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甜菜起拔機(jī)的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 王欽峰 學(xué) 號 8031212210 所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院 專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動化 班 級 16 2 指導(dǎo)老師 李傳峰 日 期 2016 05 塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院制 16 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 前言 我國甜菜收獲方式主要以人工為主 機(jī)械為輔 用工量大 成本高 產(chǎn)量低 效益差 這些制約了 國內(nèi)甜菜業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化的發(fā)展 因此無論從成本 經(jīng)濟(jì)效益或從不誤農(nóng)時解決秋收勞力緊張及甜 菜收獲質(zhì)量 提高農(nóng)工生產(chǎn)甜菜積極性等方面來說 甜菜收獲機(jī)械化都是迫切需要解決的問題 目 前 甜菜機(jī)械化收獲方法分為聯(lián)合收獲 兩段法 三段法 聯(lián)合收獲是用一臺機(jī)器或機(jī)組在一次 作業(yè)過程中 完成甜菜收獲過程的各主要作業(yè)工序 生產(chǎn)率高 勞動強(qiáng)度低 但機(jī)器結(jié)構(gòu)復(fù)雜 成 本高 使用水平要求高 只在大面積收獲時 才能收到經(jīng)濟(jì)效果 二段法 三段法收獲 機(jī)具結(jié)構(gòu)簡 單 成本低 且勞動強(qiáng)度不大 生產(chǎn)率也很高 在不完全配套的情況下分段收獲機(jī)具可以單獨(dú)使用 完成甜菜收獲過程中相應(yīng)的作業(yè)工序 我所設(shè)計(jì)的甜菜收獲機(jī)是用于分段收獲的配套機(jī)具之一 主 要用于挖掘收獲經(jīng)切纓機(jī)切削清理過葉纓的甜菜 該機(jī)用于甜菜兩段式收獲工藝 一次性完成甜菜 挖掘 將挖掘出的甜菜塊根初步清理后集成堆堆放 以便于人工進(jìn)行輔助清理 本次設(shè)計(jì)主要的機(jī) 構(gòu)有挖掘裝置 清理輸送裝置和傳動裝置 清楚的反映了收獲機(jī)結(jié)構(gòu)部件之間的工作關(guān)系和整機(jī) 的工作原理 關(guān)鍵詞 甜菜 收獲機(jī)械 目 錄 1 緒論 1 1 1 甜菜莖葉的利用 1 1 2 菜根的利用 1 1 3 甜菜機(jī)械收獲現(xiàn)狀 2 1 4 塊根挖掘收獲機(jī) 2 1 5 課題研究目的及意義 3 2 設(shè)計(jì)方案的選擇 4 2 1 甜菜收獲的農(nóng)業(yè)技術(shù)要求 4 2 2 設(shè)計(jì)可行性分析 4 2 3 整機(jī)結(jié)構(gòu)方案的確定 5 2 4 甜菜起拔機(jī)整體結(jié)構(gòu) 6 3 傳動裝置的設(shè)計(jì) 6 3 1 傳動方案的設(shè)定 6 3 2 直齒圓錐齒輪的傳動設(shè)計(jì)計(jì)算 6 3 3 錐齒輪的校核 7 3 4 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 9 3 5 軸的校核 10 3 6 軸承的選用 14 3 7 軸承的驗(yàn)算 14 3 8 鍵的選擇 14 4 主要零部件的設(shè)計(jì) 15 4 1 挖掘器的設(shè)計(jì)尺寸 15 4 2 集條輸送裝置的設(shè)計(jì) 16 4 3 機(jī)架的設(shè)計(jì) 17 總 結(jié) 19 致 謝 20 參考文獻(xiàn) 21 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 0 1 緒論 在我國 甜菜是除甘蔗之外的第2 大重要糖料作物 是我國北方地區(qū)制糖的主要原料來源 近年來 由于甜菜良種培育技術(shù)和先進(jìn)種植技術(shù)的推廣普及 我國甜菜單位面積產(chǎn)量有了較大提 高 如地區(qū)單產(chǎn)已在54 57 t hm 2 接近發(fā)達(dá)國家先進(jìn)水平 甜菜作為我國北方傳統(tǒng)的糖料作 物 種植面積和總產(chǎn)量都將會穩(wěn)定在一個適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi) 為發(fā)展甜菜生產(chǎn) 我國甜菜產(chǎn)業(yè)研究機(jī) 構(gòu)和甜菜產(chǎn)區(qū)的農(nóng)技部門對甜菜良種選育 栽培模式等現(xiàn)代技術(shù)進(jìn)行了大力推廣示范 已經(jīng)形成 了一套比較成熟的種植技術(shù)和完善的農(nóng)藝制度 有力地支撐了甜菜種植業(yè)的發(fā)展 相比之下 我 國甜菜生產(chǎn)全程機(jī)械化發(fā)展和機(jī)械裝備水平卻落后很多 尤其收獲環(huán)節(jié)的機(jī)械化問題更為突出 與當(dāng)前甜菜種植技術(shù)發(fā)展形勢極不適應(yīng) 