牵引式小型棉花覆膜装置的设计.docx
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牵引式小型棉花覆膜装置的设计
前言
我国棉花栽培地域广阔，地理环境、气候、土质、品种、栽培农艺要求均有不同，生产经营规模和机器使用条件也不一样。
采用机器覆膜要从实际出发，因地制宜地从以下几方面考虑，选择适宜机型。
当地棉花地膜覆盖栽培的具体农艺要求，大小及间距；采用先覆膜后播种，还是先播种后覆膜的流程；覆膜和棉苗适栽的最佳标准等。
覆膜地块的大小、地形、土质、墒情以及作业时气候条件（解冻、降雨）。
棉花生产规模大小和机器使用的经营管理形式，使用机器作业的经济效益。
机器的功能与使用条件对上述各方面情况的适应程度。
总之，选用的机器既要适应与满足农艺要求，保证作业质量，其使用的基本条件又要得到保证，以确保正常发挥其功效。
关键词：
棉花；地形要求；覆膜装置的选择；覆膜栽培的农艺要求
目录
1绪论………………………………………………………………………….........1
1.1棉花覆膜装置的目的及意义...………………….…………………….….....2
1.2我国地膜技术的发展现状……............………………...…….…....…........2
1.3国内覆膜装置的发展状况…….......................................................................3
1.4国外覆膜装置的发展状况…….......................................................................3
1.5覆膜装置目前存在的问题及建议…………….......………….………...…..3
1.6覆膜装置的功能技术及发展趋势…………….......………….………...…..3
2覆膜装置总体设计………………………...............................……………......4
2.1工作原理……………………….……………………………………...…......4
2.2主要参数……….............................................…………….….………...…....4
2.3整机结构特点……………………….………………………………..….…..5
2.4各机构功能的详述及实现…….....................….……...………………….....8
3覆膜轴的强度校核……………………….…………..........................................10
总结……………………….………………………………………..……….....…......13
致谢………………………………………………………………………….…..….14
参考文献……………………….…………………………………………….……...15
1绪论
我国主要棉区已经普及推广地抚摸盖栽培技术，但多年来，在棉花种植过程中一直使用人工覆膜的办法，其缺点在于：
劳动强度大、用工多、覆膜速度慢、覆膜质量不理想，直接影响到棉花产量、质量的提高和棉农的积极性。
因此，棉花生产部门和广大棉农迫切希望研制开发具备操作简单、性能稳定、价格便宜、移动方便等特点和盐田高垄弧形覆膜机。
可以预见，产品一旦上市，必将受到广大棉农的欢迎。
如大面积推广应用，必将对提高棉花产量和质量、提高棉农的积极性、稳定棉花种植面积起到积极的作用。
本产品的样子成功和上市，可以较好地解决棉农种烟劳动强度大的难题，降低了种棉花的劳动投工，有力促进了棉区的持续、稳定、健康发展，定会取得显著的经济效益和社会效益。
棉花覆膜装置研制开发成功，对棉花生产的发展将产生重要作用。
首先，它改变了传统、落后的人工覆膜方法，提高了机械化生产水平、棉花生产整体水平和棉花质量，具有较强的创新性；其次，随着农村人口不断向城镇转移，棉花种植也逐渐会向种棉大户或小型农场转移，而提高棉花种植机械化程度又是发展种棉大户和小型农场的首要条件。
因此，该项目有较好的推广应用前景。
1.1棉花覆膜装置的目的及意义
