开题报告-小型场上可移动式油菜脱粒机设计

湖南农业大学全日制普通本科生毕业论文（设计）开题报告学生姓名学号年级专业及班级机械设计制造及其自动化(3)班指导教师及职称学院20XX年1月7日毕业论文（设计）题目小型场上可移动式油菜脱粒机设计文献综述（选题研究意义、国内外研究现状、主要参考文献等，不少于1000字）研究背景及意义我国是世界油菜生产大国，种植面积和总产量均占世界的30％左右，均居世界第一,在世界占有重要地位。油菜作为我国最主要的油料作物，是我国食用油的主要来源。但是长期以来，我国油菜生产基本上是传统的手工作业，劳动强度大，生产成本偏高，效率低。各级政府和广大农民迫切需要发展油菜生产机械化技术。油菜脱粒是将油菜籽粒从果荚中分离出来的过程。现有油菜联合收割机脱粒装置主要是借鉴稻麦联合收割机的脱粒原理，通过脱粒元件对油菜果荚产生冲击、揉搓以及碾压等作用，使得果荚炸口、开裂或粉碎，从而分离出油菜籽粒。目前，油菜的机械化收获主要分段收获和联合收获两种，两种方式各有优缺点：1、分段收获即先割晒再捡拾、脱粒的分段收获方式。采用分段收获法，充分利用作物的后熟作用，可提前收割，延长了收割期，籽粒饱满，产量有所提高，缺点是生产率较低，劳动强度大。采用分段收获油菜时还应注意一下两点：一是油菜晾晒不可过干，否则暴壳多，损失大；二是喂入要均匀、适量，喂入过多容易堵塞，过小则影响工效。2、联合收获即收割、脱粒、清选作业一次完成的联合收获方式。在油菜的角果成熟后期，用联合收割机一次完成所有的收获作业环节。其特点是效率高，省工省时，尤其在气候条件不好的情况下，有利于进行抢收。但这种方式对收获时机要求较严，既不能偏早，也不能偏晚。收获过早，籽粒含水量高，品质差，出油率低；收获过迟，因过于成熟，菜籽易炸裂脱落，造成损失，影响产量。油菜机械化收获最佳的收获期是在菜籽到八成熟，即接近完熟期。从上面的分析可知现在油菜在联合收获方面还存在不少问题需要解决。相比之下，油菜的分段收获更加适应现阶段我国油菜种植情况。我国油菜种植制度多样，缺乏规范化的栽培制度，生产手段、生产经营方式落后，缺乏与现代生产手段相适应的集中、成片种植和规范化管理，因此分段收获与之更加适应。因此，研究与油菜的分段收获相适应的油菜收获机械成为了实现我国油菜收获机械化的一个重点方向。本课题为小型场上可移动式油菜脱粒机的设计，就是要根据油菜种植与收获过程的特点，设计出与油菜分段收获相适应的场上可以移动的的小型油菜收获机械。本课题研究的是一种小型油菜说话机械，因此他相对于适应于油菜联合收获的联合收割机更具经济性能，它成本更低，农户更加能够接受。另一方面，虽然这个机械是小型的，但相对于人工作业，其生产效率却是人工作业不能比拟的。其次，本课题研究的这个机械在场上是可以移动的，所以更加更加具有灵活性，从而能够减少较长距离搬运作物的时间与其他投入，这点使它相对于传统的场上固定式油菜脱粒机械有更加具有优势。另外，用机械化生产代替人工劳动可以改善农民的工作环境，解放劳动力，因此，本课题的研究还能产生很好的社会效益。再次从油菜的本身的特性来说，分段收获更加适应其收获过程，因此从这方面讲，本课题研究也具有很大意义，它能减少收获的损失，提高菜籽收获品质。综合上述方面，本课题具有较大的研究意义。国内外研究现状：国内外研究状况：总体来说，我国油菜机械化水平还比较落后，2006年底，全国油菜机收水平仅为5.2%。总结其原因，主要是油菜自身特性制约了机械化技术发展，这些表现为油菜的茎秆也存在分枝低、交叉多、易炸裂、成熟度不一致等因素，这些特点对油菜的高质量收获有较大的阻碍。2007年9月19日，国务院颁布了新型油菜脱粒分离装置的研究以提高生产率减少菜籽损失为目标。在传统的纹杆切流滚筒及键式逐稿器的脱粒分离装置之后,滚筒横置的轴流式结构广为应用,继而又研制了单滚筒或双滚筒纵轴流式脱粒分离结构。轴流分离清选系统能够适应油菜打击、揉搓和搅动为主的脱清要求。为实现提高生产率减少菜籽损失的目标，与脱粒机构相关的科研活动也日益增多。华中科技大学工学院宗望远，廖庆喜等人对完熟期油菜果荚不同脱粒方式的脱粒效果进行了实验研究，得出油菜联合收割机脱粒装置宜设计为冲击脱粒和搓擦脱粒组合的脱粒方式的结论。