我國甜菜產(chǎn)區(qū)的種植模式大致相同 普遍以采用地膜覆 蓋 直接播種的種植方式為主 也有采用育苗移栽方式的 但其成本較高 推廣應(yīng)用的比較少 1 黑龍江和內(nèi)蒙古東部地區(qū)以壟作為主 壟 行 距為500 600mm 定苗密度一般為6萬 9萬株 hm2 華北 西北和夏播地區(qū) 大部分采用溝播畦作 行距 450 500mm 定苗密度一般為7 5 萬 10 5萬株 hm 2 隨著優(yōu)良品種選育技術(shù) 種植技術(shù)的不斷進(jìn)步以及種植條件的日益改善 單位 面積產(chǎn)量的提高還有較大空間 種植甜菜的經(jīng)濟(jì)效益也將進(jìn)一步提高 2 1 1 甜菜莖葉的利用 甜菜的莖葉是理想的多汁綠色飼料 除含有牲畜所需的一般營養(yǎng)物質(zhì)外 還富含胡蘿卜素 能補(bǔ)充飼料中的甲種維生素之不足 增加其乳制品中甲種維生素的含量 其營養(yǎng)成分見表 14 2 甜菜莖葉還可以作為肥料還田 培肥地力 增加土壤中有機(jī)質(zhì)含量 1 2 菜根的利用 甜菜的塊根水分占 75 固形物占 25 固形物中蔗糖占 16 18 非糖物質(zhì)占 7 9 非糖物質(zhì)又分為可溶性和不溶性兩種 不溶性非糖主要是纖維素 半纖維素 原果膠 質(zhì)和蛋白質(zhì) 可溶性非糖又分為無機(jī)非糖和有機(jī)非糖 無機(jī)非糖主要是鉀 鈉 鎂等鹽類 有機(jī)非糖 可再分為含氮和無氮 無氮非糖有脂肪 果膠質(zhì) 還原糖和有機(jī)酸 含氮非糖又分為蛋白質(zhì)和非蛋 白質(zhì) 非蛋白非糖主要指甜菜堿 酰胺和氨基酸 甜菜制糖工業(yè)副產(chǎn)品主要是塊根內(nèi) 3 5 左右的 糖分和 7 5 左右的非糖物質(zhì)以及在加工過程中投入與排出的其它非糖物質(zhì) 果膠的生產(chǎn)及利用 甜菜中的纖維素和半纖維素由于不溶于水 故在浸糖過程中不移入糖汁中而留在廢粕內(nèi) 蛋白質(zhì) 灰分 皂素等大多也殘留在廢粕內(nèi) 唯獨(dú)果膠質(zhì)處于與纖維素化合狀態(tài) 在一定溫度和酸性或堿 性條件下 能水解成可溶性的水果膠質(zhì) 進(jìn)入糖汁后 成為影響清潔和結(jié)晶的有害物質(zhì) 因此在 制糖過程中 通過控制浸糖溫度 可使 90 以上的果膠留在甜菜粕中 從甜菜粕中提取果膠的工 藝較簡單 即將甜菜粕加溫 水解 再使果膠質(zhì)與廢渣分離便生產(chǎn)出初級果膠質(zhì) 初級果膠質(zhì)與 水泥 石膏爐灰渣混合 便可生產(chǎn)出泡沫硅酸鹽制品 達(dá)到建筑行業(yè)對保溫隔熱材料的技術(shù)要求 從而成本較低 該項(xiàng)技術(shù)工藝簡單 易于操作且有利于環(huán)保 前景很好 廢蜜的生產(chǎn)及二氧化碳 的利用 在制糖過程中所產(chǎn)生的低度糖蜜 不能再返回煮糖 此類糖蜜稱之為廢蜜 其產(chǎn)量為甜 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 菜加工量的 4 左右 一是生產(chǎn)發(fā)酵制品 凡是用淀粉作為原料所生產(chǎn)的發(fā)酵制品 絕大部分可以 用廢蜜制取 由于廢蜜價格低 產(chǎn)品產(chǎn)值高 經(jīng)濟(jì)效益好 因此目前我國的甜菜制糖廠均利用廢蜜 生產(chǎn)發(fā)酵制品 主要產(chǎn)品有 酒精 有機(jī)溶劑 如丙酮 丁醇和乙醇等 甘油 酵母 谷氨酸 味精 檸檬酸等 二是作飼料 由于廢蜜中含有糖分 多種維生素 氨基酸及一些微量元素 可用 做作牲畜飼料 如有增進(jìn)食欲 幫助消化 牛泌乳提高乳量 促進(jìn)新陳代謝和體質(zhì)發(fā)育等 3 1 3 甜菜機(jī)械收獲現(xiàn)狀 目前 我國還沒有專門用于甜菜種植的系列機(jī)械裝備 甜菜種植中的耕整地 鋪膜 播種及 中耕管理等生產(chǎn)環(huán)節(jié)使用的機(jī)械大部分與大田作物機(jī)械通用 或?qū)⑦@些機(jī)械稍加改進(jìn) 改裝后使 用 機(jī)械化水平雖然不高 但是整地 播種 中耕除草和植保等生產(chǎn)環(huán)節(jié)基本上沒有對甜菜的正 常生產(chǎn)形成制約性的影響 收獲環(huán)節(jié)則不然 由于機(jī)械化程度低 已經(jīng)嚴(yán)重影響到甜菜不能在最 佳收獲期內(nèi)及時收獲 對甜菜的增產(chǎn)增收構(gòu)成直接威脅 機(jī)械化收獲已然成為我國甜菜種植全程 機(jī)械化最落后最薄弱環(huán)節(jié) 我國甜菜收獲機(jī)械化水平落后局面的形成 并不是因?yàn)樘疝r(nóng)不想實(shí)現(xiàn)機(jī)械化收獲 而是渴望 早日實(shí)現(xiàn)收獲機(jī)械化 渴望在解決及時收獲和保障收獲質(zhì)量的同時 從繁重的體力勞動中解放出 來 我國甜菜收獲機(jī)械化水平落后最重要原因是國產(chǎn)收獲機(jī)械裝備落后 沒有完全適合于生產(chǎn)要 求的成熟機(jī)型可用 由于現(xiàn)有的國產(chǎn)機(jī)械不能完全滿足使用要求 為了生產(chǎn)急需 近幾年開始由 國外進(jìn)口機(jī)器 把解決甜菜機(jī)械化收獲的著眼點(diǎn)瞄向了進(jìn)口機(jī)械裝備 盡管進(jìn)口機(jī)器價格昂貴 每年各地還是進(jìn)口了一定數(shù)量 不同類型的甜菜收獲機(jī) 并在生產(chǎn)中發(fā)揮了作用 