【正文】 1 小型拔梗機(jī)的研究機(jī)設(shè)計 【摘 要】 本文針對農(nóng)作物的莖稈采用機(jī)械化收獲進(jìn)行了一定的研究，并研制出了一種小型農(nóng)作物拔梗機(jī)。 設(shè)計的這種拔梗機(jī)在滿足普通拔梗機(jī)的功能的基礎(chǔ)上還做了一些改進(jìn)， 設(shè)計一種拔梗更快更干凈、更加小型輕便，成本低，且效率更高，性能更好的拔梗機(jī)，廣泛適用于中小型田間作業(yè)。 闡述了小型農(nóng)作物拔梗機(jī)的工藝流程、結(jié)構(gòu)特點。根據(jù)設(shè)計要求，確定了基本參數(shù)及主要技術(shù)性能指標(biāo)。對小型農(nóng)作物拔梗機(jī)所需功率進(jìn)行分析確定，通過實驗分析得出了結(jié)論。 改進(jìn)后的拔梗機(jī)能一次完成農(nóng)作物莖稈的破土、夾持、拔出、提升、輸送和成 堆集放，工序集中，生產(chǎn)效率高，結(jié)構(gòu)簡單、制造、安裝、操作方便、使用維護(hù)簡便，功能齊全，適應(yīng)性強(qiáng)，故障少，使用壽命長，能一機(jī)多用。 【 關(guān)鍵詞 】 ：小型內(nèi)燃機(jī)；拔梗機(jī)；作物莖稈；實驗分析 2 Machine of small pulling machine design stem Abstract This paper adopted the stalks mechanized harvesting crops made certain research, and developed a small crops pull infarction machine. Design of the machine to satisfy mon pulled infarction pulled the function of stems machine based on made some improvements, design a kind of pull more clean, more faster infarction small and portable, low cost, and more efficient, pluck infarction better performance, extensively suitable for small and mediumsized machine field operations. Expounds the small crops pull infarction machine process, structural features. According to the design requirements, determine the basic parameters and main technical performance indicators. Pull out of small crops needed power stems machine, through analysis to identify the conclusion experimental analysis. The improved pull infarction function once pleted crop stalks break, clamping, uproot, upgrade, transmission and piles set to put, process focused, efficient production, simple structure, manufacture, installation, convenient operation, use convenient maintenance, the function is all ready, adaptable, low malfunction, service life is long, can multiusage. 