棉苗破土装置的设计.docx
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棉苗破土装置的设计.docx
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棉苗破土装置的设计
棉苗破土装置的设计
摘要:
新疆棉区所产棉花质量好、品级高,是我国重要的出口棉基地。
主要种植品种以中熟陆地棉为主。
但是在棉区普遍存在土壤板结的问题,土壤一旦形成板结层,就必须经常使土壤处于潮湿状态,或用机械加以破碎。
而用水使土壤潮湿常常是不切实际的。
这是因为在干旱和半干旱地区,水的利用率、劳动设备和费用都是有限度的。
建议用浅耕法来破碎板结层,以疏松土壤表层,并迅速地用水渗透,但要在即将出苗的播行上耕作是不适宜的,因为耕作会严重地伤害地表板结层下的幼芽。
本文设计的碎土装置,采用仿形轮作为仿形机构,利用滚筒转动实现碎土,传动采用减速器减速和皮带传动。
工作前,先调节仿形轮架的高低,改变仿形轮与滚筒之间的高度差,达到合适的位置。
工作时,仿形架连同滚筒一起依靠自重挂接在机架上,当遇到高低不平的地面时,通过仿形轮仿形,以及仿形连杆的作用,来达到方形的目的。
关键词:
棉苗;破土装置;仿形;
Cottonseedlinggrounddevicedesign
Abstract:
Cottonregioninxinjiangcottonfromthegoodquality,highgrade,isChina'simportantexportcottonbase.Mainplantingisgivenprioritytowithmediumuplandcottonvarieties.Iscommonbutincottoncompaction,soiloncethehardenlayerformed,youmustoftenmakesthesoilinthewetstate,orusethemachinerytobebroken.Waterandsoilmoistureareoftenunrealistic.Thisisbecauseinaridandsemi-aridregions,waterutilization,laborequipmentandcostsarelimited.Suggestedbyshallowtillagemethodtohardenlayerbrokenandloosesoil,andwaterseepage,quicklybutbeinthelineofemergenceofseedingonfarmingisnotsuitable,becausefarmingwillseriouslydamagethesurfacehardenthegermlayer.Brokensoildevicedesign,thispaperadoptsprofilingwheelascopyingmechanism,usingrollerrotationsoil,transmissionreducerreducerandbeltdrive.Beforestartingwork,firstadjusttheprofilewheelrack,changetheprofileheightdifferencebetweenrollerandroller,totherightplace.Isworking,copyframetogetherwiththedrum,relyingongravitytohookupontherack,whenencounterroughground,bycopyingwheelprofile,aswellastheroleoftheconnectingrod,toachievethepurposeofthesquare.