由此不難看出 實(shí)現(xiàn)甜菜機(jī)械化收獲 關(guān)鍵在于機(jī)械裝備 目前 甜菜產(chǎn)區(qū)的農(nóng)場和農(nóng)戶對實(shí)現(xiàn)甜菜機(jī)械化收獲 的呼聲日高 迫切希望先進(jìn) 適用和價格低廉的國產(chǎn)機(jī)械裝備盡快取得突破 以滿足國內(nèi)甜菜生 產(chǎn)需要 1 4 塊根挖掘收獲機(jī) 塊根挖掘收獲機(jī)用于收獲已切去莖葉的甜菜 它可以分成兩類 類用于兩段收獲法 它具有 挖掘 撿拾 分離 裝載機(jī)構(gòu) 另一類用于三段收獲法 它具有挖掘 檢拾 分離 集條機(jī)構(gòu) 總體形式多為牽引式和懸掛式 自走式較少 塊根挖掘收獲機(jī)的主要工作部件有挖掘部件 分離 清理部件 貯箱等三部分 挖掘部件 可以分為動方式和非動力式兩大類 動力式挖掘部件在工 作時振動成轉(zhuǎn)動 它適于低洼地和粘重土壤 不易堵塞 工作質(zhì)量好 適應(yīng)不同氣候的能力強(qiáng) 如蘇聯(lián)PKC 一6 機(jī)型上用振動式挖掘叉 法國的一些機(jī)型上則多裝振動式犁樺挖掘鏟 非動力式挖 掘部件 工作時不接受動力 靠其與土壤的相對運(yùn)動來挖掘塊根 國外常用的是球面傾斜圓盤與 導(dǎo)向滑掌相配合的組合式挖掘器 法國的一些機(jī)型上都采用這種挖掘器 分離 清理 部件目前用 于生產(chǎn)機(jī)型上的分離部件主要有 大轉(zhuǎn)輪式分離部件 始見于美國的一些機(jī)型上 它結(jié)構(gòu)簡單 分 離能力強(qiáng) 在分離同時將塊根提升 便于進(jìn)行下道工序 美國JD一4910型甜菜收獲機(jī)上的分離部 件就屬于這種 柵狀同轉(zhuǎn)圓盤分離部件 它可以一個 兩個 三個搭配使用 用它劉塊根進(jìn)行初次 清理 集條 輸送 法國的機(jī)型普遍采用這種形式 螺旋滾筒分離部件 通過這稱分離部件的塊根 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 流可轉(zhuǎn)向90 在轉(zhuǎn)向過程中塊根上的土壤受葉片沖撞而脫落 法國莫羅公司的CN系列撿拾裝載機(jī) 土就采用了這種分離部件 貯箱為了提高機(jī)具的生產(chǎn)率 在1一3行收獲機(jī)上都設(shè)有貯箱 1 3m 在多行自走式聯(lián)合收獲機(jī)上 有的也設(shè)有貯箱 貯箱的大小由行數(shù)和馬力大小來確定 西德佩因 特納型自走式聯(lián)合收獲機(jī)為貯箱可容納12t 塊根貯箱卸載方式有側(cè)面輸送鏈?zhǔn)胶蛢ο湔w傾翻式兩 種 4 1 5 課題研究目的及意義 在我國 甜菜是除甘蔗之外的第2 大重要糖料作物 是我國北方地區(qū)制糖的主要原料來源 為發(fā)展甜菜生產(chǎn) 我國甜菜產(chǎn)業(yè)研究機(jī)構(gòu)和甜菜產(chǎn)區(qū)的農(nóng)技部門對甜菜良種選育 栽培模式 等現(xiàn)代技術(shù)進(jìn)行了大力推廣示范 已經(jīng)形成了一套比較成熟的種植技術(shù)和完善的農(nóng)藝制度 有力 地支撐了甜菜種植業(yè)的發(fā)展 相比之下 我國甜菜生產(chǎn)全程機(jī)械化發(fā)展和機(jī)械裝備水平卻落后很 多 尤其收獲環(huán)節(jié)的機(jī)械化問題更為突出 與當(dāng)前甜菜種植技術(shù)發(fā)展形勢極不適應(yīng) 甜菜收獲是投入工時最多的生產(chǎn)環(huán)節(jié) 不但用工多 勞動強(qiáng)度大和作業(yè)條件艱苦 而且對收 獲質(zhì)量要求很高 甜菜收獲是保證甜菜增產(chǎn)增收最重要的環(huán)節(jié) 其中保證及時收獲和收獲質(zhì)量尤 為重要 保證甜菜增產(chǎn)增收除當(dāng)?shù)貧夂?土壤 品種及栽培技術(shù)等條件外 最重要的是保證在最 佳收獲期內(nèi)及時收獲和儲藏 收獲過早不僅產(chǎn)量低 塊根含糖率低 而且非糖物質(zhì)多 品質(zhì)差 反之 收獲過晚 甜菜容易遭受凍害 造成轉(zhuǎn)化糖含量增加 降低產(chǎn)糖率 而且塊根不耐儲藏 影響品質(zhì)等級和收購價格 保證收獲質(zhì)量 是把收獲環(huán)節(jié)造成的 掐頭去尾 的損失降低至最低 程度 既要滿足糖廠收購標(biāo)準(zhǔn)的要求 又要保證甜菜品質(zhì)不致因收獲質(zhì)量而降低 影響甜農(nóng)的經(jīng) 濟(jì)收益 因此 甜菜收獲環(huán)節(jié)已經(jīng)成為制約我國甜菜種植業(yè)發(fā)展的最大瓶頸 解決甜菜的機(jī)械化收 獲問題迫在眉睫 5 2 設(shè)計(jì)方案的選擇 2 1 甜菜收獲的農(nóng)業(yè)技術(shù)要求 1 為了得到最高的含糖量 甜菜必須適時收獲 理論上最適宜的收獲期應(yīng)在甜菜糖分的積 蓄量開始小于其呼吸的耗量時進(jìn)行 實(shí)際收獲期應(yīng)選在理論收獲期的前后一段最短的時間內(nèi) 在 寒冷的地區(qū)必須在嚴(yán)重霜凍前收獲 2 甜菜塊根的挖凈率不應(yīng)小于 98 損傷率不應(yīng)小于 7 切割根頭的厚度 在葉族不散 的情況下盡量少切 一般切去根頭的厚度為 10 20mm 3 切去根頭后 在塊根山個不應(yīng)留有側(cè)葉和葉柄 切除的莖葉要保持清洗 以便收集做飼 料 上交糖廠的塊根含土量不得大于 