甘蔗打結(jié)機(jī)的設(shè)計(jì)
甘蔗打結(jié)機(jī)的設(shè)計(jì),甘蔗,打結(jié),設(shè)計(jì)
寧XX大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)甘蔗打結(jié)機(jī)設(shè)計(jì)所在學(xué)院專(zhuān) 業(yè)班 級(jí)姓 名學(xué) 號(hào)指導(dǎo)老師 2013 年 5 月 30 日摘 要目前國(guó)產(chǎn)的設(shè)備大多是對(duì)國(guó)外進(jìn)口產(chǎn)品的簡(jiǎn)單仿制,因此針對(duì)甘蔗打結(jié)器裝置關(guān)鍵部件的深入研究,對(duì)原理、結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)、功能等分析,提供結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、操作方便、機(jī)械化程度高、使用范圍廣的甘蔗打結(jié)器裝置是很有必要的。本文在分析甘蔗打結(jié)器裝置的工藝和使用要求的基礎(chǔ)上,通過(guò)對(duì)關(guān)鍵部件的理論分析,提出一種實(shí)用、簡(jiǎn)單、可靠和通用的傳動(dòng)系統(tǒng),將結(jié)構(gòu)等關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等做了較為詳細(xì)的研究和設(shè)計(jì);本文分析各機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律,提出可行的優(yōu)化結(jié)構(gòu)滿足切割工藝;對(duì)關(guān)鍵部件提出完整的設(shè)計(jì)方法,旨在滿足市場(chǎng)需求,推動(dòng)企業(yè)創(chuàng)新步伐。 本文借助了Autocad,pro/e等軟件分析運(yùn)動(dòng)規(guī)律和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),這種利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和分析的方法,可以應(yīng)用于其它類(lèi)型甘蔗打結(jié)器裝置設(shè)備的設(shè)計(jì)和分析中。關(guān)鍵詞:甘蔗打結(jié)器裝置 ,傳動(dòng)系統(tǒng),結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)AbstractAs the demand for food diversification, personalization, automatic powder food machine applications more generally. Most of the current China-made equipment is to copy。Simple import of imitation products, the automatic food machine for powder-depth study of key components, the basic principles, structure, movement, functional analysis, to provide a simple and reliable structure, convenient operation, high degree of automation with a wide range of food machines is necessary. Based on the analysis of powder food machine automatic food processes and the use of the requirements on the basis of the key components of the theoretical analysis, a practical, simple, reliable and versatile drive system, a single package for the bag to expand the size and output of long adjustable structure; for delivery of the film structure, the structure of closed traction, closed-end structure, such as cutting off key parts of the design principles, structural features, such as doing a more detailed study and design; This paper analyzes the law of the Kinematics , optimizing the structure and put forward feasible