洛阳工学院的师清翔，刘师多等人对小麦的脱粒方式进行实验研究，湖南农业大学工学院的谢方平教授，孙松林教授等以及华南农业大学工程学院罗锡文教授等人，通过对水稻等作物的脱粒方式进行了实验研究，通过与传统的刚性脱粒原理进行对比，从多方面研究了柔性脱粒机理，并证明了其优越性，能够减少脱粒的籽粒破碎率为油菜脱粒机械的设计开拓了新方向。江苏大学的李耀明，李洪昌，徐立章等人通过对短纹杆-板齿与钉齿脱粒滚筒的脱粒对比试验研究，发现相对钉齿脱粒滚筒而言，短纹杆-板齿脱粒滚筒在脱粒水稻时功耗低，脱出混合物杂余含量少，能有效的减轻清选负荷，也为油菜脱粒机构的设计提供了新思路。在国家与领导人对油菜生产的直接支持下，各地做了不少尝试：如前些年北方少数油菜种植地区，对大型谷物联合收割机稍加改装用来收获油菜，投资虽少，但收获损失严重，总损失率达15-20％；无锡市惠山区农机化推广中心对桂林3号联合收割机的割台、脱粒、清选、分离等部分进行了改进设计，并开发研制适合油菜收割的竖式切割分禾装置，解决了油菜生长茂盛、茎秆高、枝节交错切割难的问题。南通五山牌4LZY-1．5型油菜联合收割机收割油菜时总损失率8％，出粮口含杂率8％，破碎率0．5％。近几年来，上海、江苏的一些科研、推广部门及企业对几种不同的机型，对割台、脱粒、清选部分都作了改进设计，如湖南农业大学汤楚宙教授等人与与现代农装株洲联合收割机有限公司合作，对碧浪4LZ(Y)−1.8型油菜联合收获机进行了试验、理论分析和结构优化，提高了籽粒的脱净率，实现了柔性脱粒，取得了不错的效果。但总体来说油菜联合收割机收获时损失率和清洁率不太理想。分段收获更加适应于油菜的自身特点与我国油菜种植状况，所以分段收获也是近期研究开发的重点。随着我国对油菜产业的扶植逐渐加大，从事油菜机械化分段收获研究的科技人员也日益增多，对油菜的分段脱粒清选进行理论研究与现实与相关机械的发明。近年来，先后研制出了多款相应机械，适用于油菜的分段收获，这些机械也表现出相对于联合收割机的的一些优点，主要是收获损失率的降低和对天气的敏感程度的降低，所以不少机械都得到了应用并推广，如四川晨丰农机装备有限公司研制发明的一种油菜脱粒机，就获得了国家的发明专利，并在四川地区得到了推广，还有四川安通农业有限公司研制的5TG-86C型油菜稻麦脱粒机。此外在我国民间还有许多农民根据自身需要对以前的一些谷物脱粒机进行改造，使之适应油菜的脱粒情况，制成了一些油菜脱粒机，如四川省李云安研究发明的油菜脱粒机，于2009年获得了国家专利。湖北省王正楚等人研究出的“一种油菜脱粒机”同样获得了国家专利。这样的发明还有很多，这里不一一例举。这类研究成果一般是根据某一种或几种油菜品种一个或几个地区的具体环境研制而出，所以其针对性也较大，实用性也相对于联合收割机有了较大改善，但其也还受地域与油菜品种的制约，生产率也没有联合收割机高，这些也是在以后发展研究的重点。国外这方面的研究比较早，机械化程度也比较高，早在上世纪八十年代，就有国外专家对油菜的收获方式从损失率，天气影响，及油菜籽含油量等方面进行了实验研究，Sims对两种方法的产量与含油量进行试验比较，Bowerman与Harris则从天气影响以及菜籽含水率与含油率对两种方法收获方法进行比较，Bengtsson也做了类似的比较，结果不完全一致，但多组数据表明，利用分段收获法的损失率更小，菜籽含油也更高，总体来说，分段收获更加适用于油菜本身，但在天气影响较小的情况下，联合收割也有其优点，比如说作业效率，菜籽籽粒大而均匀等。目前世界上有二十多个国家种植油菜，联合收获和分段捡拾收获方式在油菜主产国各有发展。其中加拿大美国直接联合收获和分段检拾收获方式并存，英国以分段捡拾收获为主，而德国以直接联合收获为主，印度采取割放晾晒后场上脱粒方式。在欧美发达国家一般采用专用油菜收割机,一次性完成收割、脱粒,产品主要有“黑格——160型”及“纽荷兰型”等。参考文献：[1]吴明亮，罗海峰，汤楚宙，谢方平.我国油菜生产机械化发展的现状与对策[J].农业技术装备，2009,166（05B）：28-2931.[2]吴崇友，易中懿.我国油菜全程机械化技术路线的选择[J].中国农机化，2009，(2):03-06.[3]孙啸萍，陈新华.油菜收获机械化技术及开发思路[J].江苏农机与农艺，2001，（4）：4-5.[4]吴从友，丁为民，张敏，石磊，卢宴，余山山.油菜分段收获脱粒清选试验[J]农业机械学报,2010，41(8):71-76.