【 Keywords】 ： Small internal bustion engine； Crop stalks； Pulled infarction machine； Experimental analysis 小型拔梗機(jī)的研究及設(shè)計 3 第一章 緒論 課題背景 我國是一個農(nóng)業(yè)大國，玉米、棉花的種植面積大，僅我省的玉米、棉花種植面積就達(dá) 1000萬畝以上。近幾年來，玉米、棉花的種植面積仍在不斷擴(kuò)大， 收獲后莖桿留在地間中，農(nóng)民要采用砍、割、拔的 方式進(jìn)行清除，勞動強(qiáng)度大，作業(yè)效率低。而且砍、割后，這些作物兜根仍留在土壤中，影響來年播種。同時夾藏蟲卵，增加來年莊稼病蟲危害。加之秸稈碳氮比高，不易腐爛。所以秸稈還田常因翻壓量過大，土壤水分不適，施不夠，翻壓質(zhì)量不好等原因，出現(xiàn)妨礙耕作，影響出苗，燒苗，病蟲害增加等現(xiàn)象，有的甚至造成減產(chǎn)。 然而這些莖稈的收獲卻成了農(nóng)民大傷腦筋的事情。歷年來，這些莖稈的收獲一直沿用人工拔收，一是農(nóng)民勞動強(qiáng)度大，二是占用時間長，大都采用一年單熟的耕作方式，為減少農(nóng)民的勞動強(qiáng)度，縮短作物的收獲時間，最大限度地將一年單熟耕作方式改 變?yōu)橐荒陜墒?，提高土地資源的利用率，讓農(nóng)民增加收入。大面積推廣應(yīng)用，作業(yè)質(zhì)量符合農(nóng)藝要求、工作效率高、使用可靠性強(qiáng)的農(nóng)作物拔稈機(jī)顯得非常重要，也說明了該項目推廣意義是很深遠(yuǎn)的。 小型 拔梗機(jī) 主要作業(yè)對象是 農(nóng)作物莖桿。即：棉梗、玉米梗、高梁梗等，其功能是 將地間農(nóng)作物莖桿進(jìn)行 除兜根 —— 拔莖桿 —— 集堆 —— 打梱 機(jī)械化的作業(yè)。由于拔梗機(jī)不僅能大大降低農(nóng)民的勞動強(qiáng)度、增加農(nóng)民的工作效率，而且使得農(nóng)民的作物增產(chǎn)增收。所以小型拔梗機(jī)的研究與設(shè)計是目前很有價值和意義的研究課題。 本次設(shè)計內(nèi)容是小型拔梗機(jī)，它是 由內(nèi)燃機(jī)、行走底盤、機(jī)架，他還包括破土裝置、拔梗裝置、莖稈夾持裝置、莖稈輸送裝置、傳動箱、升降裝置、集物柵。內(nèi)燃機(jī)安裝在行走地盤上，破土裝置、拔梗裝置、莖稈夾持裝置、傳動箱、莖稈輸送裝置和集物柵依次安裝在機(jī)架上；機(jī)架安裝在行走底盤的正前方，用升降裝置中的油缸和懸掛桿與行走底盤鉸接，利用升降裝置中的油缸動作來調(diào)節(jié)機(jī)架與地面的相對位置，達(dá)到破土裝置的破土深度；破土裝置固定在機(jī)架的前方下端；莖稈夾持裝置安裝在機(jī)架的上方；拔梗裝置安裝在傳動箱中的傳動軸上端；莖稈小型拔梗機(jī)的研究及設(shè)計 4 輸送裝置安裝在機(jī)架的上方后部；集物柵的一端用鉸接在機(jī)架 一側(cè)的下端，集物柵的另一端用彈簧掛接在機(jī)架上。 圖 11 小型條式拔棉梗機(jī) 小型拔梗機(jī)的研究及設(shè)計 5 我國拔梗機(jī)的現(xiàn)狀和發(fā)展前景 我國拔梗機(jī)的現(xiàn)狀 農(nóng) 民 對 各種農(nóng)作物莖 稈的收獲一直沿用傳統(tǒng)的人力拔收方式，不但增加 了農(nóng) 民 的勞動強(qiáng)度，而且不利于 農(nóng)田 騰茬搶種。一個強(qiáng)壯 的 勞動力一天收不了一畝地 農(nóng)作物莖 稈，且滿手血泡，腰酸腿疼，苦不堪言。