地膜覆盖栽培是70年代末期从国外引进的一项现代农业增产技术，其特点是用透明的塑料薄膜把适播农田从地面上封盖起来，造成不同于露地栽培的农田土壤环境，增温保墒，蓄水防旱，保持土壤疏松，在一定程度上起到抑制杂草生长、压碱、促进作物根系发育等作用，从而促进增产和改善品质，提高经济效益。
机械铺膜的优势与人工铺膜相比，地膜覆盖机械化技术有许多优点，概括起来主要是：
首先作业质量好。
依靠机器的性能和正确的使用操作来实现农艺对铺放作业“展得平，封得严，固定得牢固"的质量要求。
其次作业效率高。
一般情况下，用人力牵引的地膜覆盖机能提高工效3～5倍，用畜力牵引的能提高5～8倍，用小型拖拉机带动的能提高5～15倍，用大中型拖拉机带动的能提高20～50倍，甚至更多。
若采用联合作业工艺，则用小型拖拉机带动的工效能提高20～30倍，用大中型拖拉机带动的能提高80～100倍。
再次能够在刮风天进行作业。
地膜覆盖机一般能在五级风条件下作业，并保持稳定的作业质量，特别适合早春干旱多风的地区作业。
还能节省地膜。
机械铺膜能使地膜均匀受力，充分伸展，所以能节省地膜。
据测定，若选用0.008毫米厚的微膜，每公顷可节省6公斤；铺0.015毫米的地膜，覆盖程度为70％～80％时，每公顷可节省12～22公斤。
还有作业成本低。
从单一铺膜作业的、人力牵引的铺膜机到大中型拖拉机带动的铺膜播种机，作业成本比铺膜低4～18元。
最后促进增产增收。
据测定，地膜棉一般比露地棉平均每公顷增产皮棉225～300公斤。
棉花是重要的经济作物，是纺织工业和化学工业的重要原料之一，市场需求量巨大。
如何提高棉花产量，满足市场需求呢？
除了选择优良品种以外，使用机械化作业，和地膜覆盖技术是重要的增产手段。
地膜覆盖具有增温防冻，保墒防旱，排水保土、肥，驱蚜防病，消灭杂草和增强光照等多种效应。
只要针对当地不良的环境因素，采用适宜的地膜种类、地膜覆盖方式和配套栽培技术体系，就可以改变或缓解不良环境因素对烤烟生长发育的影响。
农用地膜是现代农业的重要生产资料。
农用地膜具有保湿、保温、抗虫、防病、抑制杂草生长等作用，有利于作物生长发育，提高作物产量，提高农业效益。
我国是世界上人口最多而农业资源相对不足的发展中国家，农用地膜技术的广泛使用提高了我国农作物的产量，极大地促进了我国农业生产的发展，目前农膜在我国现代农业生产中起着举足轻重的作用。
1.2我国地覆膜技术的发展现状
河北省一些干旱地区，在春旱期间为了适时播种花生，棉花，采用创埯，人工造墒，逐埯浇水、播种、覆土镇压，覆盖地膜、促墒，提墒，使皮棉增产20－40％，花生增产50－60％。
辽宁省为了解决春季气温低、无霜期短、春旱等不利因素，而在春季土壤化冻时深翻、施肥、覆盖地膜保墒播种，或在底墒不足时人工添墒，抗旱播种，使大面积的花生产量平均增加45％。
在一些严重干旱，7－9月份雨量不足100毫米的地区，26万亩花生平均亩产217公斤，增产率达到132.6%。
黑龙江省伊春市历年来由于低温、干旱不能种植花生，采用地膜覆盖栽培获得了亩产花生150公斤以上。
内蒙古干旱高寒地区，春季气温低，风沙大，雨量少，种植菜、粮、烟、果、花卉等作物受气候影响很大，利用地膜覆盖栽培使大棚内主要栽培的果类蔬菜提早上市2－10天，亩增产30－70％，露地地膜覆盖的12种蔬菜前期增产（早熟）16.8-215%,亩增产幅度为24.6-150%。
城镇郊区老菜地土壤盐碱化严重，地膜覆盖可以降低土壤表层盐碱量。
赤峰县盐碱地，茄子地膜覆盖86％。
地膜覆盖的甜菜亩增产26－33％，含糖量增加1.2-1.5%。
烟叶每亩增产27.8%，玉米增产32.9%，呼伦贝尔盟扎兰屯地膜覆盖翠菊、夜来香等六种花卉，使开花期提早，花枝多，花朵颜色鲜艳。
甘肃省河西走廊，陇东泉上、陇南山水地以及干旱的中部地区的地膜覆盖栽培，都表现有保温、保墒、保肥、抑制杂草、减轻病虫害、早熟和增产的作用。
十多种蔬菜增产30－70％，瓜类增产30－50％，皮棉增产30－40％，烤烟、花生、甜菜等增产50％左右。
地膜覆盖栽培一般都能获得早熟增产的效果，其效应表现在增温，保温、保水、保持养分、增加光效和防除病虫草等几个方面。
在我国旱区广泛推广的一项新技术是在播种后的地面使用塑料薄膜覆盖。
采用地膜覆盖有提高土壤温度，减少土壤水分蒸发，防止杂草生长等好处。