to meet the food process; a key component of a complete design method, designed to meet the market demand,Promoting innovation. In this paper, using the autocad, pro/e, such as movement of software analysis and structural design, such as the use of computer-aided design and analysis methods can be applied to other types of food equipment design and analysis.Key Words: automatic food machine, technology transmission, structure designing, CAD目 錄摘 要IIAbstractIII目 錄IV第1章 緒 論11.1甘蔗打結(jié)器裝置的應(yīng)用及適用范圍11.2甘蔗打結(jié)器裝置的國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況11.3 甘蔗打結(jié)器裝置研究開(kāi)發(fā)的意義4第2章 甘蔗打結(jié)機(jī)總體設(shè)計(jì)方案52.1課題研究?jī)?nèi)容52.1 甘蔗打結(jié)器的動(dòng)力選擇52.2 甘蔗打結(jié)器的驅(qū)動(dòng)方式52.3 甘蔗打結(jié)器的動(dòng)力性能比較62.4 甘蔗打結(jié)器動(dòng)力的計(jì)算與選擇72.2 課題的研究要求7第3章 甘蔗打結(jié)器收集裝置設(shè)計(jì)9第3章 甘蔗打結(jié)器傳輸裝置9同步帶的概述9同步帶介紹95同步帶分類(lèi)10同步帶傳動(dòng)計(jì)算10同步帶計(jì)算選型10同步帶的主要參數(shù)(結(jié)構(gòu)部分)13同步帶的設(shè)計(jì)15同步帶輪的設(shè)計(jì)15第3章 夾緊裝置設(shè)計(jì)16第3章 定量裝置設(shè)計(jì)16第3章 甘蔗打結(jié)器傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)163.3傳動(dòng)方案的確定164.1裝置間歇比的分配174.1.1 不完全齒輪機(jī)構(gòu)174.1.2 凸輪式間歇機(jī)構(gòu)184.1.3切斷裝置間歇比的分配184.2 不完全齒輪機(jī)構(gòu)副設(shè)計(jì)194.2.1 基本型式與嚙合特性194.2.2設(shè)計(jì)參數(shù)的計(jì)算214.2.3不完全齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算公式及工作圖27第4章 機(jī)架的設(shè)計(jì)324.1對(duì)機(jī)架結(jié)構(gòu)的基本要求324.2 機(jī)架的結(jié)構(gòu)334.2橫梁設(shè)計(jì)344.3 機(jī)架的基本尺寸的確定364.4 架子材料的選擇確定364.3 主要梁的強(qiáng)度校核37總結(jié)與展望39參考文獻(xiàn)40致 謝41第1章 緒 論1.1甘蔗打結(jié)器裝置的應(yīng)用及適用范圍現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)生活中,絕大多數(shù)產(chǎn)品都需要經(jīng)過(guò)機(jī)械加工來(lái)提高產(chǎn)品的生產(chǎn)率。而有些產(chǎn)品的包裝要借助包裝技術(shù)及裝備。所以包裝設(shè)備在包裝過(guò)程中是不可或缺的工藝手段。甘蔗打結(jié)器裝置是包裝設(shè)備中較為重要的一種機(jī)械設(shè)備形式,可廣泛應(yīng)用于一般塊狀食品的包裝,尤其適用于大批量的轉(zhuǎn)移、稱(chēng)重、封口 、碼放等過(guò)程。利用小型自動(dòng)包裝機(jī)械包裝是提高裝袋速度,減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度的有效方法。1.甘蔗打結(jié)機(jī)械的發(fā)展簡(jiǎn)史1.1甘蔗打結(jié)機(jī)械的初級(jí)階段中國(guó)、新幾內(nèi)亞、印度、東南亞是世界甘蔗主要發(fā)源地。早在公元前4世紀(jì),我國(guó)就有種植甘蔗及甘蔗制糖的歷史。然而,兩千多年來(lái),甘蔗的收獲仍然保持著手工作業(yè),直到十九世紀(jì)80年代才開(kāi)始甘蔗打結(jié)機(jī)械的研制,1890年John Rowland 設(shè)計(jì)制造了世界上第一臺(tái)甘蔗打結(jié)機(jī)1,才開(kāi)始了甘蔗從手工作業(yè)到機(jī)械作業(yè)的轉(zhuǎn)變。十九世紀(jì)90年代到二十世紀(jì)初這一時(shí)期的甘蔗打結(jié)機(jī)械主要用馬匹作動(dòng)力,割后處理仍然保持著完全的手工作業(yè),工作效率僅是人工操作工效的23倍。