6 甜菜生長情況和物理機(jī)械特性 要求作物在田間生長的 直線性好 行距和橫距均勻 根頭長勢一致 莖葉生長集中等 但是影響甜菜生長情況及其物理 特性的因素很多 這主要與作物的品種 土壤 氣候 栽培技術(shù)和田間管理等條件有關(guān) 2 2 設(shè)計(jì)可行性分析 由于分段式收獲工藝易于與中小型拖拉機(jī)配套 因此這種方法較適合我國目前國情 考慮到 由于目前國內(nèi)尚未制定出適于機(jī)械收獲甜菜的標(biāo)準(zhǔn) 多數(shù)地區(qū)甜菜收購中仍要求用人工對甜菜青 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 頭進(jìn)行輔助清理 該機(jī)作為分段式收獲工藝的配套機(jī)具之一 除要求該機(jī)能一次完成甜菜挖掘 揀拾 清理輸送和裝車的聯(lián)合作業(yè) 適應(yīng)機(jī)械收獲甜菜的需要外 還要求該機(jī)能單獨(dú)實(shí)現(xiàn)甜菜集 堆作業(yè) 以方便目前人工輔助清理作業(yè)的需要 一機(jī)多用 綜合以上考慮 確定其總體技術(shù)方案 為 機(jī)組與拖拉機(jī)采用半懸掛方式連接 挖掘揀拾部分采用組合式挖掘部件與柵狀揀拾清理圓盤 相結(jié)合的配置 輸送 清理部分由桿條鏈傾斜輸送裝置和垂直鏈耙式升運(yùn)機(jī)構(gòu)組成 塊根箱采用 前置式結(jié)構(gòu)并采用液壓驅(qū)動翻轉(zhuǎn)的自動卸載機(jī)構(gòu) 以使整機(jī)結(jié)構(gòu)簡單 緊湊 關(guān)于機(jī)組作業(yè)方式 機(jī)組作業(yè)方式主要是根據(jù)甜菜種植模式及配套動力確定 近年來 由于甜菜 寬膜密植 種植模 式的推廣以及為了與棉花等中耕作物的鋪膜播種機(jī) 中耕機(jī) 一機(jī)多用 墾區(qū)甜菜生產(chǎn)中多 采用了 2 膜 8 行 60 30cm 寬窄行鋪膜種植模式 為適應(yīng)甜菜寬窄行鋪膜種植模式的挖掘作業(yè) 機(jī)組配置也以一次跨 3 行挖掘?yàn)橐?此時作業(yè)幅寬為 1800mm 本著簡單 實(shí)用的原則 通過對 有關(guān)樣機(jī)及資料的綜合分析 我們設(shè)計(jì)采用對甜菜 塊根具有較提升能力 結(jié)構(gòu)簡單 易于安裝配 置的圓盤組合式挖掘部件 并結(jié)合田間試驗(yàn)合理地確定了其組合形式與結(jié)構(gòu)參數(shù) 采用與柵狀回 轉(zhuǎn)式揀拾清理圓盤相結(jié)合的配置 實(shí)現(xiàn)對甜菜塊根的挖掘 揀拾和初步清理 另外 在位于挖掘 部件一側(cè)還設(shè)置了輔助上盤裝置 以利于提升挖掘后的甜菜 順利地過渡到揀拾清理圓盤 提高 柵狀揀拾清理圓盤撿拾性能和減少甜菜塊根的 過橋 損失 采用組合式挖掘部件與柵狀揀拾清 理圓盤相 該機(jī)設(shè)計(jì)中我們選擇采用了柵狀揀拾清理圓盤 桿條鏈傾斜輸送裝置和垂直鏈耙式升 運(yùn)機(jī)構(gòu)相結(jié)合的配置 組成了三級復(fù)式清理輸送機(jī)構(gòu) 柵狀揀拾清理圓盤作為該機(jī)的第一級清理 輸送機(jī)構(gòu)可起到揀拾 清理和輸送的三重作用 具有效率 高 結(jié)構(gòu)緊湊 清理效果好 分離作用 明顯的特點(diǎn) 該機(jī)采用了拾圓盤的配置結(jié)構(gòu) 揀拾清理圓盤對地面的傾角 國外樣機(jī)中一般不超過 該機(jī)設(shè)計(jì)中考慮到適當(dāng)加強(qiáng)揀拾清理圓盤對甜菜塊根的清理作用 揀拾圓盤選取了較大的 10 傾角 經(jīng)試驗(yàn)確定其設(shè)計(jì)值為 另外 該機(jī)設(shè)計(jì)中揀拾清理圓盤的前后位置 高度及傾角均 20 設(shè)計(jì)為可調(diào) 其調(diào)整范圍為 這樣在田間作業(yè)時 還可根據(jù)作業(yè)條件如土壤硬度 含水率及5 甜菜生長條件的不同 方便地對揀拾清理圓盤的傾角進(jìn)行調(diào)整 以取得最好的作業(yè)效果 該機(jī)作 業(yè)時一次跨 3 行作業(yè) 采用雙揀拾清理圓盤配置 每個圓盤揀拾幅寬為 600mm 為使塊根全部揀 拾上盤 柵狀揀拾清理圓盤揀拾扇形角應(yīng)基本滿足 圓盤直徑設(shè)計(jì)取值 D 1400mm 一 10 般地 用于清理 集條的柵狀揀拾清理圓盤其圓周線速度約為 4 0 6 0m s 通過計(jì)算結(jié)合試驗(yàn) 確定該機(jī)圓盤轉(zhuǎn)速為 n 180r min 此時 V 線一 5 18m s 桿條鏈傾斜輸送裝置其結(jié)構(gòu)如整機(jī)結(jié)構(gòu)圖 示 具有結(jié)構(gòu)簡單 工作可靠 分離作用好等特點(diǎn) 6 8 2 3 整機(jī)結(jié)構(gòu)方案的確定 我國目前多采用人工及半機(jī)械化機(jī)具分段收獲 近年來正在研制機(jī)械化 收獲機(jī)具 國外現(xiàn)在 甜菜收獲機(jī)的機(jī)型很多 分段收獲的有 莖葉收獲機(jī) 塊根挖掘集條機(jī) 除莖挖掘集條機(jī) 塊根 揀拾清理轉(zhuǎn)載機(jī) 塊根挖掘清理裝載機(jī) 甜菜收獲機(jī)的結(jié)構(gòu)因其完成的收獲項(xiàng)目而異 由于對甜 菜莖葉和根頭的切除是在挖掘塊根之前或挖掘之后進(jìn)行 收獲機(jī)械又分為兩種基本形式 一是在 