Keywords:
Cotton;Groundbreakingdevice;copying
目录
摘要1
1绪论2
1.1研究背景2
1.2破土装置的发展现状3
1.2.1滾动式多功能破板结器3
1.2.2旋转式破板结层碎土耙3
1.2.3机引式棉苗初期破土装置4
1.3现有装置中出现的问题4
1.4研究的主要内容5
2碎土装置总体的设计分析5
2.1设计原则5
2.2碎土装置总体结构5
2.3工作原理6
3碎土装置部件的设计6
3.1滚筒结构设计7
3.2滚筒轴的结构设计7
3.2滚筒轴的强度校核9
3.3传动部件设计9
4仿形部件的设计10
5机架的设计12
6结论13
参考文献:
16
总结17
1绪论
1.1研究背景
新疆绿洲农区作为全国6大产棉省区之一,在全国棉花生产中占有重要地位棉花经过近50多年的发展与开发,已成为与黄河、长江流域棉区三足鼎立的态势,为我国棉花生产恢复和发展做出了巨大贡献。
新疆地域辽阔地势复杂,具有典型的大陆性气候特点。
棉区日照充足,光热资源丰富,昼夜温差大,空气湿度小,极利于棉花生产,而且干旱、昼夜温差大的气候特征还能够有效抑制棉花病虫害的发生,所以新疆棉区所产棉花质量好、品级高,是我国重要的出口棉基地。
主要种植品种以中熟陆地棉为主,塔里木盆地的西南部,无霜期较长,可种中早熟海岛棉。
新疆还是我国唯一的长绒棉产区,最高年份2007年长绒棉种植面积达14.253万hm2,产量25.02万t。
土壤表面板结或封顶是一个世界范围内的问题,它发生在各式各样的土壤和气候条件下。
土壤板结阻碍了幼芽的出土,如幼芽缺乏顶破板结层的能力,就会在板结层下弯曲并死掉。
在世界上许多干旱和半干旱地区的砂土和壤土中,出苗不足是一个普遍存在的问题。
受板结影响的有谷子、棉花、高梁、大豆、甜菜、胡萝卜和其他谷物。
土壤一旦形成板结层,就必须经常使土壤处于潮湿状态,或用机械加以破碎。
而用水使土壤潮湿常常是不切实际的。
这是因为在干旱和半干旱地区,水的利用率、劳动设备和费用都是有限度的。
建议用浅耕法来破碎板结层,以疏松土壤表层,并迅速地用水渗透,但要在即将出苗的播行上耕作是不适宜的,因为耕作会严重地伤害地表板结层下的幼芽。
1.2破土装置的发展现状
为解决雨后板结,农工长期以来,没少动脑子,先是用树枝,再就是用长树棍在前面扎两个钉子,用树棍自重加上手上用劲破板结,现后来,干脆有人用人推自行车骑摩托车的车胎破板结,也有人用一截木头在上面扎些多头铁丝,装上一根铀,用人工推、靠木头的自重和铁丝破板结。
目前,国内外幼苗破土装置缺乏,基本属于空白。
一般都是在耕种之前,为应对土壤板结问题,在小麦、玉米等粮食作物种植和棉花、花生、薯类等经济作物生产中推广机械深松。
而在出苗后,多数是采用人工破土,或是使用简单的自制装置。
自制装置有:
农机工人曹春玉研制成功的多功能棉田破板结机、九间楼乡农民自制的破板结器、农七师130团23连连长试制出的破板结器等等。
总体来说,目前国内外的棉苗破土装置相当匮乏,致力于此项研究的人员也很少,幼苗的破土问题依然存在,并且相当严重,必须尽快解决。
1.2.1滾动式多功能破板结器
滾动式多功能破板结器,具有设计新颖、結构简单、运转灵活、操作方便、破碎性能良好、运转灵活、劳动强度小、工效高、出苗快、出苗齐、成本低等特点。
适应于范围扩大到膜上点播棉花地、玉米地、甜菜、番茄、辣椒及平播蔬菜、豆类等各种行距不同的农作物地。
同时,也适应于不同土质,如沙土地、黄粘地、砂石梁子地、盐碱地的干度和硬度。
变換不同形状的破碎轮进行破碎,疏松地表土壤,损害地膜洞小,可提高自然出苗率和出苗成活率,有利于农田增温、保墒、灭草、防风、促苗早发,提高自然出苗率和出苗成活率,实现一播全苗、均苗、壮苗,为丰收创造一个良好条件。