1.2以拖拉機(jī)為動(dòng)力的階段拖拉機(jī)的出現(xiàn)推動(dòng)了甘蔗打結(jié)機(jī)械的發(fā)展。1928年Cliff Rowland成功地設(shè)計(jì)制造了以拖拉機(jī)為動(dòng)力的整稈式收割機(jī),1932年又成功地研制了世界上第一臺(tái)切段式收割機(jī)1。二十世紀(jì)4050年代,收割機(jī)的設(shè)計(jì)充分利用拖拉機(jī)動(dòng)力,基本上結(jié)束了以馬匹作為主要?jiǎng)恿Φ臍v史。1.3甘蔗打結(jié)機(jī)的縱深發(fā)展階段二十世紀(jì)4070年代間是整稈式收割機(jī)發(fā)展較為完善的時(shí)期,同時(shí)割后處理技術(shù)也有了很大發(fā)展,RayVenton設(shè)計(jì)的收割機(jī)是60年代的成功之作。1963年,Toft兄弟將螺旋技術(shù)應(yīng)用于甘蔗打結(jié)機(jī),設(shè)計(jì)了同時(shí)適用于直立與倒伏的甘蔗打結(jié)機(jī),成為甘蔗收獲技術(shù)發(fā)展史上的里程碑1。70年代后期,切段式收割機(jī)得到了很大發(fā)展。同時(shí),在不同地區(qū),整稈式收割機(jī)也得到了進(jìn)一步發(fā)展?,F(xiàn)在的收割機(jī)不僅適用于直立或倒伏的甘蔗收獲,也適用于焚燒的或青稈甘蔗收獲。隨著配備功率的增大,機(jī)械工作效率得到較大提高。2.國(guó)內(nèi)外甘蔗打結(jié)機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀2.1 國(guó)內(nèi)甘蔗打結(jié)機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀目前,我國(guó)的甘蔗種植面積100多萬(wàn)ha,但在全國(guó)范圍內(nèi),甘蔗打結(jié)機(jī)還沒(méi)有得到廣泛的應(yīng)用,收割機(jī)的實(shí)際應(yīng)用在國(guó)內(nèi)還是一片空白,仍處于單樣機(jī)的研制狀態(tài),發(fā)展較為緩慢。我國(guó)從20世紀(jì)70年代開(kāi)始研制甘蔗打結(jié)機(jī),大多數(shù)收割機(jī)是以仿照國(guó)外大型收割機(jī)為主,并沿用傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行開(kāi)發(fā),研制的機(jī)型主要分為兩種型式:切段式甘蔗聯(lián)合收割機(jī)和整稈式甘蔗打結(jié)機(jī)。切段式甘蔗聯(lián)合收割機(jī)是仿照國(guó)外大型甘蔗聯(lián)合收割機(jī)改進(jìn)而成。通過(guò)改造中馬力輪式拖拉機(jī)的輪系,抬高拖拉機(jī)的離地間隙,以適應(yīng)甘蔗壟作和原料蔗輸送。割臺(tái)懸掛于拖拉機(jī)尾部,以拖拉機(jī)后退方向?yàn)槭崭钋斑M(jìn)方向,可一次性完成切梢、扶倒、切割、喂入、切段、輸送、清選、裝載等工序2。代表機(jī)型是廣西農(nóng)機(jī)研究所研制的4GZ140型自走切段式甘蔗打結(jié)機(jī),生產(chǎn)率高達(dá)25噸/小時(shí),含雜率和損失率分別控制在10%和7%之內(nèi),宿根破頭率在20%之內(nèi)。由于切段原料蔗不受糖廠歡迎,該類(lèi)機(jī)型沒(méi)有得到推廣應(yīng)用。整稈式甘蔗打結(jié)機(jī)從割臺(tái)形式看,主要有臥式整稈和立式整稈兩種;從懸掛形式看主要有側(cè)掛式、腹掛式和肩背式三種;從收獲方式看分為聯(lián)合式和分段式整稈收獲兩種3。聯(lián)合式整稈甘蔗打結(jié)機(jī)可一次性完成:切梢、扶倒、切割、輸送、清選、剝?nèi)~等工序。代表機(jī)型為廣西農(nóng)機(jī)研究院研制的以中馬力輪式拖拉機(jī)作底盤(pán)的KALTOR80型甘蔗聯(lián)合收割機(jī)。分段式整稈收割機(jī)可一次性完成扶倒、切割輸送、鋪放(或打捆)等工序。這類(lèi)機(jī)型有自走底盤(pán)式、側(cè)掛大中馬力輪式拖拉機(jī)式和利用手扶拖拉機(jī)底盤(pán)式等型式,代表機(jī)型有廣東農(nóng)機(jī)所研制的4GZ35型側(cè)掛式甘蔗打結(jié)機(jī)、華南農(nóng)大研制的側(cè)掛式甘蔗打結(jié)機(jī)和自走底盤(pán)式甘蔗打結(jié)機(jī)、仙游縣農(nóng)機(jī)廠研制的配套手拖的4GZ12型甘蔗打結(jié)機(jī)。各種機(jī)形的發(fā)展仍然滯留在八十年代的形式上,適應(yīng)性、可靠性有待提高,正在開(kāi)發(fā)試驗(yàn)改進(jìn)中。由于技術(shù)上的因素,目前均沒(méi)有大量推廣使用。2.2國(guó)外甘蔗打結(jié)機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀在國(guó)外,甘蔗收獲技術(shù)發(fā)展比較迅速,甘蔗打結(jié)機(jī)的發(fā)展也呈現(xiàn)出了各自不同的特點(diǎn)。