玉米秸秆组织分离机设计.docx
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玉米秸秆组织分离机设计
玉米秸秆组织分离机的设计
目录
1引言1
1.1机械化组织分离机的目的及意义1
1.2机械化还田技术的现状1
1.3机械化组织分离机技术的发展趋势1
2技术任务书2
3设计计算说明书2
3.1总体设计2
3.1.1传动机构3
3.1.2工作部件3
3.1.3组织分离机机刀片的设计几个问题4
3.1.4拖拉机的性能参数5
3.1.5悬挂设计8
3.2主要工作部件设计计算10
3.2.1基本参数计算10
3.2.2锥齿轮的设计计算11
3.2.3皮带轮的设计计算15
3.2.4轴的设计计算18
3.3性能的校核26
3.3.1爬坡稳定性能指数26
3.3.2拖拉机悬挂机构油缸提升能力校核27
3.4使用说明书27
4标准化审查报告28
4.1产品图样的审查28
4.2产品技术文件的审查28
4.3标注件的使用情况28
4.4审查结论28
结论29
参考文献30
致谢31
玉米秸秆组织分离机设计
摘要近几年随着玉米产量的大幅度的提高，秸秆、根茬也大量增多，随之出现的问题是清理秸秆、刨根茬，成了农民种地前最头痛的事，为争时争工，不影响秋种的进度，有些农民只好将秸秆就地焚烧。
既浪费资源又污染环境。
可以把秸秆粉碎后铺撒在地里，既环保又可以改变土壤的理化性。
玉米秸秆组织分离机就是这样的一种农具，本设计采用均力免震法排列刀，工作时由拖拉机采用后悬挂方式进行耕作。
刀具使用Y型刀中间采用齿轮传动和皮带传动相结合的方法。
关键词分离玉米设计
毕业设计说明书外文摘要
DesignoftheCornstrawcounters-field
Abstract
Inrecentyearswiththecornyieldsignificantenhancementofstraw,root,theincreasingnumberofcropalso.Theresultingproblemsiscleanupstraw,followchi,becamefarmerssowthelandbeforeheadaches.Asforwork,whendoesnotaffecttopreparefortheprogressofthestrawstalk,somefarmershadtolocalburned.Dosojustawasteofresourcesandenvironmentalpollution.Wecanputittopiecesafterthestalksstrewninthefield,theenvironmentalprotectioncanalterthesoilphysicochemical.Cornstrawchopperdriveisonesuchfarmimplements.Thisdesignusesshock-freelawsarearrangedinknifeedge,theworkbythetractorbywayoffarmingafterthesuspension.TooluseYknifeamongUSESthegeartransmissionandthemethodofcombiningthebelttransmission.
KeywordCounters-fieldCornDesign
1引言
1.1机械化组织分离机的目的及意义
我国作为一个农业大国，对于田间作业趋于机械化是一个必然的发展过程，它可以节约劳动力和提高经济效益。
在北方玉米是一种常见的农作物，过去由于认识上、政策上及经济上的原因，基本上农民都是在收获以后直接将秸秆焚烧，这样不仅造成了资源的浪费，还污染了环境，随着科技的发展，生态农业是现代农业的发展方向，作为宝贵资源的秸秆，也开始了被重新利用，而秸秆直接还田就是其中的主要途径之一。
将秸秆粉碎后，铺撒在地里有许多作用：
①组织分离机补充土壤养分。
②组织分离机促进微生物的活动，改善土壤的理化性状。
③可以减少化肥的使用量，从而改善环境。
