【正文】 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）刀片式秸稈粉碎還田機(jī)設(shè)計(jì)說明書1 引言農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展是當(dāng)今世界農(nóng)業(yè)發(fā)展的重大課題。隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國(guó)家政策的積極引導(dǎo)，農(nóng)民科學(xué)意識(shí)的提高，秸稈粉碎還田機(jī)械已被國(guó)家乃至世界重視起來(lái)了。因?yàn)榻斩挿鬯檫€田可以減少污染、改良土壤、增加地力，秸稈粉碎還田機(jī)的運(yùn)用可以節(jié)省人力。 秸稈粉碎機(jī)的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 秸稈粉碎機(jī)的國(guó)外應(yīng)用現(xiàn)狀國(guó)外玉米秸稈粉碎還田機(jī)的研究與生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)成熟，目前美國(guó)、德國(guó)、烏克蘭、俄羅斯等西方國(guó)家，玉米的秸稈粉碎已基本實(shí)現(xiàn)了全部機(jī)械化作業(yè)。由于其種植方式多為一年一季種植，收獲時(shí)玉米莖稈的含水率很低，大多數(shù)國(guó)家玉米秸稈粉碎還田機(jī)通過調(diào)節(jié)脫粒滾筒的轉(zhuǎn)速和脫粒間隙進(jìn)行玉米的秸稈粉碎還田。 烏克蘭赫爾松康拜因聯(lián)合收獲機(jī)制造公司的KCKY6型玉米秸稈粉碎還田機(jī)，可以進(jìn)行摘穗—果穗剝皮—青貯聯(lián)合作業(yè)，適合我國(guó)大部分地區(qū)的農(nóng)藝要求。但由于機(jī)型龐大，對(duì)我國(guó)農(nóng)村廣大地區(qū)的田間道路情況適應(yīng)性差。價(jià)格昂貴，另外，意大利OMARV公司也開發(fā)出了各種不同的秸稈粉碎還田的機(jī)具，其價(jià)格也非常昂貴與我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水平不符。 秸稈粉碎機(jī)的國(guó)內(nèi)應(yīng)用現(xiàn)狀從90年代開始，在引進(jìn)國(guó)外技術(shù)和國(guó)內(nèi)外農(nóng)業(yè)科研成果的基礎(chǔ)上，全國(guó)的各大中專院校和各省的農(nóng)機(jī)研究所，先后研究開發(fā)了機(jī)械化秸稈粉碎還田技術(shù)。型號(hào)多達(dá)60多種，申報(bào)的有關(guān)專利有60多項(xiàng)。但是，構(gòu)造和工作原理大致相同。按照配套動(dòng)力大小可分為與小四輪拖拉機(jī)配套的小型秸稈還田機(jī)，還有與30馬力、50馬力、65馬力配套使用的大中型秸稈還田機(jī)，其中與50馬力拖拉機(jī)配套應(yīng)用最為普遍。按照性能來(lái)分，旱地還田機(jī)有玉米秸稈還田機(jī)、反轉(zhuǎn)旋耕滅茬機(jī)、根茬粉碎還田機(jī)。水田秸稈還田機(jī)械主要有水田埋草以及驅(qū)動(dòng)圓盤犁、機(jī)耕船、水田犁等。玉米秸稈粉碎還田機(jī)有多種，按照生產(chǎn)廠家來(lái)看，主要有4JH系列、4F系列、4JQ系列、4Q系列、9Q—2型等，產(chǎn)品己成系列，～，是秸稈還田的主要機(jī)械。近幾年這類秸稈粉碎還田機(jī)具質(zhì)量有明顯的提高，大多數(shù)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、性能可靠，粉碎效果好，生產(chǎn)效率高。玉米秸稈粉碎還田機(jī)的品種也有可很大發(fā)展，如附帶破茬功能的秸稈切碎滅茬機(jī)，增加了旋耕裝置，在粉碎秸稈的同時(shí)，可將地表以下5厘米內(nèi)的根茬切碎，土壤旋松。還有與小四輪拖拉機(jī)配套的小型懸掛式雙立軸多刀組結(jié)構(gòu)的秸稈切碎還田機(jī)。