國(guó)外甘蔗打結(jié)機(jī)主要有兩種型式:一種為切段式甘蔗打結(jié)機(jī),一種為整稈式甘蔗打結(jié)機(jī)(配套剝?nèi)~機(jī))。大型切段式甘蔗聯(lián)合收割機(jī)是甘蔗收獲機(jī)械技術(shù)發(fā)展的主要方向。目前,在巴西、澳大利亞、古巴等產(chǎn)糖發(fā)達(dá)國(guó)家,由于土地資源十分豐富,甘蔗連片種植面積大,田園平整,便于機(jī)械化作業(yè)。同時(shí),糖廠制糖工藝接受切段式原料蔗,大型切段式甘蔗聯(lián)合收割機(jī)得到了廣泛應(yīng)用,在澳大利亞完全有取代整稈式收割機(jī)的趨勢(shì)。這些大型甘蔗聯(lián)合收割機(jī)作業(yè)時(shí)能夠一次性完成:扶倒、切梢、收割、切段、清選、裝載、蔗葉切碎還田等工序,代表機(jī)型為澳大利亞TOFT系列,24小時(shí)生產(chǎn)率達(dá)到400900噸。小型甘蔗聯(lián)合收割機(jī)代表機(jī)型有日本久保田公司生產(chǎn)的UT70K型、松元機(jī)工株式會(huì)社生產(chǎn)的MCH15型等。這些機(jī)型功率較小,每小時(shí)生產(chǎn)率為3噸。整稈式甘蔗打結(jié)機(jī)適于丘陵地區(qū)小田塊蔗田作業(yè),在世界主產(chǎn)糖國(guó)應(yīng)用范圍不是很廣泛,目前,在日本、菲律賓、印度尼西亞等國(guó)應(yīng)用,只實(shí)現(xiàn)甘蔗的割倒、鋪放等工序。該類(lèi)機(jī)型較小、輕便、靈活,其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是:以手扶拖拉機(jī)底盤(pán)為動(dòng)力和行走裝置,安裝有地面仿型裝置,割臺(tái)可調(diào)程度高等。代表機(jī)型有日本文明農(nóng)機(jī)株式會(huì)社生產(chǎn)的NB11型小型甘蔗打結(jié)機(jī)和HC-50型履帶自走切斷式甘蔗聯(lián)合收割機(jī)。前一種收割機(jī)即國(guó)內(nèi)的割鋪機(jī),設(shè)計(jì)形式新穎,操作技術(shù)較低,價(jià)格相對(duì)較低,普遍使用于以家庭為單位的農(nóng)戶。后一種甘蔗打結(jié)機(jī)尾部配有特殊的袋式收集裝置,易于在島嶼或小塊土地上作業(yè).行走系統(tǒng)采用液壓驅(qū)動(dòng),工作系統(tǒng)采用液壓機(jī)械相結(jié)合以液壓驅(qū)動(dòng)為主。與澳大利亞現(xiàn)行的全液壓驅(qū)動(dòng)甘蔗打結(jié)機(jī)械相比,在收割技術(shù)和整機(jī)工作的可靠性上還存在著一定的差距。3.國(guó)內(nèi)甘蔗打結(jié)機(jī)存在的技術(shù)問(wèn)題雖然國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)了不少機(jī)型,目前研發(fā)的熱度也正在高漲,但是適合生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用的成熟、穩(wěn)定機(jī)型基本上還沒(méi)有,甘蔗打結(jié)機(jī)的實(shí)際應(yīng)用還是一片空白,現(xiàn)有機(jī)型主要存在以下問(wèn)題。3.1宿根破頭率問(wèn)題甘蔗是宿根性作物,宿根的好壞直接影響著下一季的發(fā)芽率,進(jìn)而影響甘蔗的產(chǎn)量。當(dāng)然,影響宿根發(fā)芽的因素很多,除了砍伐的時(shí)間、天氣、管理等因素外,收割機(jī)切割器的切割質(zhì)量也是重要因素之一。宿根的破頭率是衡量切割器工作性能的一個(gè)指標(biāo)。切割器離地高度、工作因素(前進(jìn)速度、刀盤(pán)轉(zhuǎn)速)、結(jié)構(gòu)因素(刀片刃角、刀片切割角、刀片數(shù)目、刀盤(pán)傾角)直接影響切割器的工作性能,從而影響著宿根破頭率的大小。目前國(guó)內(nèi)外研制的甘蔗切割器的切割破頭率雖然控制在20以下,但還尚未達(dá)到理想的結(jié)果,其主要原因是切割器的設(shè)計(jì)參數(shù)及工作參數(shù)僅停留在試驗(yàn)摸索階段,還尚未建立其較完善的設(shè)計(jì)理論根據(jù)。同時(shí),有些機(jī)型的切割器工作時(shí)是定參數(shù)工作,使得收割機(jī)在崎嶇不平的地面上工作時(shí),不能隨時(shí)對(duì)切割器進(jìn)行調(diào)整;有些機(jī)型的切割器在作業(yè)過(guò)程中工作參數(shù)雖然可調(diào),但不能隨工作環(huán)境的變化靈活而準(zhǔn)確地調(diào)整切割器的工作參數(shù)。因此,目前所研制的甘蔗打結(jié)機(jī)切割器在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上還有待于進(jìn)一步改善。