④还可以改善农业生态环境。
这样不仅可以从分利用资源，还可以改善我们生活的环境。
1.2机械化还田技术的现状
由于我国国土辽阔，南北方差异较大，各地区的耕作制度和农艺要求不同，同时作物的秸秆也不同，其物理性能和机械性能差异也很大，这就决定了我国机械化组织分离机技术及配套机具的多样化。
在北方多数是以拖拉机牵引并驱动的组织分离机机，把站立的玉米秸秆就地粉碎后铺撒在地面上，数日后犁翻耕土地时把晾晒的秸秆翻埋入土。
由于机械化组织分离机技术是利用秸秆最经济最有效的技术，具有较大的经济效益、生态效益和社会效益，因此外国在研制和生产方面起步较早，发展较快。
尤其是意大利、英国，德国、法国、日本和西班牙等发达国家在该领域处于领先地位。
综合国外机械化组织分离机技术比较完善，机具品种较多，性能可靠，但价格昂贵。
1.3机械化组织分离机技术的发展趋势
虽然我国农具多样化，但就北方而言现在已经在解决秸秆及根茬单项作业的基础上将开发新的联合作业机具，并在一段时间后将会取代单项作业机具。
收割农作物和组织分离机机结合，使作业成本大大降低，灵活度也增加。
机械化组织分离机技术得到政府的高度重视和大力支持，虽然还有许多问题但前景还是乐观的。
2技术任务书
随着人们越来越重视可持续发展和生态环境的保护，农业机械化的装备将得到进一步的发展。
例如农业保护性耕作机械，秸秆综合利用装备。
对于组织分离机是重要的秸秆综合利用，根据市场调查粉碎秸秆机一般工作幅宽为1500mm到2000mm之间不等，其动力一般由拖拉机提供，用拖拉机悬挂并驱动，使农具的灵活性增加。
由于机械化组织分离机技术是利用秸秆资源最经济，最有效的技术，最具有经济效益，生态效益和社会效益。
因此国外在研制和生产方面起步较早，发展很快。
尤其是意大利、美国、英国、德国、法国、丹麦、日本、西班牙等发达国家在该领域处于领先地位。
意大利的OMARV公司尤为突出，它的产品配套动力26-132kw工作幅宽1.2-6米。
刀片转速1950r/m。
美国万国公司（InternationalHarvesterCompanyCo.）,美国埃兹拉。
隆达尔有限公司在此方面的研究生产水平均很高。
此外，国外还研制出拖拉机带动的卧式转子切碎机，幅宽6m，刀片可更换，转子最高转速2000r/min,外壳上有挡板，使茎秆撒布均匀，同时带有遇到障碍物的安全机构。
综合国外机械化组织分离机技术，技术比较完善，机具品种多，性能可靠，但价格也昂贵。
我们可以借鉴国外现有技术，通过消化吸收，开发出适合我国国情的产品。
一般土地是由一家为单位的耕种，工作面积不会很大，工作量也小，所以一般配套动力为50到65马力的拖拉机。
根据以上内容综合得出本人设计一台外形尺寸为767×1645×876并选用55马力的拖拉机
3设计计算说明书
3.1总体设计
总体设计示意图如图1所示
1—箱传动轴2—变速3—皮带出动部分4—粉碎机罩壳5—工作部件
图1总体设计示意图
3.1.1传动机构
其功能是将拖拉机的动力传递到工作部件，进行粉碎作业，它有万向联轴器传动轴、齿轮箱和侧边传动装置组成。
（1）万向联轴器传动轴连接拖拉机动力输出和齿轮箱输入轴。
安装时，带套的夹叉装在粉碎就输入轴端，且必须使两个夹叉的开口处在同一平面内。
（2）齿轮箱：
它内部装有一对圆锥齿轮，起改变方向和增速的作用。
（3）侧边传动装置：
由三角皮带轮组成，采用单侧边传动方式（原因前文已提到），要起传递动力的作用，另外也有起过载保护作用和传动比分配的作用。
3.1.2工作部件
本机所采用如图一所示的（d）Y型,采用背靠装置。
其尺寸如图2所示
图2Y型刀示意图
3.1.3组织分离机机刀片的设计几个问题
（1）甩刀刀片形状的确定：
本组织分离机机主要选用Y型刀片，也可以用其它刀片替换。
Y型刀片是L型刀片的改进型，其优点体现在：
（1）消除应力集中或缓解了拐角处的应力集中;
（2）刀片的功耗小，原因是Y型刀切割秸秆斜切，即刀片要省力。
所以目前大多数用于玉米、高粱等高秆作物组织分离机机都采用Y型刀片。
此类型刀片已形成标准，代号为ZBB98008-88.