该项滾动式多功能破板结器,通过调节滚劫轴上的破碎轮,由破碎轮将板结的土壤破碎。
1.2.2旋转式破板结层碎土耙
该机结构简单,制造方便,可在发芽的播行上破碎板结层,以提高发芽种子出土的能力,且对作物幼芽无任何损伤。
该机可用人工操作,也可用畜力牵引或小型电机驱动。
谷子和棉花通常种植在地表以下30mm深的地方,所以钉齿的长度必须小于30mm。
土壤板结层的厚度约15~20mm。
因此.钉齿最大长度应在20~30mm之间。
旋转式土壤板结破碎七耙的生产和安装形式主要有两种不同的框架。
一种用于人工操作,另一种固定在畜力牵引的通用机架上.分别如图1-1和图1-2所示。
旋转式破板结层碎土耙经田间试验表明,对板结层下的幼芽无任何明显损伤,它与未破板结层的出苗率相比有明显的提高。
图1-1人力牵引图1-2畜力或机械牵引
1.2.3机引式棉苗初期破土装置
小四轮拖拉机牵引,一次破六行的;结构形式多种多样。
经使用对比,圆木辊上钉5~6cm长冷拔丝破壳器(俗称狼牙棒)非常有效,破壳效果较好,对棉花苗的伤害较低。
机械破碎板结首先是效率高,一台小四轮拖拉机可以顶十几、二十个人手推破克器的工作,如果人工挑就更慢;其次是质量好,拖拉机的速度均匀,每个破壳器上有弹簧预压,对板结地面的破碎压力一致;第三是伤苗率低,圆木辊上钉5~6cm的冷拔丝,原理就是只破碎土壳,木辊不会压伤已出土的棉苗,也不会拔断将出土的棉苗。
经检测,伤苗率在1%以下。
图1-3机引式棉苗初期破土装置
经过使用对比,钉刺辊的钉刺直径和长度对棉苗有一定的影响,以直径3.2~4mm、露出长度5~6cm的冷拔丝为宜,冷拔丝有一定的硬度和刚度,不易折弯。
过长浪费材料,还容易卷起地膜;过短木辊表面压着地表面,容易压断已出的棉苗。
1.3现有装置中出现的问题
多年来,膜上点播技术一直受到棉花种植者的青睐。
但雨后膜上点播棉田的破板结问题却成了植棉者的一块“心病”。
以往传统的破板结机具所采用的是钉状尖齿的碎土装置,这一装置只注重了碎土效果却忽视了极易伤苗这一问题,尤其是一膜两带的滴灌棉田,在机械或人工破除板结的过程中极易轧压滴灌带而造成损失。
雨后膜上封土板结对将要出土的棉苗和已出土的棉苗危害都很大,必须及时破碎板结壳才有利于出苗和生长。
如果不能及时破碎,将要出土的棉苗会闷死在壳下,已出土的棉苗不能很好生长,会僵苗。
因此,必须每场雨后及时碎土破壳,才能提高出苗率和壮苗率,做到苗齐苗壮。
而现有的破土装置并不满足这一要求,不能及时进行破土,农作物出苗板结大多采用耙和耙子。
耙较重需配有牲畜作为动力牵引,且伤苗率较大,该方法也由于牲畜的减少在个别地区不复存在;而用耙子破板结的方法不仅费力且效率太低,成本太高,工作量太大,所需时间太长,毁苗率太高,并不能满足及时破土。
要尽快研究出合理的破土装置,要能够及时破土,保证幼苗及时破土,提高出苗率,减少毁苗,节省人力,提高效率。
1.4研究的主要内容
根据设计思路,本次设计主要要完成的工作为:
参考现有破土装置技术,我认为此次设计主要要考虑以下问题:
(1)系统总体方案的设计分析;
(2)仿形方案的选择;
(3)碎土方式的选择;
(4)传动部件的设计;
(5)轴的校核。
2碎土装置总体的设计分析
2.1设计原则
(1)主要工作部件能满足适当的调整的要求。
(2)保证碎土力度满足要求。
(3)价廉实用、操作简单、维护方便。
2.2碎土装置总体结构
碎土装置总体结构如图2-1所示。
其组成分为以下几部分:
(1)机架由方钢焊接组成。
(2)传动装置包括减速器,皮带传动。
(3)碎土装置包括滚筒及滚筒轴。
(4)仿形装置包括仿形轮,仿形连杆。
(5)悬挂装置三点悬挂架
在农业机械中,利用仿形轮来调节高度是较为常见的,较易实现,而且仿形效果较好,工作可靠。