但是人工铺膜费时，费工，不易保障铺膜质量，采用机械铺膜可以提高工效和铺膜质量
我国是世界上农膜生产和使用量最多的国家。
据统计，目前我国地膜年产量达60万吨左右，累积推广面积达5000万公顷，是其它所有国家总和的1．6倍。
地膜覆盖栽培广泛应用于全国范围，覆盖作物涵盖了蔬菜、水果、粮食作物、经济作物、花草、树苗等。
粮食作物地膜覆盖栽培普遍增产30％左右，经济作物增产达20％～60％。
1.3国内覆膜装置的发展状况
在国内棉花覆膜播种机，属于农用机械技术领域，主要分布在新疆、黑龙江、东北等地区。
棉花施肥覆膜播种机由合墒机构、机架、地轮链条传动机构、排肥机构、排种机构、喷药装置、架模机构、压膜机构、地膜覆土盘等部分组成。
本实用新型结构设计合理、工作效率高，能使播种过程的施肥、覆膜、播种和平土等工序同时完成，从而减少了现有需要多部完成整个过程的工作量，提高了工作效率。
1.4国外覆膜装置的发展状况
20世纪80年代，日本、美国、澳大利亚、加拿大、法国等西方国家开始研制并广泛使用棉花高密度半精量覆膜播种机。
机械化覆膜技术作为主要的植棉手段，发挥其“载体”的功能，以科学技术的进步有力地支撑着植棉也持续、稳定的发展。
优良的的机具性能不仅保证了覆膜栽培质量、而且大幅度推动了覆膜技术的普及，带动起了世界先进的覆膜技术。
1.5覆膜装置目前存在的问题及建议
一是残膜回收。
残膜回收是困扰农民实施覆膜作业的瓶颈环节，随着膜下滴灌技术的大面积推广，残膜回收问题将会更加突出，因此建议加大对符合地域特点的残膜回收机具的研发推广力度，解决农民地膜回收难的顾虑。
二是动力缺口。
实施膜下滴灌技术，棉花覆膜播种机的配套动力最好选用304或254拖拉机。
建议加大对农民购机的扶持力度，在资金、政策上给予倾斜。
三地力消耗大。
由于地膜覆盖的增温保墒作用，改善了土壤理化性状，促进了农作物的生长发育，作物从土壤中吸收的营养物质也相应的增多，地力消耗相应增大，土壤微生活数量增加活性增强，促进了有机质分解，土壤肥力下降，若不及时采取必要的培肥措施，地力消耗过大造成减产。
四残膜回收再利用。
地膜的大面积推广，且大部分为不可降解膜，残膜的回收再利用率较低，造成白色污染。
残膜回多以人工捡拾回收为主，机械回收较少。
五是作业补贴。
膜下滴灌整地、播种等农机化作业与传统作业相比，成本较高，农民认识接受需要一定过程。
建议把膜下滴灌作业划入项目作业补贴的范畴，由国家投入，对农民应用膜下滴灌技术给予农机化作业补贴，以尽快大面积推广应用。
六是农机购置补贴。
由于购置节水滴灌工程所需的覆膜播种机和配套动力占用了大量农机购置补贴指标，使得本来就有限的补贴额度变得更加紧张，这将直接影响到农民购买其他机具，影响农机化的全面发展，因此建议把节水滴灌工程配套机具的补贴额考虑进去，增加项目区农机购置补贴资金。
1.6覆膜装置的功能技术及发展趋势
因地制宜地发展农业机械化成为遵循的原则我国是一个农业大国,幅员辽阔,自然、农业、经济条件千差万别,农业机械化的发展速度、水平也各有差异,农业机械化发展的重点、步骤、方法、途径有所不同,因此各地区发展农业机械化事业要有自己的特点,不能一个模式。
大中城市郊区、沿海经济发达地区在实现种植业机械化的同时,要抓好花卉、果蔬、设施农业机械化,大力发展高科技农业、高附加值农业、外向型农业。
粮食主产区要加快粮食生产机械化；牧区、渔业要加快实现畜牧业机械化,渔业机械化;北方干旱地区还要加快保护性耕作技术的推广应用；有条件的地区还要大力发展节水农业。
此外农业机械化也要适合区域布局、专业化生产、产业化经营。
东北地区的玉米带、大豆带、中部地区的小麦,南方的水稻等都是有特色的专业地区,要促进优势农作物产区基础设施建设,提高产区农业管理水平,促进优势农作物产区率先实现农业机械化。
总之,各地区要根据自身特点确定适合自己发展的农机化道路在提高农机装备水平和装备质量上下功夫,加快实现种植业、养殖业机械化,并向产前、产后延伸,加快发展农副产品加工,提高农产品的附加值,发展创汇农业,提高我国农业机械化水平。
2覆膜装置总体设计
2.1工作原理
覆膜装置的主要工作部件有卷膜辊、放膜装置、压膜轮和覆土装置等。
