毕业设计（论文）-自动卸膜式残膜回收机设计（全套图纸三维）(15页).docx

-毕业设计（论文）-自动卸膜式残膜回收机设计（全套图纸三维）-第 13 页目 录摘要11 国内外残膜回收方法及残膜回收机械的研究发展现状31.1 国外残膜回收方法31.2 国内残膜回收机械发展现状41.3 国内外残膜回收机具存在的问题42 总体设计方案52.1 设计任务与要求52.2系统工作原理53 原理分析64 具体设计计算74.1 主要技术参数74.2 传动方案的分析与拟定74.3 链轮传动的设计84.3.1 链轮材料84.3.2 选择链轮齿数84.3.3 确定中心距，确定链节数84.3.4 确定计算功率84.3.5 计算链长和中心距94.3.6 计算平均链速和压轴力94.3.7 选择润滑方式94.3.8 链轮尺寸计算94.4 轴的设计计算与校核104.4.1 空心轴的设计104.4.2 刷膜棍轴的设计135 其他部件的设计175.1 残膜捡拾滚筒装置175.2 脱模装置175.3 滑套和滑槽板185.4 刷膜棍195.5 集膜箱196 总 结20致 谢21参考文献:22残膜回收机自动卸膜装置摘要：地膜覆盖技术的广泛推广与应用极大地促进了我国农业生产发展，但残留在田间的地膜逐年增加且自然条件下极难降解。对农业可持续发展带来巨大危害。为了更好地解决破碎残膜难回收以及将残膜和土杂分离的问题，通过对国内外残膜回收机具的研究和借鉴的基础上，设计了捡拾齿式残膜回收机，阐述了该机具的总体结构、工作原理及关键工作部件的分析与设计。关键词：残膜回收；自动卸膜；设计全套图纸三维加153893706Design of automatic unloading device forresidual film recovery machine Zhangli Tutor：ZhangXuejun JinWeiAbstract: The popularization and application of plastic film mulching technology has greatly promoted the development of agricultural production in our country, but the film mulch in the field is increasing year by year and it is extremely difficult to degrade under natural conditions. Great harm to the sustainable development of agriculture. In order to better solve the problem of difficult recovery of broken membrane and separation of residual film and soil. Based on the research and reference of the domestic and foreign residual film recycling machine, the paper designs a stab type residual film recovery machine.Key words: Residual film recovery；Automatic unloading；Design为了提高农作物的产量，地膜覆盖种植技术得到大幅度的推广并和使用，并收到了良好的效果，因而得以大面积推广和使用。但是使用过的地膜得不到及时回收、耕层的残膜难以回收且回收不干净，这对土壤及生态坏境都造成了污染。从残膜得不到及时回收和耕层残膜难以回收的原因分析入手，结合新疆土壤条件阐述不同类型的残膜回收机的特性和使用状况，并提出解决这一问题的措施和建议。地膜技术能够改良和提高农作物的出苗率和产量，但在农作物收获后，必要回收残留在土壤耕层的地膜，这样不仅会保护土壤及生态环境还能节约塑料资源。