（2）刀片的材料选择及其热处理：
考虑刀片经常与泥土地、秸秆等磨擦，工作条件极其恶劣，所以选材要好，要求有较强的耐磨性和较强的抗冲击韧性。
本机选用20CrMnTi，热处理工艺：
将刀片加热至880―900。
c,再保温10分钟。
然后用10%的NaCl水溶液淬火，最后在180-200。
C回火2小时，可达到3.16ha/g的耐磨性和290J/cm以上的抗冲击韧性。
（3）刀片的排列方式：
刀片的排列方式对于秸秆是至关重要的，合理的排列方式不仅能使还田机粉碎质量提高，而且还可以是还田机平衡性能好，减轻还田机的震动。
目前大多数组织分离机机采用加配重块的方法解决振动问题，这样不仅制造烦琐，而且配重块加入后不同程度的影响粉碎质量，而甩刀的排列有单螺线排列，双螺线排列，星形排列，对称排列几种，不管哪种排列均应满足：
①刀轴受力均匀，径向受力平衡。
②相邻两刀片径向夹角要大。
单双螺线排列有一个共同的弊病，即在粉碎过程中秸秆测向移动现象严重，使还田机有“一头沉”现象。
根据以上几种排列方式的利弊得出一种新的排列方法————均力免震法。
排列方式如图3所示
图3刀得排列示意图
特点是：
①刀轴受力均匀。
②刀轴旋转时不震动，无需加配重块。
3.1.4拖拉机的性能参数
表一悬挂机构的技术参数
下拉杆后球铰孔径D2
28
下拉杆后球铰宽度b2
38
链接三角形的高度H
530-680
悬挂轴的长度M
800
上拉杆连接销直径d1
22
销孔到台肩距离l1
102
上拉杆后球铰直径D1
22
上拉杆后球铰宽度b1
58
表二拖拉机悬挂装置升降机构的特性
升降机构形式
液压分置式
液压油泵型号
CB-32型齿轮泵
分配器形式
型滑阀式
液压油缸形式
型双作用式
油缸最大推力（公斤）
推出
7500
悬挂轴的提升能力（公斤）
额定
1100
推入
6250
最大
1500
油缸尺寸及行程（缸径*最小长度*行程）
悬挂机构形式
球铰接四连杆机构
安全阀开启压
130
农具联接形式
后置双轴三点悬挂
表三拖拉机的参数
拖拉机的型号
铁牛—55
后轮配重（公斤）
150（重块）210（流水）
发动机额定功率
55马力
一档速度、传动比
1.37296.89
牵引力（公斤）
1400
二档速度、传动比
1.69241.29
结构重量（公斤）
2900
三档速度、传动比
2.15189.96
最小使用重量
3300公斤
四档速度、传动比
3.52115.54
前轮分配重量
1100公斤
五档速度、传动比
4.8284.41
后轮分配重量
2200公斤
六档速度
6.32
重心坐标
（mm）
七档速度
7.76
外形尺寸（长宽高）
（mm）
额定功率（马力）
55
前轮轮距（b）
1200-1800（mm）
额定转速
1500
后轮轮距（b1）
1200-1800（mm）
最大扭矩（公斤/米）
4115
轴距（L）
2493（mm）
离地间隙（h1）
450（mm）
最小转弯距（单边制动）
3.7（m）
最小转弯距（不制动）
5.75（m）
表四悬挂机构的技术参数
下拉杆尺寸
R800
上拉杆固定点坐标
X2493
R1400
Y2190
下悬挂点间距
M800
升降臂夹角
α０
下拉杆固定点
坐标
X1285
悬挂轴变化范围
h1195
Y1-200
h2895
B1245
上拉杆长度
Lmin535
B2490
Lmax800
油缸固定点坐标
X4438
动力输出轴坐标
X5400
Y4-264
Y5-62.5
B2154
B30
升降臂转轴坐标
X3398
提升吊杆长度
L1min430
Y3340
L2max515
悬挂轴在最高点与后轮外援间隙
e145
拖拉机后轮半径
r760
升降臂长度
r1260
拖拉机后轮中心到地面的距离
Rk720
r2140
表五拖拉机动力输出轴技术参数
动力输形式
半独立式
位置
后置离地560
旋转方向（朝前进的方向看）
顺时针
转速（转/分）
523
花键公称尺寸（键数-外经*内径*键宽）
8-38×32×6
花间末端到凹端距离
40
花键工作长度
76
3.1.5悬挂设计
牵引点：
农具牵引装置和拖拉机机体的连接点。
虚牵引点：
悬挂机构上拉杆和下拉杆在纵向垂直面或水平面内投影延长的交点，亦称“瞬时转动中心”。
悬挂农具工作时，如果作用力的平衡破坏，农具就要绕瞬时转动中心转动。