根茬粉碎還田機(jī)，這類機(jī)具滅茬旋耕深度可達(dá)10厘米，可將根茬粉碎后直接均勻地混合于地表10厘米的耕層中，作業(yè)質(zhì)量可達(dá)到播前除茬整地的要求。還有配套小麥聯(lián)合收割機(jī)的秸稈根茬粉碎機(jī)，在安裝割臺(tái)的位置安裝上秸稈根茬粉碎機(jī)，實(shí)現(xiàn)了一機(jī)多用。另外秸稈粉碎質(zhì)量好壞與主機(jī)和還田機(jī)的選型與匹配關(guān)系極大?！按篑R拉小車”浪費(fèi)功率，“小馬拉大車”必然粉碎效果差。因此，拖拉機(jī)的牽引力要大于還田機(jī)的工作阻力，并留有一定的儲(chǔ)備。就石家莊地區(qū)講，拖拉機(jī)選型以鐵牛5鐵牛60、天津60、清江650、上海50、上海650為主，配帶石家莊農(nóng)機(jī)廠生產(chǎn)的4Q—。從目前看，刀片式還田機(jī)對(duì)秸稈的打擊效果好、成本低，深受農(nóng)戶歡迎。其主要機(jī)型有：（1）6FH—60型/90型秸稈粉碎還田機(jī)，由長(zhǎng)治市農(nóng)機(jī)研究所設(shè)計(jì)，—，采用前懸掛方式與拖拉機(jī)聯(lián)接。（2）4JFH—240型秸稈粉碎還田機(jī)，山東省荷澤市牡丹區(qū)農(nóng)機(jī)推廣站聯(lián)合鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)機(jī)站研制開發(fā)解決了目前玉米秸稈還田機(jī)只粉碎秸稈不滅根茬的難題。（3）4JFH—248型秸稈粉碎還田機(jī)，結(jié)構(gòu)緊湊，操作靈活，性能較穩(wěn)定，工作可靠。（4）4JM160型秸稈粉碎還田機(jī)，由上海市農(nóng)業(yè)機(jī)械研究所設(shè)計(jì)，上海市拖拉機(jī)內(nèi)燃機(jī)公司制造，是拉力動(dòng)力輸出軸驅(qū)動(dòng)的復(fù)式作業(yè)機(jī)具。（5）IBM160型秸稈粉碎還田機(jī)，由江蘇省農(nóng)機(jī)推廣站與鹽城市農(nóng)機(jī)研究推廣站中心和鹽城恒昌集團(tuán)聯(lián)合研制，與50型四輪拖拉機(jī)配套使用。（6）富路牌4YF—160型玉米秸稈粉碎還田機(jī)，采用前置式掛接機(jī)構(gòu)與動(dòng)力配套，有效解決了其他后置機(jī)型因秸稈被拖拉機(jī)碾壓后不便粉碎還田的問題。（7）1JHYZ型秸稈粉碎還田機(jī)，山東濰坊市天宇機(jī)械有限公司研制開發(fā)。（8）1JH—150型秸稈粉碎還田機(jī)，是河北華勒機(jī)械股份有限公司吸收國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)研制而成的新型農(nóng)機(jī)產(chǎn)品。雖然，近十幾年間，實(shí)現(xiàn)玉米秸稈還田機(jī)械化的呼聲高漲，政府、科研單位和企業(yè)對(duì)秸稈還田機(jī)械化市場(chǎng)看好，但推廣效果不大。究其原因有政策方面、種植模式等多方面的因素。但機(jī)具的適應(yīng)性差也是主要原因之一。開發(fā)適合中國(guó)國(guó)情的玉米秸稈還田機(jī)機(jī)型成為國(guó)內(nèi)玉米收獲機(jī)械研究的一個(gè)新重點(diǎn)。 本機(jī)的特點(diǎn)及要求 我國(guó)玉米秸稈還田機(jī)械的技術(shù)特點(diǎn)與歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)的玉米種植有以下幾個(gè)特點(diǎn)：種植地塊小，玉米種植行距不統(tǒng)一，玉米收獲期莖稈含水率較高。因此我國(guó)玉米收獲機(jī)械的設(shè)計(jì)要求與歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家不同。應(yīng)達(dá)到以下幾點(diǎn)： (1)、設(shè)計(jì)的秸稈還田機(jī)在作業(yè)、運(yùn)輸、卸糧過程中應(yīng)十分靈活，適合小地塊田間使用。 (2)、針對(duì)當(dāng)前農(nóng)民文化素質(zhì)不高的特點(diǎn)，開發(fā)的秸稈還田機(jī)應(yīng)盡量操作簡(jiǎn)便、維修方便。 (3)、設(shè)計(jì)的秸稈還田機(jī)應(yīng)可進(jìn)行不對(duì)行切割。否則既影響切割質(zhì)量又降低生產(chǎn)效率。影響了農(nóng)民購(gòu)買秸稈還田機(jī)的積極性。 (4)、機(jī)組要有較好的強(qiáng)度和剛度，能適應(yīng)惡劣的田間道路。 (5)、機(jī)組有較高的使用可靠性。 本機(jī)的特點(diǎn)和要求我們本次設(shè)計(jì)的是JH型刀片式秸稈粉碎還田機(jī)，本機(jī)的特點(diǎn)和要求有以下幾點(diǎn)：1)工作幅度寬以往我國(guó)的秸稈粉碎還田機(jī)主要是配套小四輪拖拉機(jī)的，但是，現(xiàn)在這種局面正在改變。與大中型拖拉機(jī)配套的秸稈粉碎還田機(jī)數(shù)量增長(zhǎng)較快，大中機(jī)型成為主要的發(fā)展方向。因而我這次設(shè)計(jì)的工作幅寬為1500cm。這樣符合拖拉機(jī)向大中機(jī)發(fā)展的趨勢(shì)，且主要原因是效率較高。2)需求的功率大 由于本機(jī)的工作幅度較寬，故其需求的拖拉機(jī)的功率也較大，本機(jī)選用的配套拖拉機(jī)型號(hào)是鐵牛60型。3)切削方式為刀片式切削方式通常用的有刀片式和錘爪式兩種。錘爪式切削需要的功率大，相對(duì)成本上要浪費(fèi)些，因此本次設(shè)計(jì)采用刀片式切削，刀片式切削制作簡(jiǎn)單，工作時(shí)消耗功率低。4)布刀方式秸稈還田機(jī)的刀片排列方式有，單螺旋線，雙螺旋線，對(duì)稱排列布置，但是他們?cè)趧?dòng)平衡方面的效果都不太理想。因此，我在做這次設(shè)計(jì)時(shí)，查閱了大量的資料，應(yīng)用了最新的研究成果，應(yīng)用“均力免振假設(shè)”對(duì)刀片排列進(jìn)行了優(yōu)化，使機(jī)具的振動(dòng)大幅度減小。5)傳動(dòng)平穩(wěn)，噪音小，損失小本機(jī)的傳動(dòng)方式為：將還田機(jī)輸出軸經(jīng)萬(wàn)向節(jié)傳遞動(dòng)力給減速機(jī)；經(jīng)減速機(jī)增速后傳遞給皮帶輪，經(jīng)皮帶輪二次增速傳遞動(dòng)力到刀滾筒，皮帶張緊采用張緊輪滾動(dòng)壓緊方式進(jìn)行調(diào)整。由于采用的是v帶傳動(dòng)，故其傳動(dòng)功率大，且傳動(dòng)平穩(wěn)，噪音小。另外，本機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊，操作簡(jiǎn)便，機(jī)動(dòng)靈活等特點(diǎn)。 整機(jī)結(jié)構(gòu)方案的確定 設(shè)計(jì)要求本次課題要求設(shè)計(jì)一臺(tái)能滿足玉米和小麥秸稈粉碎還田用的刀片式秸稈粉碎還田機(jī)。主要技術(shù)要求：作業(yè)幅寬1500mm；刀軸轉(zhuǎn)速1800r/min；刀片數(shù)量36；留茬高度：20～80mm；配套動(dòng)力50～55hp；掛接方式：全懸掛。 調(diào)查中發(fā)現(xiàn)的問題拖拉機(jī)動(dòng)力輸出軸傳遞的動(dòng)力經(jīng)萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)傳給變速箱，在至齒輪、三角帶兩級(jí)增速后帶動(dòng)刀軸及彎刀一起高速旋轉(zhuǎn)，高速旋轉(zhuǎn)的彎刀沖擊力將秸稈撿起在喂入口負(fù)壓的輔助作用下，秸稈被吸入機(jī)殼并多次打擊、剪切、揉搓、撕拉，使秸稈達(dá)到粉碎要求，最后被氣流拋送出機(jī)殼外面，均勻的落到地面并經(jīng)壓輥壓平，適用于北方旱作農(nóng)業(yè)區(qū)。通過實(shí)際調(diào)查，發(fā)現(xiàn)秸稈粉碎還田機(jī)有以下幾個(gè)問題：一是秸稈粉碎還田量過大而造成部分秸稈不能有效掩埋；二是秸稈粉碎還田機(jī)只能粉碎地表秸稈，而不能破除地表以下根茬影響播種。