为了减少塑料对农田土壤和生态环境的污染到时农作物产量减小和破坏人们赖以生存的生态坏境，必须对农田残膜进行回收并进行合理处理。发展耕层残膜回收机械是治理耕层残膜污染的有效方法，残膜的再生利用是保护环境，变废为宝是防治残膜污染的关键所在。通过理论分析，设计了一种适用于秋收后进行的残膜回收自动卸膜装置。本文介绍这一机械的工作原理和设计参数。该机械机构简单，工作可靠，动力消耗小，适应性广。通过分析残膜回收机的拾膜机构、传动装置、等主要工作部件，对残膜回收总体设计方案、主要参数选择、工艺流程等进行了详细分析。1 国内外残膜回收方法及残膜回收机械的研究发展现状1.1 国外残膜回收方法从农艺上讲地膜失去效用即为残膜。根据不同地区不同作物，可将残膜回收分为苗期及秋后收膜。回收方法主要有：1）降解膜 生物降解和光合作用降解地膜是通过改变地膜的化学物理组成成分，利用土壤生物及光合作用的原理来实现地膜的自然分解，减少或根除残留地膜对农业生产的影响，这种降解膜的成本较高，可降解地膜短时间内还难以在中国的农业生产中大面积推广。 2）人工回收 就是利用人力将残存在土壤中的薄膜拾起，用这种回收方法回收残膜时，劳动强度大、劳动生产率低、耗工费时使得残膜回收的难度很大，不适合大面积回收，而且只能拾捡地表看得见的残膜，深层残膜得不到回收，长年累月造成残膜在田间积累，带来严重的“白色污染”。3）机械化回收由于使用生物降解、人工拾膜存在成本高、效率低、强度大等缺点，因而机械化回收残膜是残膜回收的有效方法。而今后相当长的一段时间内，农业上仍然会使用大量塑料地膜，根据我国目前的科技水平和经济条件，采用机械化清除残膜时比较现实的。同时考虑到提高极具的使用率，降低作业成本，减少机具的下地次数，应大力研制发展耕地整地与收膜联合作业机具。总之，研制各种经济使用的残膜回收机，推广残膜回收机械化生产技术，对于减少土地污染及保持农业生产的可持续发展具有十分重要的意义。在国外，地膜回收问题也是一直困扰地膜覆盖技术发展的一大难题。目前国外地膜回收技术的应用还远远没有我国深入的广泛。因为国外有雄厚的经济基础，在薄膜使用回收方面大多数采用综合治理技术，因此残膜的危害远远没有我过严重。国外采用治理残膜的方法有：a.采用厚度、抗拉强度较大的塑料薄膜。利用机械回收，可重复使用，这样就可以减少总的地膜使用量，减少污染。b.大量使用可降解、无毒害薄膜。c.采用地膜回收机回收地膜。1.2 国内残膜回收机械发展现状目前，国内农田残膜机械化回收机具有两种大类：苗期残膜回收机和作物收获后残膜回收机，其中苗期残膜回收机用在玉米、棉花等作物中耕作业时揭膜回收。这种情况下，由于地膜使用时间短，破损不严重，有利于收膜，残膜收起后，同时进行中耕作业。其中代表机型有：新疆研制MSM-3型苗期残膜回收机。其收膜工作部件不需要动力驱动，结构简单、使用调整方便、工作可靠、伤苗率低和生产效率高等特点。秋后残膜回收机收膜是在作物收获后，耕、整地或播种前，将田间的残膜收起或整地的同时将残膜收起。秋后收膜是我国多数地区所采用的方法，因此秋后收膜机是我国主要的研究方向。目前已见于文献的有新疆、甘肃等地研制的收获后残膜回收机。其收膜工艺都是膜边松土、起膜铲将地表残膜推起、挑膜齿挑起残膜，最后脱（卸）膜机构将被挑起的残膜卸下并送入集膜部件。其中挑膜、脱膜和集膜部件是影响效果的核心机构。1.3 国内外残膜回收机具存在的问题机械回收存在的主要问题：1）目前地膜回收机械的研究存在的主要问题集中体现在收膜时依靠地膜强度，降低麽从地标卷起收膜，适用于地膜具有较大强度条件下收膜。2）残膜对工作部件有较强的吸附能力，易缠住工作部件从而使机器无法工作。3）在作物生长期回收残膜嗯，这比较容易回收，回收率较高，但地膜利用效果会降低。4）起膜铲入土深度调节调节不方便，不能实现无极限深调节。5）卷膜桶的线速度与机具的前进速度不同步，残膜被卷起时卷膜桶外径渐渐增大，而角速度不变，所以线速度增大，使残膜很容易拉断，卸膜次数多，收膜效率较低。6）薄膜埋在土壤里较深在起膜的过程中不能完全起出，起膜率达不到预定的要求。