毕业设计论文小型秸秆压捆机结构设计.docx

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1、本次设计主要是对小型秸秆压捆机进行设计。这种机械是之前没有接触过的，在设计初期，查阅了大量的资料，了解压捆机的相关结构后，确定了本次设计的压捆机的结构方案。结构方案确定之后，对每个结构进行细化，并结合机械设计的知识，根据任务书的要求，将每个结构计算定型。最后，将所设计的内容进行整理，编写设计说明书，并绘制相关零部件的二维图。本次设计根据我国的实际需要，在目前的设计研究基础上，并结合了现有的压捆机压缩理论，利用现代理论与设计方法改进了小型秸秆压捆机的设计。关键词：秸秆；压捆机；结构设计；ABSTRACTThispaperismain1yonthesma11strawba1ingpressdesi

2、gn.Thiskindofmachineryisnotbeforecontact,intheear1ydesign,consu1ta1otofdata,afterthere1evantstructureofthedecompressionba1er,determinethedesignoftheba1erstructure.Afterthestructureschemeisdetermined,eachstructureisrefined,combinedwiththeknow1edgeofmechanica1design,accordingtotherequirementsofthetask

3、book,theca1cu1ationofeachstructureisfina1ized.Fina11y,thecontentsofthedesignaresortedout,thedesignspecificationisprepared,andthe2ddrawingofre1evantpartsisdrawn.Accordingtotheactua1needsofourcountry,basedonthecurrentdesignandresearch,combinedwiththeexistingcompressiontheoryofba1er,thedesignofsma11str

4、awba1erisimprovedbyusingmodemtheoryanddesignmethod.Inaddition,thispapera1soana1yzesthebenefitoftheba1er,basedonthedesignofthesma11strawba1er.KEYVVORDSZStraw;Ba1ingmachine;Structura1design;第一章绪论111研究背景和目的11.2秸秆压捆机的分类113国内外研究现状1第二章压缩理论32.1 压缩理论的研究概况32.2 秸秆压缩理论研究6221秸秆压缩过程研究62.2.2压缩力的分析8第三章秸秆压捆机结构方案设计9

5、3.1 压捆机的结构组成93.2 拾捡机构93.3 输送喂入机构103.4 输送喂入参数设计113.5 压捆室的参数设计113.6 压缩成型机构113.6.1 压缩机构方案113.6.2 压缩成型装置参数计算123.7 密度调节机构153.8 减速器的设计15第四章压捆机的效益分析164.1 生态效益164.2 社会效益164.3 经济效益16总结19参考文献20致谢21第一章绪论11研究背景和目的我国的农作物产量巨大，在国际上产量也是首屈一指。由最新的研究数据显示，目前我国现有世界排名第二的的各天然草地，约3.93亿平方米，占国土面积41.7%。同时我国每年生产约6.4亿吨的桔秆，成为了当之

6、无愧的秸秆大国。川如何将秸进行处理，这是一个一直在进行探讨的问题。自非常久远的年代起，劳动人民就将秸秆进行就地焚烧处理，这不仅对环境造成了极大的污染，还更是对资源的浪费。而如今的科学技术相比以前得到了巨大的提升，我们思考问题也更加具有深度而不是浮于表面。如何更加绿色健康无害的处理秸秆，让它对环境的影响降低至最小，甚至是变废为宝，这是一个值得不断探索的话题。目前很多国家都已经逐渐地将秸秆进行二次利用，但是因为秸秆比较松散，密度较小，所以造成了运输的困难。要想解决秸秆的再利用问题，那么秸秆的运输是一个首先需要被攻克的难题。本次设计就是针对秸秆的运输问题设计一台小型的秸秆压捆机，将秸秆打包成高密度的

7、草捆之后进行运输再利用，如果能够批量生产，那么对秸秆的二次利用有着很大的帮助。1.2 秸秆压捆机的分类目前市场上的秸秆压捆机形式多种多样，可按照动力源、工作方式、压捆的形状和压捆的密度进行区分。根据动力源的不同，秸秆压捆机可以由拖拉机驱动，由轴驱动，由发动机驱动，自驱动等。其中，有良好性能拖拉机驱动的压捆机是最经济也是比较合适的。根据压捆机输出草捆形状的不同，分为方捆压捆机和圆捆压捆机。其中方捆大多数为连杆活塞压缩，圆捆大多为卷压式压缩。根据输出草捆的密度进行分类，压捆机可大致分为高密度，中密度，低密度三种。1.3 国内外研究现状1.3.1 国外压捆机的发展概况人类历史上第一台压捆机是由美国人

8、在1870年研制出来的，它是一台机械式固定压捆机，可用于牧草的压捆作业。后经过其他人的不断改进，在欧美国家被推广。到了20世纪初，小方捆压捆机被设计研究出来，后来开始系统量产化。近年来，随着科学技术的不断发展，压捆机被不断优化改进，设备更加成熟，种类也更加繁多。后随着控制技术的发展，压捆机的结构和控制技术更加的完善，将单片机、P1C.工控机融入进来，逐步地实现了压捆机的自动化作业。皿划1.3.1.4. 2国内的研究状况国内的压捆机发展相对落后，早期的秸秆、牧草都是通过人手动进行压缩，那样会造成秸秆的密度过小。至20世纪中期，我们才开始使用固定式捆草机，通过畜力作为动力。到了60年代，在学习国外