三是許多秸稈粉碎還田機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量不過關(guān)，材質(zhì)強(qiáng)度不夠，加工精度較差，作業(yè)中故障較多，給推廣工作帶來(lái)困難。本次課題在完成設(shè)計(jì)任務(wù)的同時(shí)，要著力對(duì)以上問題進(jìn)行研究分析，制定出改進(jìn)方案，努力設(shè)計(jì)出一種性能優(yōu)越的秸稈粉碎還田機(jī)。刀片式秸稈粉碎還田機(jī)的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)：主要結(jié)構(gòu)有機(jī)架，動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)，包括三角帶傳動(dòng)及傳動(dòng)錐齒輪箱；秸稈粉碎機(jī)構(gòu)，包括旋轉(zhuǎn)刀架組成，固定刀具；懸掛，升降機(jī)構(gòu)，地輪，三角帶張緊裝置等。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是動(dòng)、定刀均采取立式結(jié)構(gòu)，整機(jī)安裝在拖拉機(jī)后方，屬后置式?？蓪⒅绷⒌挠衩捉斩捴苯臃鬯?，而不必像其他機(jī)型需先將秸稈壓倒再粉碎，可減少工作阻力，提高作業(yè)效率；刀片是焊接在刀軸上的刀柄上；刀片在刀軸上采用優(yōu)化排列，動(dòng)、定刀片相互錯(cuò)開，提高了秸稈粉碎效果。刀片式秸稈粉碎還田機(jī)的刀片采用特殊材料制成，堅(jiān)硬耐磨，具有良好的粉碎功能。粉碎合格率達(dá)90％以上，留茬高度在50毫米以下。該機(jī)與50型，55型，60型輪式拖拉機(jī)配套，運(yùn)輸方便，地頭轉(zhuǎn)彎靈活，對(duì)生長(zhǎng)在田間或鋪放于地面的玉米，高粱等作物秸稈，麥稻類軟稈及雜草有良好的粉碎效果。 工作原理操縱拖拉機(jī)升降手柄使還田機(jī)降至工作位置，發(fā)動(dòng)機(jī)皮帶輪通過三角帶帶動(dòng)齒輪箱上皮帶輪，通過錐齒輪傳動(dòng)，減速增扭，改變動(dòng)力傳遞方向，帶動(dòng)動(dòng)力軸旋轉(zhuǎn)，動(dòng)刀片和定刀片相配合，將進(jìn)入機(jī)器內(nèi)的玉米秸稈剪切、沖擊、撕裂成20—40毫米左右的碎秸稈，碎秸稈在離心力及重力作用下被拋出機(jī)外，均勻?yàn)⒉继镩g，為耕整地作業(yè)創(chuàng)造條件。 秸稈粉碎還田機(jī)的系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)與其他農(nóng)業(yè)機(jī)械產(chǎn)品相同，秸稈粉碎還田機(jī)具有工作條件惡劣多變，使用分散，保管條件差，工作部件易磨損等特點(diǎn)。因此要求秸稈粉碎還田機(jī)做到堅(jiān)固耐用，安全可靠，使用維護(hù)方便。在滿足農(nóng)業(yè)技術(shù)要求的前提下，盡可能提高產(chǎn)品和零部件的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化程度。(1).農(nóng)業(yè)機(jī)械的一般設(shè)計(jì)要求：① 各工作部件行進(jìn)方向工作阻力與各輪子滾動(dòng)阻力的總和應(yīng)不大于拖拉機(jī)的額定牽引力，并有一定的功率儲(chǔ)備。工作部件由地輪驅(qū)動(dòng)時(shí)，還要考慮因傳動(dòng)效率而引起的阻力增加。② 工作部件的提升方式有液壓式和機(jī)械式兩種。在與備有液壓系統(tǒng)的拖拉機(jī)配套時(shí)可采用③ 液壓提升，并應(yīng)該校核在工作狀態(tài)下提升工作部件的能力；采用機(jī)械提升時(shí)，地輪應(yīng)有足夠的驅(qū)動(dòng)力矩。④ 根據(jù)不同要求，考慮其工作幅度與拖拉機(jī)輪距的配套適應(yīng)性及二者的相對(duì)位置；考慮工作狀態(tài)下牽引得直線性。⑤ 考慮機(jī)具在拖拉機(jī)上懸掛的位置與拖拉機(jī)前后輪的載荷分布，機(jī)組的縱向、橫向穩(wěn)定性和操縱性，裝卸是否方便。合理選擇機(jī)具在拖拉機(jī)上的懸掛方式，