开题报告-齿盘式棉杆起拔机的设计

塔里木大学毕业论文（设计）开题报告课题名称齿盘式棉秆起拔机学生姓名学号所属学院机械电气化工程学院专业农业机械化及其自动化班级农机16-3指导教师起止时间机械电气化工程学院教务办制填表说明一、学生撰写《开题报告》应包含的内容：1、本课题来源及研究的目的和意义；2、本课题所涉及的问题在国内（外）研究现状及分析；3、对课题所涉及的任务要求及实现预期目标的可行性分析；4、本课题需要重点研究的、关键的问题及解决的思路；5、完成本课题所必须的工作条件及解决的办法；6、完成本课题的工作方案及进度计划；7、主要参考文献（不少于7篇）。二、本报告必须由承担毕业论文（设计）课题任务的学生在接到“毕业论文（设计）任务书”的两周内独立撰写完成，并交指导教师审阅。三、开题报告要求手写体，字数在3000字以上，由学生在本报告册内填写，页面不够可自行添加A4纸张。四、每个毕业论文（设计）课题须提交开题报告一式三份，一份学生本人留存，一份指导教师存阅，一份学生所在学院存档，备检备查。齿盘式棉秆起拔机课题研究的目的和意义棉花是我国的重要经济作物，目前，全国棉花种植面积600万hm²,每年棉秆产量约为3000万t。按1t棉秆相当于0.4m³林木用于制造纸浆量计算，若全部利用每年可节省林木资源12万m³，如此大的可再生资源如果实现循环综合利用，将产生巨大的经济效益。发展棉花秸秆机械化收获技术，对实现农业剩余物综合利用，发展绿色农业意义重大。对棉秆收获机械化的要求虽然十分迫切，但由于棉秆主干粗细不一，枝杈多，长势特殊等原因，收获技术和收获机械仍不完善。近年来，随着社会和科技的发展，棉秆已被广泛应用于能源、造纸及生物基材料等领域，尤其是棉秆木质成分含量高，可作为优质的可再生资源原料，棉秆收获技术与装备的研究备受关注。因此，对棉秆收获过程的机理和特性进行探讨，提高棉秆收获效率成为一个重要的课题。近几年已有多种机型问世。因此，设计的一种棉秆起拔机，这种棉秆起拔机的机械结构简单，工作可靠，对棉秆的损伤小。对解决现有的棉秆收获技术中存在的问题起关键性作用。二、国内外现状及其分析1.3.1国内研究现状及分析我国对棉秆收获机械的研究始于上世纪六十年代中期，犹豫存在棉秆枝杈繁多，主茎直径不同，种植情况差异等原因，收获机械和收获技术研究进展迟缓。近年来。国内外学者对棉秆收获机械的研究热情明显高涨，已有多种棉秆收获机械问世，同时对棉秆机械收获技术与结构的改进研究仍在进行中。1.3.2国内棉秆收获技术研究目前应用较广泛的棉轩收获机械所采用的收获原理和方法大致可以分为：产切法、滚切法、提拔法三种。1)产切法该方法利用“”型双翼刀以一定角度深入土壤下约，由动力机带动产刀将棉根伊断，并将棉秆向上抬起，再由输送装置将其收集成堆。由于刀入土作业，其前行过程中由前次作业所带起的土壤及作物根巷若不能及时掉落并与辛产刀分离，下次作业时伊刀前端就会大量壅土，不但增加了伊刀工作阻力，致使作业效率低下，也增加了机具的功耗。该方法存在动力消耗大、残留棉根较多、铺放不整齐等缺点。2)滚切法该方法基于旋耕原理，采用旋转刀棍作为收获部件进行作业。为便于纟产切提拔，在水平刀棍上等角度安装三组刀片。机组在田间作业时，随着机组前行，刀辊逆向旋转切入棉秆根部，刀片将棉根产断，并将其拔起。刀棍为通轴刨刀，在整个作业过程中机具无需考虑棉秆行距，且土壤被刀辅不断翻动，棉根被产断，不会发生壅土现象。该方法同样消耗动力较大，但工作效率较高，对不同棉杆的行距适应性较强，主要适应于直径较细小，高度不超过1M的密植棉杆。3)提拔法该方法利用夹持装置夹持棉秆，在机组田间行进速度配合下，拉动起拔机构产生向上的提拔力，将棉根从土壤中拔出。大部分机械设计有捡拾喂入部分，或设计有输送机械，可将棉秆直接收集或铺放在地面上。这类机具的工作原理、设计结构相对复杂，制造成本较高，同时对棉花种植的株距、行距、机具在田间的行进速度与夹持装置的配合要求也很高。但该方法动力消耗较少，拔净率较高，残留棉根较少。a）齿盘式齿盘式在国内应用较为普遍，其起拔机构是一对对碾齿盘，常用齿形有梯形、银齿形、矩形等。这类机具通常并排安装两齿盘，在两齿盘间隙处装有扶禾装置。