9、比较先进的技术后，我国也正式开始进行小型压捆机的研究设计。在当时，国内比较缺乏秸秆压捆机方面的设计研究的报道。我国在50年代后期开始设计研究使用畜力作为动力的固定式压捆机，60年代初，通过对国外小型秸秆压捆机引进并研究基础上，小方草捆压捆机的研究设计步入正轨。70年代我国仿制的压捆机开始量产，80年代，我国加大了对压捆机研发的投入，乃至到现在，国内的压捆机行业处于一个蓬勃发展的时代口，图1-2小方捆打捆机1.5. 图1-3圆捆打捆机1.6. 3压捆机的发展趋势纵观国内外大中型企业，秸秆收获技术的需求和研究将朝着以下方向发展：1 .机器智能化、系统化，以满足现代社会快速发展下的需求。2 .采用现

10、代设计理论方法对机器结构进行优化、提高机器性能和经济性。机器性能通过电子计算机和液压系统的应用得到了进一步提高，操作更加舒适。3 .在提高压捆密度时尽量降低功率的消耗，减少生产成本。第二章压缩理论2.1 压缩理论的研究概况压缩理论是压捆机设计研究的基础理论依据，研究价值极其重要。1938年西德学者斯卡维特(Ska1Weit)第一次对纤维物料进行了压缩过程实验研究。他的实验是在密闭的环境中低速的进行压缩，通过实验数据对压缩力和压缩后牧草容积密度之间的关系进行研究，根据数据得出了一下经验公式：P=cm(2一1)式中：P压缩力，(kgCm2)；/一压缩后物料的密度，(kg);C=旦rSP。一初始压缩

11、力(kgc):为一纤维物料的初始密度,(kg/m3)；m是试验系数。1959年西德另一位学者麦威斯(MeWeS)再次对斯卡维特(SkaIWeit)所得出的数学模型进行验证，根据实验数据，他认同斯卡维特(SkaIWeit)的数学模型。在此之外，通过实验他还发现纤维物料的初始密度会影响压缩过程中的压缩力。在斯卡维特(Ska1Weit)的基础上对压缩力与物料密度之间的数学模型进行了改进：P=O(2-2)P=c(m-)(2-3)式中：P一压缩力，(kgCm2)；/一压缩后物料的密度，(kg/mJ；九一物料的初始密度，(kgr);C和m均为试验系数。1964年西德学者萨哈特(SaCht)通过对小麦和燕麦

12、秸秆进行压缩实验，第一次发现所压缩物料的湿度是影响压缩密度的一个关键因素。在对比分析之后，他发现，当压力小于200Nc时斯卡维特(Ska1Weit)所得出的数学模型才成立，并再次改进斯卡维特(Ska1Weit)的数学模型：P=-m(24)式中：P一压缩力，(kgmr2);。一被压缩物料的湿度；/一压缩后物料的密度，(kg/m3)；;C和m均为试验系数。该C和m的值如表11所示:表2-1物料压缩实验系数压力范围系数小麦秸秆89%干重燕麦秸秆88.5%T重苜蓿83.5%干重牧草86%干重2.539.83.76.7515-50Ncm3C103104X1O-410-5m1.471.591.691.96

13、2.871.561.788.5550-200Ncm3C04X1OT10610-7m1.892.352.642.73苏联学者也进行了很多关于纤维物料压缩的实验，如奥索波夫(OSoboV)通过实验得到研究结论，被压缩物料的初始密度和压缩过程中的压缩程度是纤维物料压缩过程压缩力的唯一影响因素，因此提出以下数学模型：P=一1)(25)a式中：一压缩后物料的密度，(kgm);九一物料的初始密度，(kgr);C和a均为试验系数。另一位学者赫拉帕奇(HUIaPaqi)研究认为，压缩后压缩物的压缩程度不是影响纤维物料压缩过程中压缩力的唯一因素用，压缩过程中的压缩速度以及物料的湿度也能对压缩力造成极大的影响并不

14、可忽视。他提出了以下数学模型：P=cakn,(26)式中：a物料的湿度系数；a=(1-0.02(w-15.30);w一物料的湿度；夕一压缩速度影响系数；夕=500.084u；V压缩速度；/一压缩后物料的密度，(kgrr);上一物料的硬度系数C和m均为试验系数，一般取c=1.9215,m=2.178o赫拉帕奇(HU1aPaqi)的实验虽然是在密闭容器中进行的，但其研究结论在开式压捆室中通过对干重85%的小麦秸秆进行的压缩实验得到了验证。从此之后很长一段时间，他的研究理论都一直被用作压捆机设计研究的基础依据，在压捆机的设计中具有方向性的指导意义。普斯特金(PUSteky)通过实验对纤维物料的喂入量

15、和压缩过程中的压缩力的关系进行了研究，实验时他利用改变物料的厚度与压缩量作为变量进行实验研究得出了下面的数学模型：八DXP=Aesx(27)式中：P-压缩力，(kgn);S一物料的初始厚度，(mm)；X对物料的压缩量，(mm)；A和b均是试验系数。后来，他又使用同样的方法在密闭容器中对麦秸进行实验研究，并得出麦秸在密闭容器内压缩时，压缩力与压缩量之间呈抛物线关系：P=Ax,(28)式中：p压缩力，(kg);X对物料的压缩量，(mm)；A和n是试验系数。同时，英国和美国等国的学者也对纤维物料的压缩理论作出了很大的贡献，如:1984年英国学者多佛而奇(0,Dogherty)和威来尔(Whe11er)根据物料的容积密度范围不同，在经过实验分析之后提出了以下数学模型：P=C/(400kgm3)(29)P=c2(In)n