挖掘塊根之前把莖葉和跟頭切除 另一種是在挖掘之后再切除莖葉和根頭 采用第一種方案切除 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 因地形氣候以及甜菜生長情況的影響往對根頭的切除多少與要求有較大差異 致使不能廣泛推廣 目前各地技術(shù)人員對其進(jìn)行多方面的改進(jìn) 但效果甚微 就目前兵團(tuán)的情況而言 大都采用第二 種方案 半機(jī)械化的收獲 各地都配備有起拔機(jī) 然后人工切除 為了適應(yīng)當(dāng)前各團(tuán)場狀況 我 們在此采用拔后切纓 即與其起拔機(jī)配套 常用的集中撿拾清理裝置的比較 柵板式傾斜輸送裝置具有一定的集條作用 但是其清理泥 土的能力差 加上震動裝置后較好些 也不利于排除泥土和其他雜質(zhì) 輸送帶不具有集條功能 輸送天才時容易打滑 使甜菜落下 輸送效率低 同時也不利于清理泥土和殘葉等 凸輪式輸送 裝置雖然清理能力好 但是因?yàn)椴捎玫氖峭馆喼g相互擠壓傳動 因此效率極低 消耗能量很大 制造工藝也很復(fù)雜 因此在實(shí)際中很少采用 本設(shè)計(jì)通過調(diào)查 實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論 采用旋轉(zhuǎn)式輸送 裝置輸送崛起的甜菜塊根具有非常好的清理輸送能力 9 2 4 甜菜起拔機(jī)整體結(jié)構(gòu) 1 機(jī)架 2 螺母 3 傳動輸出軸 4 起拔器 5 輪胎搖桿 6 輪胎 7 收集清理圓盤 8 支撐桿 9 擋板 10 變速箱 11 圓錐齒輪 12 軸承 13 主傳動軸 14 螺桿 圖2 1 甜菜起拔機(jī) 3 傳動裝置的設(shè)計(jì) 3 1 傳動方案的設(shè)定 拖拉機(jī)的動力軸轉(zhuǎn)速為 540r min 輸出端的轉(zhuǎn)速為 180r min 由此可得減速器的 傳動比為 3 1 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 3 2 直齒圓錐齒輪的傳動設(shè)計(jì)計(jì)算 1 選擇齒輪的材料 考慮到齒輪的傳動載荷一般 參考類似減速器的結(jié)構(gòu) 大小齒輪都選用 45 號鋼 小齒輪調(diào) 質(zhì)處理 HB1 220 240 大齒輪正火處理 HB2 190 210 查 新編機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊 圖 9 4 和圖 9 5 得 Hlim 540Mpa Flim 1 210Mpa Flim 2 180Mpa 2 由簡化計(jì)算初步選定主要參數(shù) 按接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算 T1 9550P n 9550 1 5 500 28 65N m 由表 9 29 查得 KA 1 由表 9 67 查得 K 1 2 Dfe1 1140 3 1 3 li 2 10 5 KARHR 1140 28 651 3432 63mm 取 Z1 16 Z 2 436 大端模數(shù) m Dfe1 Z1 3 5mm 3 3 錐齒輪的校核 1 齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核 由表 新編機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊 9 65 可知 Ftm 2000T1 Dm1 N 208 65 4 102 查表 9 32 得 ZE 189 8Mpa 由圖 9 6 按 8 幾級精度查得 Kv 1 1 3 2 2 5 1 0 5 21 HEFtmKAvbDfeRu 19 062 263 2 352Mpa 按無限壽命設(shè)計(jì)查圖 9 21 ZN 1 大小齒輪都是軟齒輪 Zw 1 查表 9 31 SHmin 1 3 3 min lilim1 SHZNWH 5401 540Mpa 3 4 ili 1S 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 540 352 1 53 Shmin 故按齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核安全 2 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核 由表 9 65 Zdn1 Z1 cos 18 cos26 5 2 3 5 1f Zdn2 Z2 cos 36 cos63 5 80 2f 查圖 9 3 YF1 2 75 YF2 2 18 查圖 9 18 Ysr1 0 88 Ysr2 1 02 按無限壽命設(shè)計(jì) 查圖 9 16 YN 1 由圖 9 17 Yx 1 3 6 5 01 1 RbmFtkAP 062 27 3 085 52 aM 3 7 12 YF 85 41 aP 3 8 Nx11limli 20 8 239 aM YxF22lili 180 1 02 176Mpa 3 9 NS lim11 239 52 4 59 Sfmin 1 查表 9 31 122 liFF 176 41 4 29 Sfmin 1 查表 9 31 故按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核也安全 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 