國內(nèi)雖有幾個廠家研制了 單一的 拔 桿 機(jī)，但都因構(gòu)造不合理，作業(yè)質(zhì)量差，工作效率低，故障率高、適應(yīng)性差或作業(yè)質(zhì)量不能滿足農(nóng)藝要 求等諸多原因農(nóng)民不愿接受。一些農(nóng) 民 試圖用秸稈粉碎還田的方式將其直接粉碎還田，但是 有的作物莖 稈有著堅實的木質(zhì) 纖維 ，不易漚制，直接影響下茬作物生長，易導(dǎo)致大面積減產(chǎn)，農(nóng)友怨聲載道。 我國拔梗機(jī)的發(fā)展前景： 今朝我國農(nóng)作物拔梗機(jī)械處于發(fā)展開始的一段時間，拔梗機(jī)械化程度較低，發(fā)展 小型成套機(jī)械設(shè)備是我國拔梗機(jī)械的發(fā)展趨勢。農(nóng)作物莖稈作為一種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的副產(chǎn)品，產(chǎn)量大、品類多、漫衍廣，同時也是一項重要的有生命的物質(zhì)資源。占涉及方面計數(shù)，我國年產(chǎn)農(nóng)作物莖稈 6 億噸以上，資源領(lǐng)有量居世界榜首。根據(jù)預(yù)先推測，跟著農(nóng)業(yè)生 產(chǎn)技能的不斷提高，莖稈總量將呈增加趨勢，至 2022年達(dá)，年產(chǎn)量將到達(dá) 億噸。鑒于莖稈的利用價值和經(jīng)濟(jì)價值，發(fā)展施用成本較低的拔梗機(jī)械是今朝我國迫切需要處理和完成的題目。 由于 國外一些發(fā)達(dá)國家所生產(chǎn)的莖稈收獲機(jī)械，多為大型或重型，需要配置的動力大，價格又昂貴，加上受種植模式的制約，且我國是種植農(nóng)作物的大國，需求量大，使得國外的拔梗機(jī)很難在我國推廣應(yīng)用。所以， 開發(fā)小型化適合農(nóng)業(yè)需求的拔梗機(jī)設(shè)備是促進(jìn)我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然趨勢 。 小型拔梗機(jī)的研究及設(shè)計 6 設(shè)計的主要內(nèi)容 本次設(shè)計在調(diào)查湖南丘陵地區(qū)的土地情況和棉花的生 長周期后，在市場上比較了幾種拔梗機(jī)的優(yōu)缺點后，做出的優(yōu)化方案。要求 拔梗更快更干凈、更加小型輕便，成本低，且效率更高，性能更好的拔梗機(jī)，廣泛適用于中小型田間作業(yè)。 在綜合考慮和比較不同拔梗機(jī)的優(yōu)缺點后，決定此次拔梗機(jī)的設(shè)計思路為 : 工作時，啟動內(nèi)燃機(jī)操作行走底盤行駛。作物莖稈收獲時，將行走底盤的動力傳遞給傳動箱中的輸入軸，通過傳動鏈帶動破土器莖稈夾持裝置、拔梗裝置和夾持輸送裝置運動。 此拔梗機(jī)主要由 分桿器、兜根分離器、拔桿輥筒、拔桿夾持裝置、莖桿輸送裝置、動力傳動系統(tǒng)、莖桿鋪放裝置、機(jī)架、懸掛系統(tǒng)行走 裝罝和打梱器等組成 。具有拔斷率低、拔破率低、拔凈率高等特點。 參考其他實例分析及設(shè)計，我認(rèn)為此次拔梗機(jī)的設(shè)計主要考慮以下問題： 小型拔梗機(jī) 分桿器的設(shè)計，包括分桿器的長度設(shè)計，強(qiáng)度的設(shè)計，力求使用最少的材料設(shè)計出滿足要求的分桿器 ； 小型拔梗機(jī) 兜根分離器的設(shè)計，力求以消耗最小的力使梗莖與土壤分離，達(dá)到拔凈的要求 ； 小型拔梗機(jī) 拔桿輥筒的設(shè)計 ； 小型拔梗機(jī) 拔桿夾持裝置的設(shè)計與定位要求 ； 小型拔梗機(jī) 莖桿輸送裝置的動力選取 ； 小型拔梗機(jī)動力傳動系統(tǒng)的選取與計算； 小型拔梗機(jī) 莖桿鋪放裝置的設(shè)計， 外形尺寸設(shè)計，力求使機(jī)體體積小，外形美觀大方 ； 機(jī)架、懸掛系統(tǒng)行走裝罝和打梱器等的選取與設(shè)計計算 ； 小型拔梗機(jī)外形尺寸的設(shè)計，外形尺寸能否保證安裝，分桿器與 拔桿輥筒是否滿足強(qiáng)度要求 同時， 在確定拔梗機(jī)的結(jié)構(gòu)方案時，又要注意以下幾個問題： 確定拔桿機(jī)構(gòu)夾持力的大??