综上所述，治理残膜污染、保护农田生态环境将是地膜覆盖技术持续发展的关键所在。因此，研制一种性能可靠、效率高的回收机具，使残膜能够有效的回收已成为我们急待解决的问题。2 总体设计方案2.1 设计任务与要求残膜积累在土壤中，致使农业环境遭到严重破坏，目前残膜回收机不能满足农业生产的要求，存在捡拾率低、适应性差、工作不可靠、捡膜不连续等问题。毕业设计目的是为了使残膜回收机能连续工作、解决残膜缠绕工作部件的问题、提高残膜回收机的工作效果，本课题是设计一种低成本的自动卸膜装置，可以广泛用于耕后残膜回收。2.2系统工作原理图1 残膜机机结构示意图 Fig1 Sketch map of the machine structure 本课题设计利用拖拉机和液压缸为动力，使捡拾滚筒转动，推拉杆水平运动，从而实现挑膜和卸膜，刷膜装置刷下残膜，利用高速旋转产生的作用力将残膜送向集膜箱，从而达到残膜的自动收集目的。动力传递过程为：拖拉机机架液压缸捡拾滚筒刷膜装置集膜箱 1. 机架 2. 液压缸3. 挑膜、卸膜装置 4. 刷膜装置 5. 集膜箱 图2 残膜回收机结构简图 Fig2 Total diagrammatic drawing3 原理分析该残膜回收装置可用于各种农田作业机械中构成残膜回收机或联合整地作业机械解决了超薄残膜易碎、难以回收的问题。机具由滚筒、指状捡拾齿、推拉连杆、滑槽板、卸膜板、滑套、支撑件、空心轴和推拉杆组成。该机采用指状捡拾齿扎膜，卸膜板卸膜。工作时滚筒旋转，焊接在滚筒上的指状捡拾齿扎膜完成捡拾残膜过程。随着滚筒旋转，残膜扎满滚筒后启动自动清理装置，液压缸推动推拉杆往复运动，空心轴套在推拉杆上通过销将推拉杆与滑套固定同时做往复运动，空心轴上有长条销滑槽板焊接住滑套上，滑槽板上有滑槽孔，推拉连杆由螺栓通过滑槽孔将其与滑槽板铰接，将滑槽板的往复运动变换为推拉连杆的上下运动推拉连杆和卸膜板铰接，将其上下运动传递给卸膜板的上下运动，卸膜板在指状捡拾齿上做上下往复运动。卸下滚筒上的残膜实现推卸残膜过程。支撑件强滚筒强度，使机具工作更可靠。4 具体设计计算4.1 主要技术参数设计的基本参考数见表1、表2 表1 技术参数 Table1 Rechnnique parmeter 型号 滚筒直径（mm） 滚筒长度（mm） 驱动功（kw） 710 1500 4.125 表2 技术参数 Tabe2 Rechnnique parmeter 自重（kg） 清除率（%） 100kg 23 95 1923×1803×860动力参数拖拉机型号：约翰迪尔-天拖610A型拖拉机输出：4.125kw/1800 齿钉式残膜回收机是对秋收后经过犁耕作业后的土壤进行的，这时土壤松软，所以在选用拖拉机时，不宜选用动力过大型，满足回收机械所需动力要求即可，这样有利于节约成本。且该残膜回收机械采用悬挂式连接方式，综合考虑选择55马力的约翰迪尔-天拖610A型拖拉机为宜。作业速度为2-3Km/h,残膜回收机的入土深度为50mm以上，采用悬挂式连接方式。拖拉机可采用一档慢速作业。4.2 传动方案的分析与拟定 根据毕业设计方案的要求，选择传动机构。计算传动比 由已知条件计算出工作机地轮的转速为：根据已计算出的总传动比，选用链传动。传动比的分配查参考文献及相关资料，取链传动传动比。 4.3 链轮传动的设计 4.3.1 链轮材料小链轮采用20钢齿面硬度5060HRC，大齿轮采用普通灰铸铁，齿面硬度260280HBS。 4.3.2 选择链轮齿数已知链传动的传动比为，根据小链轮的齿数取奇数的原则，由表2-11查得，小链轮齿数取，则大链轮齿数取为合适。 4.3.3 确定中心距，确定链节数由，初定中心距为，根据所用的参考文献式2-27，则链接数为：圆整成偶数，则取节。4.3.4 确定计算功率由机械设计式2-26，由链传动受中等振动，原动力为地轮，由表2-9选。初选单排链，则由表2-10查得多排链系数。先假设选型点位于功率曲线的左侧，则：齿数系数：链长系数：因此，单排链所需的额定功率为根据、，查图2-14，选择滚子链的型号为16A-1，由参表2-8可知，其节距，且选型点落在功率曲线左侧，与假设相符合。