3 4 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 確定軸的最小直徑 初步估算軸的最小直徑 選擇軸的材料為 45 號鋼 調(diào)質(zhì)處理 根據(jù)表 15 3 取 A0 112 于是得 dmin 3 10 31 AoPn 112 520 19 6mm 軸的設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)與尺寸關(guān)系如下圖 圖 3 1 軸 上圖中 1 標(biāo)示的是喂料裝置的撥齒 它是直接焊接在軸上的 3 5 軸的校核 分度圓直徑 d mz 3 11 365 126mm nPT510 9 P 1 5kW n 500 2 250r min T 9 55 1 5 250 51570 m N 1 26 5 dm1 130mm 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 20 圓周力 Ft1 2T dm1 794 N 徑向力 3 12 11tancos794tan20cos6 528 rF N 軸向力 3 13 11titi 14 合力 3 14 NFtn 5 7920cos41 水平方向 368tBH 7945 BHF 彎矩 m2836t NMA 垂直方向 4rBVF 198BV 彎矩 m25436 NFMtAH 合成彎矩 3 15 22AVA 48165 8 30061 8 m N 當(dāng)量彎矩 3 16 22TMA 2 5170 8 3061 2800 75 N 安全系數(shù)校核 初步認(rèn)為 A 截面有較大應(yīng)力集中 確定其為危險截面 進(jìn)行安全系數(shù)校核 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 45 鋼調(diào)質(zhì)處理 MP2751 PT15 等效系數(shù) 0 0r 前面通過計(jì)算得 A 截面合成彎矩 368ANm 轉(zhuǎn)矩 T 51570 mm 抗彎截面系數(shù) 3 17 331 02dW 3 5487m 0 216Td 3 587 彎曲應(yīng)力 3 18 097 8425AaMPaW 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 3 19 1 68T 切應(yīng)力副和平均切應(yīng)力 32amMPa 求綜合影響系數(shù) 3 20 1KA t t 由于 A 截面有過盈配合 產(chǎn)生應(yīng)力集中 過盈配合時軸的有效應(yīng)力集中系數(shù) MPaB640 配合為 7RH 8 1 62 k 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 材料為碳鋼 毛胚直徑 35 45 81 0 MPaB64 mRa 2 3 表面狀態(tài)系數(shù) 94 0 故 3 21 14 38 6 kA 2 094 求安全系數(shù) 設(shè)按無限壽命 Kn 1 計(jì)算 3 22 maKS 1 34 502 416 37 3 23 maKS 6 4291 0346 25 復(fù)合安全系數(shù)由式 3 24 509 36 4 522 S 查得 1 S S 所以軸的強(qiáng)度安全 3 6 軸承的選用 已知 設(shè)計(jì)的齒輪軸向載荷為 0 徑向載荷是 1591 2N 軸承轉(zhuǎn)速 n 180r min 裝軸承處的直徑 為 30 40 毫米范圍之間選擇 運(yùn)動平穩(wěn) 由工作條件和環(huán)境可知 選用深溝球軸承 選擇軸承的型號 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 1 求比值 0 1758 75 0 raF 根據(jù)表 13 5 深溝球軸承的最大 e 值為 0 44 故此時 raF0e 2 初步計(jì)算當(dāng)量載荷 P 根據(jù)式 13 8a P 3 25 PrafXY 按照表 13 6 1 0 1 2 取 1 2Pff 按照表 13 5 X 1 Y 0 則 P 1 2 1655 75 1986 9 N 3 根據(jù)式 13 6 求軸承應(yīng)有的基本額定動載荷值 3 26 NnLCh 2 104852309 18603636 4 按照設(shè)計(jì)手冊選用 C 1021 2N 的軸承 6007 此軸承的基本額定動載荷 C 26000 3 7 軸承的驗(yàn)算 1 求相對軸向載荷 e 值與 Y 值 按照表 13 5 對深溝球軸承取 f 14 7 則相應(yīng)軸向載荷為零 2 用線性插值法求 Y 值 Y 0 3 求當(dāng)量動載荷 P P 1 2 1571 75 2110 5 N 4 驗(yàn)算 6109 軸承的壽命 根據(jù)式 13 5 L 106021h 4800h 3 27 h 601PCn 所以選用的軸承合適 3 8 鍵的選擇 1 選擇鍵聯(lián)接的類型及尺寸 已知 直徑 d 35mm 輪轂寬度為 30 毫米 需要轉(zhuǎn)矩 T 2 535N m 應(yīng)用平鍵聯(lián)接 選用單圓頭普通平鍵 根據(jù) d 35mm 從表 6 1 中的鍵的截面尺寸寬度 b 10mm 高度 h 8mm 由輪轂寬度并參考鍵長度系列取鍵長為 L 36mm 比輪轂寬度小一些 2 