； 確定拔桿機(jī)構(gòu)的方式； 確定兜根分離器的方式選??； 小型拔梗機(jī)的研究及設(shè)計 7 確定莖桿輸送方式的選??； 確定拔桿夾持裝置的位置以及安裝方法； 確定整機(jī)外形尺寸、前進(jìn)速度、收獲行數(shù) ； 確定拔梗機(jī)的動力選取。 改進(jìn)之后的拔梗機(jī)的創(chuàng)新之處有以下幾點： 擬采用彈簧對 壓鏈夾式拔桿機(jī)構(gòu) ，可根據(jù)棉稈粗細(xì)自動調(diào)整夾持力。 擬采用雙圓盤刀片式 兜根分離器， 可根據(jù)莖稈的位置將根、土分離，有利于減輕起拔力和減少拔斷率； 采用雙 拔桿輥筒和拔桿夾持裝置雙重拔桿作用， 有利于提高機(jī)具作業(yè)質(zhì)量； 采用全封閉式莖稈輸送，減少了機(jī)具作業(yè)故障。 變速裝置擬采用同軸蝸桿分別帶動兩蝸輪及鏈輪運轉(zhuǎn)，兩鏈條則作同向運行。 掛接機(jī)構(gòu)擬采用固定式升降臂形式，構(gòu)成垂直升降機(jī)構(gòu)，調(diào) 節(jié) 雙圓盤刀片式 兜根分離器入土作業(yè)的深度。 采用牧草打結(jié) 打梱器裝置打梱，鏈?zhǔn)捷斔汀? 小型拔梗機(jī)的研究及設(shè)計 8 第二章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計 拔梗機(jī)工作原理分析 拔梗機(jī)大量應(yīng)用于棉花、玉米、高粱等農(nóng)作物的拔梗。其工作原理如下：工作時，啟動內(nèi)燃機(jī)操作行走底盤行駛。作物莖稈收獲時，將行走底盤的動力傳遞給傳動箱中的輸入軸，通過傳動鏈帶動破土器莖稈夾持裝置、拔梗裝置和夾持輸送裝置運動。利用升降裝置中的油缸動作，調(diào)節(jié)破土裝置的破土深度。通過行走底盤的行駛，破土器將作物莖稈兩邊土壤切割，使莖梗的須、 根分開，降低拔梗阻力以減少拔斷率。破土后的作物莖梗進(jìn)入加持裝置夾持。同時，由拔梗裝置中的拔叉將作物莖梗叉住，；利用機(jī)器前進(jìn)和拔梗裝置的旋轉(zhuǎn)作用，將莖梗從土壤中拔出。作物莖稈在莖稈夾持裝置的夾持下，完成作物莖稈的夾持、提升和縱向輸送。再經(jīng)莖稈輸送裝置與導(dǎo)向桿的共同作用，將作物莖梗輸送到機(jī)架一側(cè)放在集物柵上，當(dāng)莖梗堆集重量超過彈簧的拉力時，在重力作用下落入地面成堆集放。其實物圖見圖 21。 圖 21 小型農(nóng)作物拔梗機(jī) 1．連接桿 置 小型拔梗機(jī)的研究及設(shè)計 9 拔梗機(jī)的動力分析 設(shè)計該款收割機(jī)動力參考市場上的收割機(jī)參數(shù)，在棉花地中工作選取柴油機(jī)動力（ S195）：額定功率為 千瓦，轉(zhuǎn)速為 2022 轉(zhuǎn) /分，燃油消耗率,采用蒸發(fā)水冷卻。由輸出軸輸出動力，柴油機(jī)相比較于汽油機(jī)能提供較大的馬力，適宜使用于相對復(fù)雜的環(huán)境，在農(nóng)業(yè)機(jī)械中大量應(yīng)用。柴油價格相對于汽油價格略低，對 于農(nóng)業(yè)機(jī)械的使用上更易于接受。所以本拔梗機(jī)設(shè)計中采用柴油機(jī)最為本拔梗機(jī)的動力選擇。 圖 22 農(nóng)用柴油機(jī) 拔梗機(jī)動力輸入裝置的分析 本次設(shè)計采用鏈傳動。鏈傳動是一種撓性傳動，它由鏈條和鏈輪組成。通過鏈輪輪齒與鏈條的嚙合來傳遞運動和動力。 與摩擦型 的帶傳動相比，鏈傳動無彈性滑動和整體打滑現(xiàn)象，因而能保持準(zhǔn)確的平均傳動比，傳動效率較高；又因鏈條不需要像帶張得很緊，所以作用于軸上的徑