本文设计的碎土装置,采用仿形轮作为仿形机构,利用滚筒转动实现碎土,传动采用减速器减速和皮带传动。
图2-1棉苗破土装置总体结构图
2.3工作原理
棉苗破土装置工作时,利用拖拉机后三点悬挂,拖拉机的后输出轴作为传动动力源,工作时,经过万向节联轴器连接,带动减速器工作,通过减速器减速后,带动皮带轮机主轴转动,主轴上的皮带轮在带动滚筒轴上的皮带轮转动,从而使得滚筒随滚筒轴一起转动。
工作前,先调节仿形轮架的高低,改变仿形轮与滚筒之间的高度差,达到合适的位置。
工作时,仿形架连同滚筒一起依靠自重挂接在机架上,当遇到高低不平的地面时,通过仿形轮仿形,以及仿形连杆的作用,来达到方形的目的。
3碎土装置部件的设计
图3-1破土装置结构
由于棉苗破土是在棉苗发芽期进行,破土装置要保证破碎板结土壤的同时,还要保证不能压坏土壤里发芽的棉苗。
所以设计滚筒时,采用光面滚筒,这样能保证压实处的土壤受力均匀,也可保证棉苗表面的土壤不被滚筒挑起。
3.1滚筒结构设计
其中,滚筒结构设计成空心的,这样可减小滚筒自重,从而减小对棉苗的压伤损害。
采用焊接的形式,使滚筒焊接在滚筒轴上,从而保证滚筒与滚筒轴一体转动。
图3-2滚筒结构图
滚筒工作时的运动是一种复合运动,由滚筒绕轴的回转运动和整机向上的前进运动复合而成。
设滚筒轴心为坐标原点,X轴沿为水平方向,Y轴垂直向上,滚筒外缘上一点A由水平位置开始逆时针方向旋转,则其轨迹方程为:
式中R为点A到轴心的半径;ω为弹齿角速度。
对上式求导得速度方程:
3.2滚筒轴的结构设计
选皮带轮传动比
,
所以
于是转矩
选取轴的材料为45钢,调制处理。
根据表15-3,取
,于是得
因为轴上开有键槽,其直径应增大10%~15%,然后将轴整圆为标准直径。
即取轴的直径暂取为40mm。
作用在皮带轮上的力
首先根据轴的结构图做出轴的计算简图
图4-1轴的结构图
图4-2轴的弯矩和扭矩图
从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出,截面C是危险截面。
现将计算出的截面C处的值列于下表
表3-1截面C处的值
载荷
水平面H
垂直面V
支反力F
弯矩M
总弯矩
扭矩T
3.2滚筒轴的强度校核
进行校核时,通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面(即危险截面C)的强度。
根据校核公式和上表中的数据,以及轴单向旋转,扭转切应力为脉动循环变应力,取α=0.6,轴的计算应力
前面已经选定轴的材料是45钢,调制处理,查表得
。
因此,
,故安全。
3.3传动部件设计
带传动是一种挠性传动,具有结构简单、传动平稳、价格低廉和缓冲吸振等特点,在近代机械传动中应用广泛。
传统的V带传动设计方法是参照设计手册中给出的步骤逐步进行,工作量大,效率低,效果较差,为了得到较满意的结果,往往要平行计算若干个方案。
为了得到一组比较优越的带传动数据。
带轮的设计内容:
根据带轮的基准直径和带轮转速等已知条件,确定带轮的材料,结构形式,轮槽、轮辐和轮毂的几何尺寸、公差和表面粗糙度以及相关技术要求。
铸造、焊接和烧结的带轮在轮缘、腹板、轮辐及轮毂上不允许有沙眼、裂缝、缩孔及气泡;铸造带轮在不提高内部应力前提下,允许对轮缘、凸台、腹板及轮毂的表面缺陷进行修补;转速高于极限转速的带轮要做静平衡,反之要做动平衡。
带传动是利用张紧在带轮上的带,借助他们间的摩擦或啮合,在两轴间传动运动或动力,带传动具有结构简单,造价低廉、不需要润滑以及缓冲吸振等特点。
带轮的设计力求结构简单,便于制造,质量轻,分布均匀,并避免由于铸造产生过大的内应力。
铸造带轮布允许由砂眼,裂纹,缩孔及气泡。
带轮的工作表面应光滑,以减少带的磨损。
当带轮圆周速度
时要进行静平衡,
时则应进行动平衡。
带轮的材料常采用灰铸铁,钢,铝合金或者工程材料等。
