收獲機械的現(xiàn)狀 機遇及發(fā)展 J 農村牧區(qū)機械化 2001 1 18 19 5 金光農 我國牧草機械發(fā)展落后原因分析 J 2006 7 1 6 韓正晨 栗震霄等 齒形鏈式切割器的試驗研 究 J 農業(yè)工程學報 2008 2 86 89 7 東北農學院主編 畜牧業(yè)機械化 M 北京農業(yè) 出版社 2009 1 110 8 YS 0 85 型盤式割革機的設計 王德眾等 農機化研究 2003 年 1 月 9 L20 160 型路用剖草機的研制 劉延超等 黑龍江交通科技 2002 年第六期 10 中國農業(yè)機械化科學研究院 農業(yè)機械設計 手 M 機械出版社 2005 2 77 78 11 楊明韶 我國牧草割草機基礎研究工作進展 與探索 農機化研究 2002 2 39 41 12 徐秀英 小型牧草收獲機械的設計 D 南 京農業(yè)大學 2004 6 18 19 13 中國機械信息網 我國草業(yè)畜牧業(yè)機械市場前 景廣闊 J 7 2002 7 7 8 14 楊敏麗 牧草生產機械化西部農業(yè)機械化發(fā)展 新的增長點 J 中國農機化 2007 4 8 9