4.3.5 计算链长和中心距计算链长得：根据公式可得，中心距为：由于中心距是可调的，其调整量一般为：则根据公式可得到实际安装中心距为：4.3.6 计算平均链速和压轴力计算平均链速得：由式（2-30），压轴力为，取，则4.3.7 选择润滑方式根据链速，链节距，根据图2-15，故要选择方式为人工定期润滑。由于工作环境多尘，故而每周需润滑二到三次。4.3.8 链轮尺寸计算 小链轮的尺寸计算分度圆直径：齿顶圆直径：齿根圆直径：齿高：确定最大轴凸缘直径：齿宽：齿侧倒角：4.4轴的设计计算与校核4.4.1 空心轴的设计 选择轴的材料该轴传递一般大小功率、转速也不高，作为主动力轴，故该轴的材料可以选择45钢。经调质处理，由表15-1查得许用应力为，硬度为，强度极限为 按扭转强度初步计算轴端直径由表15-3可查得=103126,故而可取小值，取。则轴端直径为：则可取轴端直径为： 轴的结构设计 轴的设计地轮轴左端装有大链轮，用轴肩固定，周向固定靠平键和过渡配合。两轴承分别以轴肩定位，周向则采用过渡配合或过盈配合固定。轴做成阶梯轴，右轴承从右面装入，左轴承和链轮从左端装入。 确定各轴段的直径和长度：轴段：左端需要装大链轮，故确定轴段长。轴段：轴段和轴段之间的轴肩，其高度h应保证定位可靠，取，轴段的长度根据链轮到轴承的距离，轴承到地轮距离取，故确定为。轴段：轴段和轴段之间的定位轴肩，。故取。的距离来确定，轴承宽度取为B=20mm,故轴段长度。轴段：同轴段一样，。 受力分析计算空心轴轴传递的转距:链轮上的圆周力:轴上的所受到链轮的径向力:轴上的轴向力: 受力简图如图3-1：图3-1 地轮轴受力简图（5）计算平面弯矩平面弯矩：根据平面弯矩进行描绘弯矩图，如图3-2所示：弯矩图为：图3-2 地轮轴弯矩图（6）按弯扭合成应力校核轴的强度 由，根据设计要求，轴单向运转，载荷有冲击，故其转矩可看成脉动循环变化，取，则对危险界面强度进行校核：由参考文献公式：前已选定的轴材料为45钢，调制处理，查得因为故安全。4.4.2 刷膜棍轴的设计 选择轴的材料 该轴传递一般大小的功率、转速也不高，主要用于中间传动，并无其他特殊要求，故该轴的材料可选择45钢。经调质处理，由表6-1查得许用应力，硬度，强度极限。 按扭转强度初步计算轴端直径由表15-3可查得=103126,故而可取小值，取。则轴端直径为：则可取轴端直径为： 轴的结构设计 轴的设计 轴上安装有链轮和刮板轴套，两者均以轴肩定位，周向则采用键连接固定。两轴承周向则采用过渡配合或过盈配合来固定。轴一般做成阶梯轴，右轴承和链轮从右端装入，左轴承和齿轮从左端装入。 确定各轴段的直径和长度：轴段：确定轴段长度，需要根据链轮的宽度来确定的，故取。轴段：轴段和轴段之间的轴肩取，则。轴段的长度根据轴承的宽度来确定，一般该轴段长度比齿轮宽短2至3mm,故确定为。轴段：轴段和轴段之间的轴肩是用来定位齿轮的，取，则。轴段长度根据轴的对应结构来确定，故取。轴段：该轴段装轴承，轴径与轴段取一样。 键的选择齿轮固定的键根据，选用平键连接，查得公称尺寸为：键槽选用键铣刀加工，长度为。链轮固定的键根据，选用平键连接，查得公称尺寸为：键槽选用键铣刀加工，长度为。（4）受力分析计算 中间轴传递的转矩 受力简图如图3.6-3所示：图3-3 中间轴受力简图齿轮圆周力 按弯扭合成强度校核1）计算轴的弯矩，并画出弯矩图a XOZ平面弯矩： 弯矩图如图3-4所示：图3-4 XOZ平面弯矩图b YOZ平面弯矩：弯矩图如图3-5所示：图3-5 YOZ平面弯矩图c.合成弯矩:按计算，则：弯矩图如图3-6所示： 图3-6 合成弯矩图2)计算当量弯矩由，根据设计要求，轴单向运转，载荷有冲击，故其转矩可看成脉动循环变化，取，则：对危险界面强度进行校核：由参考文献公式查得：前已选定的轴材料为45钢，调制处理，查得因为故安全。5 其他部件的设计5.1 残膜捡拾滚筒装置图5.1残膜捡拾滚筒装置残膜捡拾装置的构造及工作原理:残膜捡拾装置是由捡拾齿、滚筒、推拉杆轴等组成。滚筒由5mm厚的钢板卷曲焊接制成；捡拾齿由锥形钉弯曲并在其上焊接圆钉制成。