3.2含雜率問(wèn)題含雜率既是影響甘蔗產(chǎn)糖量的因素,又是衡量甘蔗打結(jié)機(jī)工作性能的重要指標(biāo)之一。收割機(jī)剝?nèi)~機(jī)構(gòu)工作性能的好壞直接影響著機(jī)收甘蔗含雜率的大小。目前國(guó)內(nèi)切段式甘蔗聯(lián)合收割機(jī)收獲的甘蔗含雜率一般為10左右,國(guó)外切段式甘蔗聯(lián)合收割機(jī)收獲的甘蔗含雜率一般為5左右,而國(guó)內(nèi)糖廠對(duì)甘蔗含雜率有較嚴(yán)格的要求,因此剝?nèi)~機(jī)構(gòu)在剝?nèi)~技術(shù)及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上仍有待改進(jìn)。3.3工作可靠性問(wèn)題甘蔗收獲是一個(gè)系統(tǒng)的機(jī)械作業(yè)過(guò)程,是一個(gè)各環(huán)節(jié)協(xié)同作業(yè)的田間機(jī)器系統(tǒng)。由于甘蔗收割后處理工序的特殊性,以至于在單機(jī)的研制及使用過(guò)程中暴露了許多問(wèn)題。其中最為嚴(yán)重的問(wèn)題就是收割機(jī)的工作可靠性問(wèn)題,如鏈?zhǔn)交驇絺鲃?dòng)機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)部件、控制系統(tǒng)等在工作過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)異常現(xiàn)象。雖然目前所研制的較為先進(jìn)的甘蔗打結(jié)機(jī)采用了液壓技術(shù),實(shí)現(xiàn)了無(wú)級(jí)變速和液壓控制,但作業(yè)過(guò)程中的可靠性問(wèn)題仍未得到令人滿意的結(jié)果。另外,切割器刀片、剝?nèi)~元件等其它零部件的使用壽命較低,也是影響整機(jī)工作可靠性的原因之一。4.甘蔗打結(jié)機(jī)的發(fā)展前景展望4.4.1 創(chuàng)新甘蔗打結(jié)機(jī)的變量作業(yè)技術(shù)目前國(guó)內(nèi)外所研制的甘蔗打結(jié)機(jī)無(wú)論是切割機(jī)構(gòu)還是剝?nèi)~機(jī)構(gòu),在作業(yè)過(guò)程中大部分采用的是定量作業(yè)技術(shù)。雖然有些先進(jìn)收割機(jī)的切割機(jī)構(gòu)在作業(yè)過(guò)程中可根據(jù)作業(yè)環(huán)境人為調(diào)節(jié)工作參數(shù),但仍未解決上述所存在的問(wèn)題。就剝?nèi)~機(jī)構(gòu)而言,定量作業(yè)不僅使?jié)L筒刷壽命降低,且在工作過(guò)程中功率消耗大,生產(chǎn)率相對(duì)較低,因而不能實(shí)現(xiàn)節(jié)本增效的農(nóng)作要求。隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要求的提高,甘蔗打結(jié)機(jī)的定量作業(yè)技術(shù)已經(jīng)不再適應(yīng)農(nóng)作的要求,創(chuàng)新甘蔗打結(jié)機(jī)的變量作業(yè)技術(shù)已經(jīng)成為甘蔗打結(jié)機(jī)發(fā)展的趨勢(shì)。變量作業(yè)技術(shù)是電子信息科技發(fā)展的產(chǎn)物。就甘蔗打結(jié)機(jī)而言,是利用信息技術(shù)(如傳感技術(shù))采集收割機(jī)在作業(yè)過(guò)程的地表形狀、甘蔗的形狀等外部環(huán)境信息,通過(guò)專(zhuān)家分析系統(tǒng)及時(shí)調(diào)整切割機(jī)構(gòu)、剝?nèi)~機(jī)構(gòu)等工作參數(shù),實(shí)現(xiàn)甘蔗打結(jié)機(jī)的變量作業(yè)。實(shí)現(xiàn)定量作業(yè)到變量作業(yè)的轉(zhuǎn)變,需要依靠先進(jìn)的農(nóng)用智能信息技術(shù)裝備的支持。可以想象,隨著信息技術(shù)向農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的滲透和工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展,智能型的甘蔗打結(jié)機(jī)在不久的將來(lái)將被利用到甘蔗收割的作業(yè)之中。4.4.2向高經(jīng)濟(jì)效益的收割機(jī)型發(fā)展目前,國(guó)外大中型甘蔗打結(jié)機(jī)每臺(tái)價(jià)格為180230萬(wàn)元人民幣,國(guó)產(chǎn)收割機(jī)預(yù)期價(jià)格為7080萬(wàn)元人民幣,中型機(jī)每臺(tái)約為20萬(wàn)元人民幣??梢?jiàn)收割機(jī)的價(jià)格相對(duì)蔗農(nóng)的收入水平懸殊較大,為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)甘蔗打結(jié)機(jī)的機(jī)械化,還需要在降低收割機(jī)的制造成本上進(jìn)行研究。