校核聯(lián)接鍵的強(qiáng)度 鍵 軸 輪轂材料都是鋼的 由表 6 2 查的取用擠壓應(yīng)力 取其平均102pMPa 值 鍵的工作長度 L b 32 10 22mm 10pMPa 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 鍵和輪轂鍵槽的接觸高度 k 0 5h 0 5 8mm 4mm 由式 6 1 可得 3 85MPa 3 28 KLdT 3102 10pMPa 所以鍵的擠壓強(qiáng)度足夠 鍵的標(biāo)記 鍵 10 32 GB1096 79 4 主要零部件的設(shè)計(jì) 4 1 挖掘器的設(shè)計(jì)尺寸 采用非驅(qū)動圓盤挖掘器具有安裝使用方便 入土力強(qiáng) 所需動力較小等特點(diǎn) 如果使用過程中 一個部件受損 只需更換相應(yīng)的部件即可 而不必同時更換其他部件 同時圓盤挖掘器在崛起甜菜 塊根時對甜菜的損傷里比較小 而其他挖掘器都有不同的缺點(diǎn) 叉式挖掘器雖對甜菜的損傷里也比 較小 但其挖掘效率較低 鏵式挖掘器損傷率大 驅(qū)動圓盤式挖掘器所需的動力非常大 一般是用 在大型聯(lián)合收獲機(jī)上面 挖掘部件由主動輪式挖掘鏟和小鏵鏟組成 這種挖掘鏟在堅(jiān)硬土壤上具有 良好的入土性能 入土需要加的力只有主動式 輪式挖掘鏟的 40 在濕度達(dá) 30 有雜草的地方 工作不產(chǎn)生堵塞 塊根挖凈率高 且損傷率低 挖掘鏟功率消耗小 數(shù)據(jù)顯示 當(dāng)機(jī)組前進(jìn)速度為 1 6m s 時 這種挖掘鏟消耗功率為 2 55kW 而驅(qū)動輪式挖掘鏟消耗功率為 4 29kW 經(jīng)試驗(yàn)測得 這種組合式挖掘鏟的推薦尺寸是 圓盤直徑為 650mm 小鏵鏟在水平面內(nèi)的安裝角為 15 圓盤 在垂直平面內(nèi)的傾角為 15 非驅(qū)動圓盤挖掘鏟用在甜菜聯(lián)合收獲機(jī)上 用在聯(lián)合收獲機(jī)上的圓盤 挖掘器 大多具備有較高的硬度 圓盤挖掘鏟的集合形狀接近與水平面成 角的雙面楔子 在通常 狀況下約取 15 20 度 工作時 挖掘部件在一定程度上壓縮土壤 使他沿與鏟子工作面垂直的方向 移動 由于土壤受積壓產(chǎn)生變形和位移 從而破壞根與土壤的聯(lián)接 圓盤挖掘鏟工作時入土深度為 18 23cm 平均牽引阻力為 2450 2940N 圓盤挖掘器安裝好 應(yīng)保證在工作時時攙尖超過作物中心 5 10mm 10 如下圖所示 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 圖 4 1 挖掘器 4 2 集條輸送裝置的設(shè)計(jì) 常用的集中撿拾清理裝置的比較 柵板式傾斜輸送裝置具有一定的集條作用 但是其清理泥 土的能力差 加上震動裝置后較好些 也不利于排除泥土和其他雜質(zhì) 輸送帶不具有集條功能 輸送天才時容易打滑 使甜菜落下 輸送效率低 同時也不利于清理泥土和殘葉等 凸輪式輸送 裝置雖然清理能力好 但是因?yàn)椴捎玫氖峭馆喼g相互擠壓傳動 因此效率極低 消耗能量很大 制造工藝也很復(fù)雜 因此在實(shí)際中很少采用 本設(shè)計(jì)通過調(diào)查 實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論 采用旋轉(zhuǎn)式輸送 裝置輸送崛起的甜菜塊根具有非常好的清理輸送能力 這種清理輸送器用金屬桿條制成 桿條直 徑16mm 構(gòu)成指盤的桿條端部 即指盤的外圓周 采用封閉式 工作時 指盤用來接受并托住挖掘 上來的混合物 在離心力和摩擦力的作用下 清理并分離塊根上和塊根間的泥土和雜物 然后把較 干凈的塊根在地上堆放成條 或者再經(jīng)其它機(jī)構(gòu)進(jìn)一步清理后 將塊根直接裝車 具體如下圖所示 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 圖 4 2 收集清理圓盤 4 3 機(jī)架的設(shè)計(jì) 機(jī)架結(jié)構(gòu)主要由矩形鋼和方形鋼組成 梁和柱主要以焊接為主 很少用螺釘或鉚接 為避免 礎(chǔ)部件的剛性不足 在工作的重力 夾緊力 摩擦力 慣性力和工作載荷等的作用下 產(chǎn)生變形 振動或爬行 而影響產(chǎn)品定位精度 加工精度及其它性能 對機(jī)架進(jìn)行去應(yīng)力退火處理 以削除 焊接應(yīng)力 提高機(jī)架的穩(wěn)定性 根據(jù)甜菜的行間距 和收獲機(jī)的作業(yè)寬度 機(jī)架的尺寸應(yīng)為 2800 2000 圖 4 3 機(jī)架 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 總 結(jié) 該甜菜收獲機(jī)結(jié)構(gòu)簡單 制造方便 鐵牛 55 通過輸出軸過減速器減速后把動力傳遞給清理輸 送裝置 鐵牛 55 型拖拉機(jī)牽引能夠?qū)⑻鸩说耐诰?