[5]吴崇友，金诚谦，肖体琼，等．我国油菜全程机械化现状与技术影响因素分析[J]．农机化研究，2007，29(12)：207—210.[6]锁虎，朱耕如．油菜机械化收获研究[J]．中国油料，1992(3)：82—85.[7]李耀明,徐立章,陆林.油菜脱出物清选性能的试验[J].农业机械学报,2006,11(11):63-66.[8]迟骋，王岩，刘玉峰.油菜机收中存在的问题及解决方法[J].农机使用与维修，2007，（2）：65.[9]孙志强，佘小明，李平，张先锋，湛小梅.油菜脱粒与清选装置的设计原理[J].吉林农业，2011，(07):174[10]徐立章，李耀明，张立功．轴流式脱柱一清选装置试验台的设计[J]．农业机械学报，2007，38(12)：85—88．[11]石磊，吴崇友，梁苏宁，金诚谦．油菜捡抬脱粒机脱粒清选装置设计参数试验研究[J]．中国农机化，2010，(6)：45-47，64[12]陈翠英，王志华，李青林．油菜脱出物物理机械特性及振动筛参数优化[J]．农业机械学报，2005，36(3)：60～63．[13]李耀明，贾毕清，徐立章，等.纵轴流联合收割机切流脱粒分离装置的研制与试验[J].农业工程学报，2009，25(12)：93－96.[14]谢方平，罗锡文，卢向阳，等．柔性杆齿滚筒脱粒机理[J]．农业工程学报，2009，25(8)：110－114．[15]衣淑娟，汪春，毛欣，等.轴流滚筒脱粒后自由籽粒空间运动规律的观察与分析[J].农业工程学报,2008,24(5)：136－139.[16]宗望远，廖庆喜，陈立，等.完熟期油菜果荚不同脱粒方式的脱粒效果[J].农业工程学报，2012，28(9)：29－34.[17]张认成，桑中正.轴流脱粒滚筒功耗模型的研究[J].农业工程学报，1999，15（4）：121-125.[18]李耀明，李洪昌，徐立章.短纹杆-板齿与钉齿脱粒滚筒的脱粒对比试验研究[J].农业工程学报，2008，24(3)：139－142．[19]刘鸿文，材料力学[M],北京；高等教育出版社，2008[20]李宝筏，农业机械学[M].北京；中国农业出版社，2003.[21]濮良贵，机械设计[M].北京；高等教育出版社，2006.[22]孙桓，陈作模，陈文杰,机械原理[M].北京；高等教育出版社，2006.注：此表如不够填写，可另加页。研究方案（研究目的、内容、方法、预期成果、条件保障等）本课题为小型场上可移动式油菜脱粒机的设计，研究的目的是设计一种充分适应于油菜自身特点的油菜分段收获的油菜脱粒机械，来达到节省油菜收获投入的劳动力，提高生产效率，减小损失率的期望。机械的主要技术参数为；1.喂入量≥200kg/h;2.功率：2.2～3kW;3.总损失率≤5%;另外要求机械能在场上自由灵活的移动，以此来增大机械的作业效率。本课题研究的内容主要有：1.研究机械的实用性与适用性的调研；2.脱粒机的动力与传动装置（柴油机与带传动）,脱粒装置（滚筒）、分离装置、清粮装置、和机架等的结构设计与力学分析以及主要零、部件（包括脱粒滚筒、逐稿器、清选筛、风机等）的选择和设计；3.可行性论证，以及机械生产效率的计算与控制，机械能耗的计算与控制，以及机械综合性能的评估市场前景的调查。研究方法:本课题的研究参照以下步骤，第一步，调查研究我国油菜种植的相关情况，如油菜的种植范围，种植时间段，种植的品种及分布区域等，从而确定本课题研究的实用性与适用性。第二步，参考相关文献与调查研究与本课题研究相关的油菜的相关性质，如油菜茎杆的力学性能与油菜籽脱粒性能等，为后面的机构设计提供原始资料。第三步，参考相关资料，提出脱粒机各个部件的方案，进行方案的比较与论证，论证各个方案的可行性，确定各个部件的方案以及整机的方案。第四步，根据前面的数据和资料进行各部件的设计，边设计边修改，考虑整机的配合性质与协调性，边设计边修改，直至理想结果，并运用AutoCAD软件以及Pro-E软件进行绘图模拟。第五步，对所设计的机械从各方面进行评估验证，修改，直到达到设计要求。预期成果：按设计要求设计出满足条件的小型场上油菜脱粒机，设计说明书以及必要的图纸。条件保障：足够的时间保证，丰富的相关资料的保证，一定的研究场地与实验场地，与指导老师及时有效的沟通。进程计划（各研究环节的时间安排、实施进度、完成程度等）2012.12--201