因此,在收割機(jī)的研制過(guò)程中不僅要提高其性能,還要利用先進(jìn)工藝、先進(jìn)技術(shù)和材料降低制造成本,從而實(shí)現(xiàn)甘蔗打結(jié)機(jī)械化。在注重甘蔗打結(jié)機(jī)經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí),發(fā)展高社會(huì)效益的收割機(jī)已成為社會(huì)發(fā)展的需要??傊?,高經(jīng)濟(jì)效益和高社會(huì)效益的甘蔗打結(jié)機(jī)必將成為未來(lái)發(fā)展的主流。4.4.3 向符合國(guó)情的甘蔗打結(jié)機(jī)方向發(fā)展由于各國(guó)農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)和種植模式不同,發(fā)展符合各自國(guó)情的甘蔗打結(jié)機(jī)已經(jīng)是各國(guó)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)走向全程機(jī)械化發(fā)展的要求。日本、泰國(guó)、菲律賓等亞洲一些國(guó)家與我國(guó)的種植規(guī)模有很大的相似之處,都是小規(guī)模小經(jīng)營(yíng)方式的甘蔗種植模式。而澳大利亞、美國(guó)等一些歐美國(guó)家的甘蔗種植規(guī)模需要的是大型聯(lián)合收割機(jī),因此,這些國(guó)家的甘蔗研制開(kāi)發(fā)部門(mén)都將重點(diǎn)聚集在大型聯(lián)合收割機(jī)的研制開(kāi)發(fā)上。目前我國(guó)的甘蔗種植大多集中在云南、海南、福建、廣東及廣西等地4。為適應(yīng)國(guó)情的要求,適應(yīng)市場(chǎng)的需要研究符合中國(guó)國(guó)情的甘蔗打結(jié)機(jī)具有重要的意義,多樣型的甘蔗打結(jié)機(jī)也必將出現(xiàn)在未來(lái)的農(nóng)機(jī)市場(chǎng)上。第2章 甘蔗打結(jié)機(jī)總體設(shè)計(jì)方案2.1課題研究?jī)?nèi)容甘蔗打結(jié)器是食品加工業(yè)常用的一種設(shè)備,它主要用于甘蔗的整體打包整形。機(jī)械系統(tǒng)通常是由原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置、工作機(jī)和控制操縱部件及其它輔助部件組成。工作機(jī)是機(jī)械系統(tǒng)中的執(zhí)行部分,原動(dòng)機(jī)是機(jī)械系統(tǒng)的中的驅(qū)動(dòng)部分,傳動(dòng)裝置則是把原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)有機(jī)地聯(lián)系起來(lái),實(shí)現(xiàn)能量傳遞和運(yùn)動(dòng)形式轉(zhuǎn)換不可缺少的部分,而其中原動(dòng)機(jī)在機(jī)械系統(tǒng)中所起的作用是:(1)把自然界的能源變成機(jī)械能;(2)把發(fā)電機(jī)等變能機(jī)所產(chǎn)生的各種形態(tài)的能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。2.1 甘蔗打結(jié)器的動(dòng)力選擇常用原動(dòng)機(jī)有以下三種運(yùn)動(dòng)形式,具體見(jiàn)表2-1:表2-1 原動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)形式運(yùn)動(dòng)形式實(shí)例連續(xù)運(yùn)動(dòng)柴油機(jī)、液壓馬達(dá)、氣壓馬達(dá)、柴油機(jī)、汽油機(jī)往復(fù)運(yùn)動(dòng)直線柴油機(jī)、汽缸、液壓缸往復(fù)擺動(dòng)擺動(dòng)油缸、擺動(dòng)汽缸2.2 甘蔗打結(jié)器的驅(qū)動(dòng)方式由一臺(tái)原動(dòng)機(jī)通過(guò)傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作,叫做單機(jī)集中驅(qū)動(dòng)。而多機(jī)分別驅(qū)動(dòng)自然而然是用多臺(tái)原動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作。兩種驅(qū)動(dòng)方式中,單機(jī)集中驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)裝置復(fù)雜,操作麻煩,功率大,但價(jià)格便宜。而多機(jī)分別驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)裝置簡(jiǎn)單,柴油機(jī)功率小,但成本比較高。