机具作业时，两齿盘通过锥齿轮传动反向旋转，齿盘与扶未装置配合，将棉杆夹持紧，借助行进速度将棉秆拔起并抛送到机具后面。b)对辊式对辊式是利用一对按一定角度配置安装的圆辑反向旋转，棉秆进入两親间隙形成夹持点，从而夹持棉秆并将其从地表拔出。随着机具在田间行走，棉秆根部被两对反方向旋转对辑夹持住，随着圆辑的滚动向前，棉秆被拔起并抛向后方。这种方法较适合行距较宽的种植模式，且机具动力消耗较大，不适宜大面积推广。c)圆盘式圆盘式结构利用一对具有夹角的圆盘，夹持点在两盘轴向横截面上，两盘保留一定间隙，保证能够顺利夹持棉秆。在工作时，机具沿棉秆方向前进，两盘将棉秆根部夹紧，随着两盘的滚动，棉秆被拔起抛至后方。1.3.1.2国外棉秆收获技术研究1）棉轩刨挖技术这种技术釆用对称倾斜双圆盘对棉轩进行刨挖，与双圆盘开沟器的作业原理相同，代表机型为美国的DaveKoening和Orthman棉秆挖刨机，其中机型根据需要可调整其收获棉秆的行数，其参数有2、4、6、8行四种，对不同湿度棉杆有较强的适应性。而机型的圆盘角度和高度是可调的，拔軒机构设计为可折叠式，采用平行四杆仿形，并在其后面安装切碎装置，实现棉秆的起拔与切碎还田2)棉秆拔取技术这种技术采用45°倾角安装橡胶轮胎对辑起拔。代表机型有澳大利亚生产的Muti拔棉杆机以及美国生产的AMADAS棉秆拔取切碎收获机。这两种机型能将棉秆连根拔起并切碎，机具行走速度快，有较高的稳定性且设有传动安全防护措施。但该技术对种植行距要求较高，适用于标准化规模化种植。三、任务要求及预期目标的可行性分析3.1任务要求（1）起拔机机械结构简单。（2）机械成本低。（3）使用方便，操作简单。（4）适应性强和工作效率高。3.2齿盘式起拔机的可行性分析通过大量查阅资料可知，棉杆在满足前进推力和旋转拉拔力的作用下更容易拔出来，用机械代替人工，大大降低劳动强度，原理清晰易懂，适应市场需求。综上所述该设计是可行的。四、本课题需要重点研究的关键问题（1）齿盘夹角与齿盘大小的设计。（2）齿盘的转速控制范围。（3）扶禾装置的设计。（4）动力传动系统的设计。五、工作条件及解决方法（1）万方数据库和图书馆查阅相关资料，了解棉秆起拔机行业的发展现状。（2）从了解的信息中确定设计方案。（3）查阅相关资料，了解棉秆收获机构，以确定方案中所需的棉秆起拔机构。(4)遇到关键性的问题向老师请教（4）画出装配图。利用AutoCAD软件绘制二维装配图和零件图。（5）参考资料中的计算方法及公式等进行计算校核。六、完成本课题的工作方案及进度计划拟定工作进度第1周—第2周通过查找文献资料，了解国内外现状。第2周—第5周设计总体方案。第6周—第9周结构进行具体设计。第10周—第12周撰写设计说明书，对部分问题修改、调整。第13周—第14周整理资料准备答辩。七、主要参考文献[1]郭振华，史建新，康秀生，等.铲刀式拔棉秆机阻力分析[J].新疆农机化，2008，(4):9-10[2]韩芹芹.棉秆循环利用理论模式探讨[J].中国农学通报，2008,24(11)：457-463[3]韩树明.秸秆固化成型技术及能源化利用的研究[J].农机化研究，2012,(12)：201-205[4]黄新平.新疆地区棉花秸秆机械的现状及发展[J].农机化研究，2002，11(4)：27-28[5]李玉道，杜现军，宋占华，等.棉花秸秆剪切力学性能试验[J].农业工程学报，2011,27(2):124-128[6]廖宜涛，廖庆喜，田波平，等.收割期芦竹底部茎秆机械物理特性参数的试验研究[J].农业工程学报，2007，23(4)：124-129.[7]刘丽香，吴承祯，洪伟，等农作物稻秆综合利用的进展[J].亚热带农业研究，2006，2(1)：75-80[8]马继春，荐世春，周海鹏.齿盘式棉花秸秆整株拔取收获机的研究设计[J].河北农机，2002(5)：22[9]米双山，李百儆，孙建瑞，等.新型棉柴收获机[J].河北农机，2002,(5):22[10]戚亮，申群凤，员小兰，等.试析棉秆资源综合性利用前景[J].石河子科技，2004,(6)：10-11[11]沈朝中，高登东，肖致远.浅谈棉秆开发前景[J].中国棉花，2006，33(10)：42[12]沈茂，张国忠，周勇，等.我国棉柴机械收获技术现状综述[J].农机化研究,2009,3