覆膜装置工作时，事先将卷在卷膜辊上的塑料薄膜的一端在地头开始铺膜处用土壤压住，随着覆膜装置向前行进，卷膜辊上的薄膜经放膜装置被铺放于地面，随后由膜面镇压轮将薄膜压在棉被的两个侧边上面，依此把薄膜压住。
覆膜装置想起行进，随铺随压，一直到另一端的地头，把塑料薄膜剪断，再一次重新开始。
在工作过程中，膜卷装在放膜轮的膜架上，先将膜卷的自由端埋入地头的土壤中，在放膜轮被动链轮带动下的放膜轮连续地将膜铺放在棉被上。
前进的牵引力使地膜在纵向延伸并拉紧。
膜两侧的边缘部分被配置在膜架后方左右两侧的几组压膜轮紧压在垄侧壁。
使地膜沿着棉被侧壁横向延伸并绷紧在棉被上配置压膜轮后的覆土圆盘起土压盖在地膜的两侧边。
随着机组的前进覆土器在棉被的两侧开出埋膜沟的同时将细土覆盖在经过张膜轮张紧的地膜上。
从而达到固定封严地膜的作用，同时也完成了铺膜作业。
2.2主要参数
2.2.1覆膜装置的类型
1）形式：
单轴、轮式、牵引型。
2）外型尺寸（mm）：
长×宽×高1249
1390
1120
3）最小离地间隙（mm）:
190
4）轮距（mm）:
550-600（可调节）
5）转向圆半径（mm）:
≦1.7
6）压膜轮宽度：
50mm,直径：
200mm
2.3整机结构特点
全装置主要由放膜轮，压膜轮，覆土机构等部分组成。
在工作的过程中，膜卷装在放膜轮的膜架上，后将膜卷的自由端埋入地头的土壤中，在放膜轮被动链轮带动下的放膜轮连续地将膜铺放在棉被上。
机组前进的牵引力使地膜在纵向延伸并拉紧。
膜两侧的边缘部分配置在膜架后方左右两侧的几组压膜轮紧压在棉被两侧。
使地膜沿棉被侧壁横向延伸并绷紧在棉被上配置压膜轮后的覆土圆盘起土压盖地膜的两侧边。
随着机组的前进覆土器在棉被的两侧开出埋膜沟的同时将土覆盖在经过张膜轮张紧的地膜上。
从而达到固定封严地膜的作用，同时也完成铺膜作业。
根据不同地带棉田情况，棉花覆膜装置需要放膜、张膜、压膜、覆土等三大功能。
总长1249mm宽1390mm高1120mm。
覆膜装置重心在平托辊与上张膜轮之间，并位于纵向中轴上。
棉花覆膜装置的总体方案图。
图2.1覆膜装置总体方案图
2.3.1放膜机构
将放膜杆装入地膜纸筒后，将两端螺母拧紧，并将左端调整螺栓的松紧度调好,用人力将地膜从压膜轮下拉过，并用土压住，然后才能起步作业.如图2-2、2-3所示。
方便更换膜筒的放膜轮
图2-2放膜机构
图2-3膜筒调节
2.3.2平拖辊
平托辊是由平托辊轴、轴套、轴套、调节杆以及固定装置等机构所组成，它的作用主要是使地膜从放膜轮到前张膜轮之间有一个平滑的过渡，使放膜轮与张膜轮之间的地膜拉紧，进而为张膜轮的作用的实现起到一定的辅助作用。
两个机构的联系动作使得地膜全部紧张，进而起到铺膜的作用。
如图2-4所示。
图2-4平托辊高度调节
2.3.3张膜机构
张膜起导向支撑压膜作用，同时也调节覆膜的宽度，可以利用弹簧形式起到压膜展膜的作用、起到张膜的作用，弹簧压紧两轴，提供适当的张力，达到张膜的目的。
并通过宽度调节器可以方便的调节左右两张膜轮组件的间距和角度。
如图2-5所示。
图2-5张膜机构
2.3.4压膜机构
将塑料薄膜铺放并封压在畦面或地面上，由铺膜装置铺膜并在嵌膜轮滚动作用下起土封压地膜。
2.3.5覆土机构
覆土器为一凸起的复杂空间曲面，起到埋膜覆土的作用。
图2-6覆土机构
2.4功能机构的详述及实现
2.4.1放膜机构实现
放膜轮轴套和肋板环和钢管焊接组成，轴套的直径大小由薄膜卷筒直径决定，左右放膜轮支座可以调节配合笔墨卷筒直径，故轴套的直径设为最小值为120mm。
图2-7放膜机构
2.4.2张膜机构实现
张膜轮分为前后张膜轮两个部分。
前张膜轮是由调节器、上下张膜轮轴、弹簧以及凸凹两个张膜轮等机构组成，其中通过凸凹两个张膜轮以及弹簧的相互作用，把地膜张紧和展平，为了更好的使地膜展开和张紧，在此处我们设了前后两个张膜轮，使地膜从放膜轮到压膜轮之间存在一个平滑的弧度，不但如此，张膜轮还可以根据棉被的宽度进行柔性可调，这样一来，几乎所有规格棉田都可以用此覆膜装置进行覆膜。
同时设计了两根钢管，两个张膜轮组件安装在上面，并可以沿钢管左右移动，以调节覆膜的宽度。
如图2-8、2-9所示。
图2-8张膜机构
图2-9张膜机构
2.4.3压膜、覆土机构实现
压膜轮宽度为50mm,直径为200mm,其和覆土器还有后机架的连接如图2-10所示。