1)必須考慮到工作機(jī)對(duì)原動(dòng)機(jī)所提出的起動(dòng)、過(guò)載、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性等方面的要求;2)必須考慮到其經(jīng)濟(jì)效益及其成本,這也是非常重要的一項(xiàng)。3)必須考慮到現(xiàn)場(chǎng)能源的供應(yīng)情況及工作環(huán)境因素;4)必須考慮原動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性與工作機(jī)的匹配情況;5)必須考慮到維修是否方便,操作是否簡(jiǎn)單,工作是否可靠;2.3 甘蔗打結(jié)器的動(dòng)力性能比較表2-2 原動(dòng)機(jī)性能比較類(lèi)別柴油機(jī)氣缸馬達(dá)液壓馬達(dá)柴油機(jī)尺寸較大較小較小較大功率及取范圍功率大;0.31000KW,范圍廣功率比柴油機(jī)大;一般在2.2KW以下,尤其適用于0.75KW以下的高速傳動(dòng)功率最大;受實(shí)際油壓和馬達(dá)尺寸的限制功率大;538000KW重量大比柴油機(jī)大最大大輸出剛度硬軟較硬較硬運(yùn)行溫度控制溫度應(yīng)低于許應(yīng)值排氣時(shí)空氣膨脹,噪聲較大,排氣處應(yīng)安裝消聲器對(duì)油箱進(jìn)行風(fēng)冷或水冷調(diào)整方法和性能直流柴油機(jī)用改變電樞電阻、電壓或改變磁通的方法;交流柴油機(jī)用變頻、變極或變轉(zhuǎn)差率的方法用氣閥控制,簡(jiǎn)單,迅速,但不夠精確通過(guò)閥或泵控制改變流量,調(diào)速范圍大較難噪聲小較大較大較大維護(hù)要求較少少較多較多初始成本低較高高高運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用最低最高高高應(yīng)用很廣,需要?jiǎng)恿﹄娫葱」β矢咚賵?chǎng)合較廣很廣,如各種車(chē)輛,船舶、農(nóng)用機(jī)械、工程機(jī)械和壓縮機(jī)等等2.4 甘蔗打結(jié)器動(dòng)力的計(jì)算與選擇考慮到甘蔗打結(jié)器的現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境及工作需求,甘蔗打結(jié)器的起動(dòng)力矩和調(diào)速范圍等要求,我選擇柴油機(jī)作為其原動(dòng)機(jī)。由于生產(chǎn)機(jī)械裝置及工作機(jī)所處的工作環(huán)境各不相同,柴油機(jī)的 工作環(huán)境也自然而然就各不一樣。在絕大多數(shù)情況下,柴油機(jī)工作的周?chē)髿庵杏胁煌至康幕覊m和水分,有的處于潮濕之處甚至水下工作,有的周?chē)懈g性氣體甚至爆炸物,為了保證柴油機(jī)能在不同的工作環(huán)境中順利地安全運(yùn)行,柴油機(jī)的外殼也就有多種型式,其型式有:開(kāi)啟式、防護(hù)式、封閉式、防爆式。動(dòng)力計(jì)算主要看輸送機(jī)構(gòu)和夾緊機(jī)構(gòu),由于機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜,只能進(jìn)行簡(jiǎn)化處理輸送機(jī)構(gòu)功率設(shè)計(jì) 由已知運(yùn)輸帶上工作拉力F=2.2kN,運(yùn)輸帶工作速度v=1.1m/s得Pw=1.1X2.2=2.42kW。夾緊機(jī)構(gòu)功率設(shè)計(jì) 根據(jù)估算夾緊力F=1 kN, v=0.5 m/s Pw=0.5 kW其他機(jī)構(gòu)運(yùn)行需要的功率很少,這樣粗略估算總共P小于10KW品牌:常柴型號(hào): S195分類(lèi):?jiǎn)胃撞裼蜋C(jī)配套功率:10.6KW/2200r/min4.1 傳動(dòng)方案的分析和擬定 本設(shè)計(jì)的卷筒機(jī)卷板時(shí)所需的大功率是由一個(gè)主電機(jī)通過(guò)減速器傳遞給個(gè)下輥來(lái)獲得的,為了避免兩下輥發(fā)生干涉,故減速器采用對(duì)稱(chēng)式結(jié)構(gòu)。又因減速器轉(zhuǎn)速較高,而減速器輸也軸轉(zhuǎn)速較低,故總傳動(dòng)比較大??紤]到經(jīng)濟(jì)性,故采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、展開(kāi)式的減速器。傳動(dòng)方案如圖4.1:圖4.1 減速器結(jié)構(gòu)圖4.2 減速器傳動(dòng)裝置總的傳動(dòng)比和各級(jí)傳動(dòng)比的分配4.2.1 總的傳動(dòng)比 ni=2200r/min 由于該機(jī)構(gòu)輸出的轉(zhuǎn)速不能太高,粗略估計(jì)在10r/min由于減速器可以直接從市場(chǎng)上購(gòu)買(mǎi),減速器設(shè)計(jì)不是本課題的重點(diǎn),故在此只做選型設(shè)計(jì)4.2.2減速器的選型參考網(wǎng)站http:/www.tx1983.com/ProductShow3_2.html選擇型號(hào)為ZQ-400+100型-VIII 傳動(dòng)比 265.72.2 課題的研究要求(1)該裝置擬采用一套不完全齒輪機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的間歇運(yùn)動(dòng)。