悬挂点：
连接悬挂式农具和悬挂机构杆件的铰链点。
在农具悬挂设计中心提到悬挂点时，常常是指铰链点的几何中心。
连接三角：
连接悬挂式农具的上、下悬挂点所得到的几何图形。
农具立柱：
通常指连接三角形的高a。
悬挂轴：
指悬挂农具的横梁，其两端德尔轴销与悬挂机构下拉杆的后球铰相连。
（1）农具和拖拉机的联结型式
牵引力：
农具具有独立的行走轮。
农具在运输或工作时，其重量均由本身的轮子承受。
机组的稳定性好，对不平地面的适应性强。
但机动性较差，金属消耗最大。
多用于各种宽幅，重型农具。
悬挂式：
农具在运输时全部重量由拖拉机承受。
重量轻，结构紧凑，机动性好，效率高。
但稳定性差，使用调整较复杂，对地表的适应性不如牵引式和半悬挂式。
广泛应用于各种农具，在大部分场合有取代牵引式的趋势。
半悬挂式：
农具有自己的行走轮，运输是承受部分重量，另一部分重量由拖拉机承受，其优、缺点介于悬挂式和牵引式农具之间，当大型、重型农具用悬挂式有困难时可用半悬挂式。
根据实际情况和以上特点，所以本设计选悬挂式
（2）农具在拖拉机上悬挂的位置
后悬挂：
特点农具配置在拖拉机后面，增大驱动轮载荷，提高了牵引性能。
拖拉机走在未耕地上，工作后不留轮辙。
但不便于观察作业情况，运输时稳定性和操作性较差。
前悬挂：
农具配置在拖拉机前面，拖拉机走在以工作过的地面上，能满足收获机械要求，但可能使前轮负荷过大，转向费力或轮胎超载。
中间悬挂：
农具配置在拖拉机前、后轴之间，便于观察作业情况。
但装卸费事，农具和拖拉机配套行强，通用性小。
侧悬挂：
农具配置在拖拉机侧面，视线好。
但横向稳定性较差，不适于配带较重的农具作业。
分组悬挂：
农具分几组分别顺次悬挂在拖拉机侧面、前面或后面，机组稳定性较好。
根据所设计还田机的特点和以上所说的特点选择后悬挂。
（3）农具在拖拉机上悬挂的方法
单点悬挂：
农具通过拉杆与拖拉机相连，可以在垂直面内一点O自由转动，结构简单。
但农具工作性能受地面起伏影响较大，不易控制。
拉杆容易和拖拉机发生干涉，O点的位置选择不受限制。
常在一些简易的或无专门悬挂系统的拖拉机上用。
两点悬挂：
两点悬挂点A、B布置在水平面内，农具绕A-B轴线转动杆件，与农具刚性连接，相当于两个单点悬挂并联。
悬挂机构通常是专用的。
用于没有或不宜采用三点悬挂系统的地方。
三点悬挂：
农具通过上拉杆和两个下拉杆与拖拉机三点相连。
在垂直面和水平面内各有一个瞬时转动中心O1、O2，农具上下左右可自由运动。
虚牵引点0、O1的位置不受结构限制。
O在农具入土过程中位置有变化有利于农具入土。
通用性好，可挂各种农具。
根据本设计的要求，选用三点悬挂，因为通用性好。
（4）农具工作位置的调节方式和特点
根据选用悬挂的方式和还田机的特点选用高度调节
原理：
悬挂机构在农具工作中呈自由状态，对农具不起控制作用。
农具1的工作位置由本身的支持轮2决定。
调节丝杆可以改变农具的工作深度。
特点：
工作可靠，便于调整。
农具的工作位置不受土壤阻力变化影响，耕深一致性好。
支持轮有一定的仿形作用，但轮子本身滚动要消耗动力增加结构重量支持轮下方的局部起伏和下陷深度会改变农具的工作位置。
3.2主要工作部件设计计算
3.2.1基本参数计算
由于最小直径与轴承相连接，故
草图如图9所示
图9右刀轴轴头示意图
2）刀轴的校核；
①对无缝钢管校核
尺寸大小D=140mm，壁厚取5.5，其材料选用20号刚通过冷拨而成。
；
故满足。
②对轴的校核
由于
皮带轮直轮
；
皮带轮圆周力
皮带轮径向力
刀具作业时间所受阻力
N
受力如图10所示
图10刀轴受力弯矩图
计算水平面反力
垂直反力
进行校核时通常只校核承受最大弯矩和扭矩的截面的强度，根据以上数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力取a=0.6轴的计算应为
，因为
故安全
3.3性能的校核
3.3.1爬坡稳定性能指数
爬坡行驶状态下，拖拉机前轴垂直地面的载荷减小，存在翻倾危险。
一般道路规定的最大坡度角
，此时机纵向稳定性小于爬坡稳定性指数表征，该指数越大越好。
规定大于20.定义爬坡稳定性指数
（1）
式中：
R1Zmax-爬坡行驶状态下悬挂农具时拖拉机前轴垂直地面载荷N
R1z-爬坡行驶状态，悬挂农具时拖拉机前轴垂直地面的载荷N