灰铸铁应用最多,当
时,用HT200或者HT150,当
-45m/s时,则宜采用球墨铸铁或者铸钢,也可用钢板冲压――焊接带轮。
小功率窗洞可用铸铝合金或者塑料。
设计功率
:
由机械设计手册中的带传动,查得系数为
选定带型根据
和
由手册确定为Z型。
传动比i取2
(2)小轮基准直径参考手册取d1=125mm
大轮基准直径
由表查得
d2取为250mm
(3)带速
(4)初拉力
由于田间作业,整机的振动不可避免,所以此设计中所有v带轮的包角均大于120度,满足带轮传动的条件,单根v带的预紧由张紧轮调节。
带轮的常用材料为HT150与HT200。
转速较高时可以采用铸钢或用钢板冲压后焊接而成。
在此传动中,带传动的功率不是很高,而且转速也不高,故带轮的材料选用HT200。
4仿形部件的设计
图5-1仿形及破土装置结构图
由于地面起伏高低不平,碎土时必须使用单体地面仿形。
当地面有起伏时,工作部件随着仿形轮沿地面上升或下降,完成碎土工作。
工作前,先调节仿形轮架的高低,改变仿形轮与滚筒之间的高度差,达到合适的位置。
工作时,仿形架连同滚筒一起依靠自重挂接在机架上,当遇到高低不平的地面时,通过仿形轮仿形,以及仿形连杆的作用,来达到方形的目的。
图5-2仿形机构
图5-3仿形连杆
图5-3仿形轮及轮架
5机架的设计
破土装置采用拖拉机后三点悬挂的形式,挂接在拖拉机机身上,通过拖拉机的牵引带动破土装置前行。
架体采用方钢焊接,结构强度可以达到所需的要求。
三点悬挂尺寸按照国标要求,挂接尺寸满足中小型拖拉机。
图6-1机架焊合图
图6-2方形空心型钢
6结论
土壤表面板结或封顶是一个世界范围内的问题,它发生在各式各样的土壤和气候条件下。
土壤板结阻碍了幼芽的出土,如幼芽缺乏顶破板结层的能力,就会在板结层下弯曲并死掉。
在世界上许多干旱和半干旱地区的砂土和壤土中,出苗不足是一个普遍存在的问题。
受板结影响的有谷子、棉花、高梁、大豆、甜菜、胡萝卜和其他谷物。
本文设计的碎土装置,采用仿形轮作为仿形机构,利用滚筒转动实现碎土,传动采用减速器减速和皮带传动。
棉苗破土装置工作时,利用拖拉机后三点悬挂,拖拉机的后输出轴作为传动动力源,工作时,经过万向节联轴器连接,带动减速器工作,通过减速器减速后,带动皮带轮机主轴转动,主轴上的皮带轮在带动滚筒轴上的皮带轮转动,从而使得滚筒随滚筒轴一起转动。
工作前,先调节仿形轮架的高低,改变仿形轮与滚筒之间的高度差,达到合适的位置。
工作时,仿形架连同滚筒一起依靠自重挂接在机架上,当遇到高低不平的地面时,通过仿形轮仿形,以及仿形连杆的作用,来达到方形的目的。
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总结
毕业设计是高等院校本科教学计划中非常重要的组成部分,是对学生在大学期间所学的专业基础知识、研究能力、自学能力、创新能力的检验,是教学计划中最后一个综合性实践教学环节,也是高效开展综合素质教育和创新能力培养的重要途径。
巩固和加强学生对多学科理论、基础知识与技能的综合应用能力的训练,培养学生创新意识、创新能力和科学研究能力,培养其严谨、求实的治学态度和刻苦研究、用于探索的精神。
这次毕业设计是我由学校走向社会的重要一步,通过感觉自己知识还比较欠缺,但设计期间我和同学不断交流探讨,彼此取长补短,查阅了很多资料,感觉受益良多,通过自己要学习的东西还很多。
同时通过设计又重新熟悉了操做AUTOCAD,等软件
总之,通过此次设计使自己对机械行业有了进一步的了解,让自己在工作岗位上有可能出现的错误以及一些不良习惯提前被自己发现,使自己更加的了解了自己,为在以后的学习和工作中取得更大进步打下了坚实的基础。
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