集條一次完成的甜菜收獲機(jī) 它主要由機(jī)架 圓盤挖掘器 圓盤輸送器組成 使用本產(chǎn)品能提高生產(chǎn)效率和降低勞動強(qiáng)度 甜菜在我國東北三 省 內(nèi)蒙和西北各省都有大面積種植 其收獲大都采用犁將甜菜犁松 然后由人工切削去頂 效 力低 勞動強(qiáng)度大 采用本產(chǎn)品可大大改善工作狀況 該機(jī)設(shè)計(jì)過程是本著制造簡單 效率高 適應(yīng)性強(qiáng)的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)的 適合小面積收獲 此次設(shè)計(jì)的任務(wù)是完成甜菜起拔機(jī)的設(shè)計(jì) 這是我們在大學(xué)期間所進(jìn)行的一次非常全面的設(shè) 計(jì) 為自己在大學(xué)四年所學(xué)習(xí)知識的全面總結(jié)和鞏固 使我們初步了解和掌握做設(shè)計(jì)的基本步驟 基本方法 通過本環(huán)節(jié)把我們在大學(xué)期間所學(xué)課程中所獲得的理論知識在設(shè)計(jì)實(shí)踐中加以綜合運(yùn) 用 把大學(xué)四年來所學(xué)的知識貫穿起來 使理論知識和生產(chǎn)實(shí)踐密切的結(jié)合起來 為我將來的實(shí) 際工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ) 這是一個非常全面而系統(tǒng)的設(shè)計(jì)題目 非常鍛煉人 從方案的論證到最終的設(shè)計(jì) 涉及的領(lǐng) 域包括 機(jī)械制圖 機(jī)械原理 工程材料 機(jī)械設(shè)計(jì)等等 通過設(shè)計(jì)實(shí)踐 提高我計(jì)算 制圖能 力 使我們能熟練地應(yīng)用有關(guān)參考資料 計(jì)算圖表 手冊 圖集 規(guī)范 熟悉有關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn) 機(jī)械方面知識得到系統(tǒng)的鞏固和提升 在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的同時 我還學(xué)到了許多新的知識 如 Solidworks CAD2007 的使用和 WORD POWERPOINT 等軟件的應(yīng)用 我深刻的認(rèn)識到 要想成為一名合格的工程設(shè)計(jì)人員只是掌握本專業(yè)的知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的 應(yīng)該具有更加淵博的知識 如應(yīng)該對計(jì)算機(jī)應(yīng)用 農(nóng)產(chǎn)品的特性 農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展現(xiàn)狀等各個方 面能力進(jìn)行加強(qiáng) 在設(shè)計(jì)過程中也曾遇到很多的問題 但通過查閱相關(guān)的書籍 手冊以及老師的精心指導(dǎo) 都 得到了解決 設(shè)計(jì)過程基本順利完成 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 致 謝 本設(shè)計(jì)在李傳峰老師的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下業(yè)已完成 從課題選擇 方案論證到具體 設(shè)計(jì)和調(diào)試 無不凝聚著李老師的心血和汗水 在四年的本科學(xué)習(xí)和生活期間 也始終感受 著導(dǎo)師的精心指導(dǎo)和無私的關(guān)懷 我受益匪淺 在此向李傳峰老師表示深深的感謝和崇高的 敬意 不積跬步何以至千里 本設(shè)計(jì)能夠順利的完成 也歸功于各位任課老師的認(rèn)真負(fù)責(zé) 使 我能夠很好的掌握和運(yùn)用專業(yè)知識 并在設(shè)計(jì)中得以體現(xiàn) 正是有了他們的悉心幫助和支持 才使我的畢業(yè)論文工作順利完成 在此向塔里木大學(xué)大學(xué) 農(nóng)業(yè)工程系的全體老師表示由衷 的謝意 感謝他們四年來的辛勤栽培 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 參考文獻(xiàn) 1 翟永明 袁鋼 對甜菜生產(chǎn)機(jī)械化的探討 J 農(nóng)村牧區(qū)機(jī)械化 1998 03 12 13 2 陳柏林 甜菜機(jī)械化收獲試驗(yàn) J 農(nóng)機(jī)化 1996 04 8 3 曲文章 中國甜菜學(xué) M 哈爾濱 黑龍江人民出版社 2003 4 王建楠 胡志超 彭寶良 王海鷗 曹士峰 張會娟 國內(nèi)外甜菜全程機(jī)械化生產(chǎn)現(xiàn)狀與趨 J 農(nóng)業(yè)機(jī)械 2009 43 45 5 周建朝 陳連江 王紹禹 李鐵輝 試談我國甜菜科研面臨的任務(wù)及對策 J 中國糖料 1998 01 32 36 6 陳學(xué)庚 賈首星 王序珍 馬劍英 淺談甜菜收獲機(jī)械化 J 農(nóng)墾科技 1999 03 72 74 7 盧秉福 張祖立 甜菜生產(chǎn)機(jī)械化的研究進(jìn)展及發(fā)展趨勢 J 農(nóng)機(jī)化研究 2007 01 21 22 8 付勝利 4TSL 2 型甜菜收獲機(jī)的研究與設(shè)計(jì) J 農(nóng)村牧區(qū)機(jī)械化 2007 32 33 9 韓杰 呂金慶 高靖華 圓盤式式挖掘部件的設(shè)計(jì) J 農(nóng)機(jī)化研究 2004 03 118 119 10 李芳芳 李志勇 甜菜收獲呼喚機(jī)械化 J 農(nóng)機(jī)科技推廣 2007 08 16 18