覆土器为一凸起的复杂空间曲面，起到开沟埋膜覆土的作用，采用的材料为45钢，压膜宽度为50mm,直径为200mm。
图2-10压膜、覆土机构
3覆膜轴的强度校核
1）根据轴向定位要求确定轴的各段直径和长度
轴上零件的装配方案如上图打碎轮装配图所示，提升杠杆导轨架和轴的连接采用轴承连接，而定位轴肩的高度一般大些为：
a≥（0.07-0.1）d=（0.07-0.1）x24=（1.68-2.4）mm,d1=d+2a,查《机械设计课程设计》表10—11，得R及B为1.6,B1=2.0（仅供参考），取高度B为2mm,则轴承的孔直径为28mm,由于主要承受径向载荷，也承受小的轴向载荷，所以选择深沟球轴承，查表轴承型号为61850。
2）轴上零件的周向定位
定位均采用平键连接，按照连接轴的直径查的平键截面尺寸为bxh=6mmx6mm,键槽用键槽铣刀教工，为调节碎土宽度键槽长度为120mm，而配合链轮的键槽尺寸的长度为26mm,同时为了保证链轮和轴的良好的对中性，故链轮轮毂和轴的配合为H7/n6,同样，叶轮和轴的配合为H7/n6,滚动轴承与轴的轴向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为m6
在双轴承中采用内隔套定位，而轴承与轴承座间采用外隔套定位，保证由于轴肩而产生影响。
3）确定轴上的圆角和倒角尺寸
参照《机械设计》表15—2，取轴端倒角为1×45°，各轴肩倒角为0.5×45°，各轴肩初的圆角见零件图。
4）求轴上的载荷
（a）
（b）
（C）
（d）
（e）
5）按照弯扭合成应力校核轴的强度
进行校核时，通常只校核轴上承受的最大弯矩和扭矩的截面的强度，根据上表中的数据，及其轴的单向旋转，扭转应力为脉动循环应力，取
=0.6，轴的计算应力为
=
则有
=
=55.96MPa（3-1）
查表[
]=60MPa
因此
故安全。
6）按照扭转强度条件计算
轴的扭转强度条件为：
为扭转切应力，查表15-3得知45钢的
=25-45，
而
=
=27.269
25（3-2）
故安全。
总结
通过本次课程设计，我深深体会到自己在理论知识方面的欠缺，同时也感到自己在知识的运用上也不够灵活，这也说明我在学习知识的过程中存在着一些缺点，知识掌握不够透彻。
总结有以下几点：
在开始的计算中，各部件的精度很难计算，在覆膜装置总体结构选择上不太灵活，结构布置不是很合理，尺寸标注方面，上偏差下偏差不会标注。
总之，不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多，真是万事开头难，不知道如何入手。
还得出一个结论：
知识必须通过应用才能实现其价值！
有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。
在此要感谢我的指导老师对我悉心的指导，感谢老师给我这样的机会锻炼。
在整个毕业设计过程中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。
而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中的探索的艰难和成功的喜悦。
虽然这个项目还不是很完善，但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计最大的收获和财富，使我终身受益。
致谢
本论文是在导师范修文老师的精心指导下完成的，在论文工作期间得到了范老师很大的帮助，使本人终身受益非浅。
在此成文之际，谨向范老师致以最衷心的感谢和最崇高的敬意！
在论文工作期间，从一开始便得到了范老师的热忱指导和支持，他在百忙中为我提供技术资料，提出建议和设计方案。
在设计过程中，定时检查，纠正我设计中的一些不妥之处，并提出了许多宝贵的建议；在设计快结束的时候又指导我们撰写毕业论文。
恩师严谨的治学态度、渊博的专业知识、平和直爽的性格给我留下深刻的印象，并将使我受益终身。
另外，我要向所有学习期间曾给我帮助的老师、同学和朋友表示感谢！
我要向多年来默默支持我、关心我的家人表示最真挚的谢意！
你们始终是我奋斗的动力！
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