其结构如图主要参数：滚筒直径710mm 滚筒长度1500mm 捡拾齿长度79mm5.2 脱模装置 图 5.2 脱模装置脱模装置的构造及工作原理：退膜滑块和连杆组成。连杆固定在滑槽板上。其结构如上图。工作时滑槽板旋转，退膜滑块上下运动将残膜刮下。主要参数：两连杆间距离948mm 高度236mm5.3 滑套和滑槽板图 3.5 滑套及滑槽板滑套由直径为60mm的圆钢管、高200mm的钢件焊接制成。其结构如上图。该残膜回收装置可用于各种农田作业机械中构成残膜回收机或联合整地作业机械解决了超薄残膜易碎、难以回收的问题。机具由滚筒、指状捡拾齿、推拉连杆、滑槽板、卸膜板、滑套、支撑件、空心轴和推拉杆组成，如图所示。5.4 刷膜棍刷膜棍由刮板、刮板轴套和刷膜棍轴组成，其中刮板的材质为橡胶。具体尺寸长×宽=1745mm×351mm,如图5.4。5.5 集膜箱图 5.5 集膜箱集膜箱的构造：集膜箱是网状集膜箱，主要是减轻残膜机重量，提高工作效率。其结构如图5.5。主要参数：箱体长度1500mm 箱体宽度 450mm 箱体高度300mm 。6 总 结 经过几个月的努力，总算完成了残膜回收机的设计，经过实地考察，方案确定和设计计算验证，本次设计具有如下优点：适用于秋收耕地作业后的田间土壤中的残膜进行回收作业，免除人工作业，提高了劳动效率；此回收机机还具有结构简单，运动灵活，通用性强；另外，当机器不作业时，可以方便地将工作部件拆卸下来，这样就减少了机器的存放空间；除此之外，此装置的零件均为常见的材料制造而成，工作部分零件采用国家标准零件，这些使得成本大大降低，这样就能更广泛为广大农民所接受。 经过本次毕业设计，发现了自己的不足，通过不断的查阅资料，巩固了大学所学的理论知识，使自己的能力得到提高，也进一步完善了自己。致 谢 本设计是在指导老师的悉心指导和热心关心下完成，在最初的设计选题过程中，老师帮助我确定了设计题目。在设计过程中，靳老师又教会了我如何通过校园网络数据库去查阅相关资料，并给我介绍了多本与设计相关的书籍，以及如何快速地从书籍资料中获得所需要的知识。当我在查找资料遇到困难时，老师又帮我下载到了一些我不能下载的付费网络资料，还教会我如何用互联网这个无限的网络资源，这些都为我以后的设计的顺利完成奠定了坚实的基础。 设计的前期，我一直在工作，老师经常给我电话询问设计的进度，和在设计中遇到的相关问题，我回校后和老师一起探讨。由于我回校比较晚，搞设计时间不是很充足，老师就要我去实验室去做实验，更容易、更清楚、更直接了解残膜回收机的运作和田间作业的各要求，加快了我的设计速度，给了我很大的帮助。在实验室有位研究生学长，他带给了我多次指导，带我了解回收机的设计原理，给我开阔了视野，在此向他们表示诚挚的谢意。 最后，再次向在毕业设计过程中给予我最大关心帮助和支持的老师表示衷心的感谢！参考文献:1 沈再春.农产品加工机械与设备M.农业出版.1993.2 西北工业大学. 机械设计（第七版）M教育出版社.3 任松. 农业机械的设计J. 现代农业科技,2012,06:258+266.4 李彩风,刘俊峰,冯晓静,等。. 现代机械设计方法与农机设计J. 农机化研究,2006,05:186-188.5 高良润,王华冠,程晓农. 农业机械设计与材料J. 江苏理工大学学报,1994,04:1-5.6 焦宝仁. 农业机械设计中的安全系数与可靠度J. 农业机械学报,1984,03:43-56.7 张双,阮竞兰. 现代设计方法及其应用J. 粮食加工,2014,05:56-58.8 侯书林,胡三媛,孔建铭,等.国内残膜回收机研究的现状J.农业工程学报,2002，(3):86-190.9 那明君,董 欣,侯书林,等.残膜回收机主要部件的研究J农业工程学报,1999,(2):112-115.10 王 频, 良 庆.残膜回收机械的研究及其应用J.新疆农机化,2000.(6)：28-3011 王 频,孙学军.残膜回收联合作业机的现状与思考J.新疆农机化,1998,(6):103-106.12 张东兴.农用残膜的回收问题J.中国农业大学学报,1998,(6):41-43