将得数带入式
（1）中得
所以机组满足纵向稳定性要求，不需要增加配重块。
3.3.2拖拉机悬挂机构油缸提升能力校核
铁牛-55使用YG-100型油缸，其最大推入推出力PZmax分别为6250N、7500N，油缸提升能力储备指数
提升能力储备达到83%，故悬挂机构油缸提升能力足够。
3.4使用说明书
（1）作业时，应先将还田机提升到刀离地面20—25厘米高度（提升位置不能过高，以免万向节偏角过大造成损坏）接合动力输出轴，转动1—2分钟，挂上作业挡，缓慢松放离合器踏板，使用铁牛—55拖拉机与之相配套，同时操作液压升降调节手柄，使还田机逐步降至所需要的留茬高度，随之加大油门，投入正常作业。
（2）作业时，禁止刀打土，防止无限增加扭矩而引起故障。
若发现刀打土时，应调整地轮离地高度或拖拉机上悬挂拉杆长度。
（3）操作人员要首先熟悉机具的性能，按使用说明书操作机具。
（4）使用前变速箱内应加注30号齿轮油，油面高度以大齿轮浸入油面三分之一为宜。
（5）万向节安装应注意以下三点：
1）应保证机具在工作提升时，方轴与套管及两端十字架不顶死、又有足够的配合长度。
2）万向节装配位置及方向应正确，若方向装错，会产生响声及强烈震动，并加剧万向节的损坏。
3）与铁牛55、60配套时，油缸的固定支撑杆应改为扁铁，以免万向节转动时相互碰撞。
4标准化审查报告
4.1产品图样的审查
玉米秸秆组织分离机的设计已经基本完成，现以具备全套图纸和一线基本数据，根据有关规定，对其进行标注化审查，结果如下：
（1）产品的图样完整、统一、表达准确清楚、图样清楚。
符合GB4440-84、GB-83的规定。
（2）产品图样公差与配合的选择与标准符合GB/T1800、3-1998的规定。
（3）产品图样的编号符合JB/T5054.5-2000产品图样及设计的完整性。
（4）图纸的标题栏与明细栏符合GB/T10609.1-1989GB/T10690.2-1989的规定。
（5）产品图样粗糙度的标注符合GB131-83的规定。
（6）产品图样焊缝的代号符合GB324-80的规定。
4.2产品技术文件的审查
（1）产品的技术文件名称、术语符合ZB/TJ01和0351-90及有关标准的规定。
（2）量和单位符合GB3100—GB3102-93的规定。
（3）技术文件所用的编码符合JB/T8823-1998的规定。
（4）技术文件的完整性符合JB/T5054.5-2000的规定及农机部门的有关具体要求。
4.3标注件的使用情况
本设计所用的紧固件均采用标准的螺栓，材料及材料代号也符合国家标准和部颁标准的相关规定。
4.4审查结论
经过对玉米秸秆组织分离机的标准化审查，认为该设计基本贯彻了国家最新颁发的各种标准，图纸和设计文件完整齐全，符合标准化的要求。
结论
还田机的工作幅宽为1500mm，使用55马力的拖拉机后悬挂工作，工作部分是Y型刀，秸秆成一定倾斜角，喂入性能好。
使工作间隙在定刀处突然减小，甩刀与秸秆将发生相对运动，利用定刀刃口粉碎。
在田间转移行驶状态时，各杆参数不变的情况下，满足悬挂犁由耕作位置提升到运输位置，符合各种性能要求。
因为本次设计采用了免震法排列甩刀，所以在工作和运输期间不会出现震动，也不需要增加配重块，工作幅宽适中轻巧便捷，在田间具有很强的灵活性。
本设计的悬挂装置不是中间悬挂，有些偏差。
虽然对工作时有一定的影响，但是不影响重心的位置。
总体不会对装置的平稳行有什么影响。
在本次设计中对变速箱的设计时，由于转速变化较大，对齿轮的要求也会增加，这样就会增加成本。
以后可以采用别的方法来改本转速和转动方向。
参考文献
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致谢
在这做毕业设计的过程中，我学到了很多，许多人也帮助了我。
首先我要感谢我的指导老师，是他不停的督促我，在设计中告诉我不同的传动连接方式，使我学会了许多东西，尤其是想问题和解决问题的思路，对我以后有很大的帮助。
还有我的同学，随时都会帮助我，这次最大收获是掌握了Autocad制图。
谢谢他们帮助了我，使我顺利的完成毕业设计。
目 录
第一章可行性研究报告概述1
1.1项目名称1
1.2项目承担单
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