(2)對(duì)不完全齒輪等主要零部件進(jìn)行相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與校驗(yàn);(3)繪制總裝圖和主要零件圖;(4)撰寫(xiě)10000字以上的設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份。要求,把從剝?nèi)~機(jī)出來(lái)的甘蔗收集好,并打結(jié)成捆,每捆直徑160MM。每分鐘一捆。頭尾同時(shí)打兩個(gè)結(jié)。要有機(jī)架,收集裝置,傳輸裝置,定量裝置,夾緊裝置,傳動(dòng)裝置,并用給定的打結(jié)裝置組成。用柴油機(jī)作為動(dòng)力(并設(shè)計(jì)好變速器),并安排好各各裝置的時(shí)序分配問(wèn)題。整個(gè)打結(jié)機(jī)的高度為1M。要求有UG總裝模型,及各個(gè)零件的UG模型和主要零件的CAD圖。和設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。第3章 甘蔗打結(jié)器收集裝置設(shè)計(jì)加入WTO,我國(guó)蔗糖業(yè)面臨著原糖進(jìn)口配額和關(guān)稅變化的沖擊,市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)十分激烈。我國(guó)目前蔗糖生產(chǎn)成本過(guò)高,糖價(jià)在國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中沒(méi)有優(yōu)勢(shì)。因此,提高甘蔗生產(chǎn)技術(shù)水平是亟待解決的問(wèn)題,因此實(shí)現(xiàn)甘蔗生產(chǎn)全程機(jī)械化顯的尤為重要。但是由于我國(guó)地域?qū)拸V,土壤條件和生態(tài)環(huán)境都不盡相同,各地出產(chǎn)的甘蔗無(wú)論在產(chǎn)量還是在外觀上都不盡相同,給甘蔗收獲機(jī)械的研制和推廣帶來(lái)了很大的難度,所以甘蔗收獲機(jī)械技術(shù)一直未得到廣泛應(yīng)用,已成為制約甘蔗生產(chǎn)全程機(jī)械化的瓶頸。利用V型漏斗形狀的結(jié)構(gòu),采用8mm厚度的Q235鋼板焊接成型。第3章 甘蔗打結(jié)器傳輸裝置同步帶的概述同步帶介紹同步帶是綜合了帶傳動(dòng)、鏈條傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)而發(fā)展起來(lái)的新塑傳動(dòng)帶。它由帶齒形的一工作面與齒形帶輪的齒槽嚙合進(jìn)行傳動(dòng),其強(qiáng)力層是由拉伸強(qiáng)度高、伸長(zhǎng)小的纖維材料或金屬材料組成,以使同步帶在傳動(dòng)過(guò)程中節(jié)線長(zhǎng)度基本保持不變,帶與帶輪之間在傳動(dòng)過(guò)程中投有滑動(dòng),從而保證主、從動(dòng)輪間呈無(wú)滑差的間步傳動(dòng)。同步帶傳動(dòng)(見(jiàn)圖3-1)時(shí),傳動(dòng)比準(zhǔn)確,對(duì)軸作用力小,結(jié)構(gòu)緊湊,耐油,耐磨性好,抗老化性能好,一般使用溫度-2080,v50m/s,P300kw,i1;當(dāng)小數(shù)=整數(shù)時(shí),()時(shí) (4-2-11)主動(dòng)輪過(guò)E點(diǎn)的向徑之間的夾角, (4-2-12)向徑OE與首齒中線Ms之間的夾角 (4-2-13)主動(dòng)輪過(guò)E點(diǎn)的壓力角, (4-2-14)第二種情況:始嚙點(diǎn)E與B點(diǎn)重合,或落在BP段上(圖4-2-28);即時(shí),當(dāng)嚙合點(diǎn)由E移動(dòng)到節(jié)P,主、從動(dòng)輪漸開(kāi)線輪廓在分度圓上對(duì)應(yīng)的二點(diǎn)M、N都移到節(jié)點(diǎn)P。因此從動(dòng)輪轉(zhuǎn)過(guò)角,主動(dòng)輪轉(zhuǎn)角 (4-2-15)圖4-2-28鎖止凸弧起T的確定:即確定通過(guò)T點(diǎn)的向徑OT與末齒中線OMm之間夾角Q,(圖4-2-26)。 (4-2-16)式中在終齒點(diǎn)嚙合時(shí),主動(dòng)輪上向徑OT與OF間的夾角, (4-2-17)主動(dòng)輪上頂圓齒厚
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甘蔗
打結(jié)
設(shè)計(jì)
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甘蔗打結(jié)機(jī)的設(shè)計(jì),甘蔗,打結(jié),設(shè)計(jì)
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