切碎机说明书

.目录1.1国内外草饲料加工机械的发展现实状况 41.2国内外铡草机的发展现实状况 51.3课题的提出及意义 51.4本课题重要研究内容 72铡草机构造设计 72.1秸秆的切碎特性和力学特性分析 82.2喂入机构设计 92.3切碎器设计 92.4传动系统设计 102.5出料装置设计 103铡草机分析和参数设计 103.1切碎原理分析 113.2动刀参数分析 113.2.1滑切角 113.2.2推挤角 123.3电动机的选择 133.4轴的设计和轴的安全校核 133.4.1轴的设计 143.4.2轴的安全校核（简略版） 143.5带轮参数设计和V带选择 144总结 15道谢 15参照文献 15

秸秆切碎机的设计XXX河北科技师范学院机械电子系机械设计制造及其自动化班摘要：我国农村有着种类多、分布广、数量大的秸秆资源，积极发展秸秆养畜，实行农牧结合，形成节粮型的畜牧业构造是符合我国国情的畜牧业发展的有效途径。伴随畜牧业的发展，草饲料加工机械也得到了大力发展，铡草机是应用较广泛的草饲料加工机具之一。新型秸秆铡草机能扩大饲料来源，改善秸秆品质，防止粗饲料茎杆部分不被采食的挥霍。但铡草机在使用过程中，性能的某些方面还不能满足广大顾客的需要。因此，本文针对铡草机关键部件切碎器进行分析研究，为铡草机此后的改善提供理论根据。本文铡草机刀片的切割方式、滑切角、刃磨角和材料等方面进行分析研究，在刀片构造设计上提出改善措施，为刀片进行优化设计提供了必要的理论根据。最终，本文对铡草机样机进行工作性能试验，证明改善后的铡草机性能良好。这种基于AutoCAD装配的设计措施可使设计方案交流以便，整体设计程序更具有灵活性和高效性，缩短了产品研发周期。关键词：铡草机；刀片；CAD设计1引言我国农村有着种类多、分布广、数量大的秸秆资源，积极发展秸秆养畜，实行农牧结合，形成节粮型的畜牧业构造是符合我国国情的畜牧业发展的有效途径。伴随畜牧业的发展，草饲料加工机械也得到了大力发展。经济的发展和人们生活水平的逐渐提高，对畜产品的需求有了较大的增长，大力加强和发展畜牧业将是中国农业的重要发展方向。畜牧业近期实行节省粮食型，远期看将依托饲草料粮。饲草料是发展畜牧业重要的物质基础，我国虽然是农业大国，但人均占有粮食局限性400公斤，距世界公认的粮食过关原则500公斤相差甚远，与发达国家相比差距更大。显然对我国而言，仅仅依托粮食生产饲料来发展畜牧业这条路是行不通的。目前，减少畜牧用粮的措施有[1]：(l)发展配合饲料并改良畜禽品种，以提高饲料转化率；（2)调整畜牧业构造，发展饲草料转化率高的家禽生产；(3)加强防疫灭病，减少畜禽因死亡导致的饲料损失；(4)饲、粮分流，以一部分耕地种植优质高产饲草料作物；(5)大量开发运用非常规饲草料资源。其中前四点已经受到注意，第五点对于减少饲料粮消耗有重要的意义，却一直未被重视。在“非常规饲草料”中，农作物秸秆等数量最大、分布最广，自然成为发展畜牧业的首选突破口。秸秆作为一种资源，已受到世界各国的关注和开发运用。我国人口众多，而耕地面积有限，为了减少畜牧业对粮食的依赖，因此，更要充足开发和运用多种饲草料资源。据资料记录[2]，我国每年农业生产中所遗留的多种农作物秸秆大概有6亿多吨，其中约30％为玉米秸秆。假如充足运用秸秆加工技术，如切碎、揉碎和粉碎以及青贮与氨化等，把秸秆加工成饲草料，不仅可以节省大量的粮食，还可以过腹还田，充足运用氮、磷以及多种有机物成分；提高微量元素的循环运用率，到达培育地力、提高土壤的肥力、改善土壤土粒构造的目的，起到防止土壤风蚀、沙化和退化的作用。据报道，从“八五”到“十一五”期间，我国的秸秆运用率有了很大提高，其中：青贮饲草料约6000万吨，氨化秸秆约3500万吨，每年可节省粮食约万吨。近年来，我国每年的农作物秸秆总产量数量可观，并逐年增多。据估测，可用于粗饲草料的秸秆约为总产量的20％—40％，相称于欧洲与美国的用量总和。不过，我国农业秸秆资源的运用率只占世界先进水平的30％。因此，在我国秸秆的开发运用方面尚有很大的发展潜力和空间[3]。秸秆是一种粗饲草料资源，尤其在反刍家畜的饲草料来源中，秸秆类粗饲草料占相称重要的地位。但秸秆类粗饲草料普遍具有质地粗硬、咀嚼费力、适口性差、粗蛋白含量少、消化率低等特点。因此，必须对其进行合理加工或对应的处理，以提高其运用价值。近年来，对农作物秸秆这毕生物资源的开发运用在国内外引起了高度重视，内外的许多科研部门和学者在合理运用和深度开发农作物秸秆产品方面做了大量的科学研究工作，对农作物秸秆的加工特性研究也有了较大的发展。各式各样的秸秆加工机具、设备、配套工艺和秸秆物料产品应运而生，也为深入设计与开发新型机具、新工艺和新技术提供了一定的理论根据和试验基础，开辟了农作物秸秆资源充足开发和运用的新途径[4][5]。秸秆加工方式及设备根据施力形式与加工方式的不一样而不一样，秸秆加工的基本受力原理重要有弯曲、拉伸、折断、剪切、冲击和揉搓等破坏形式，以及压缩流变等。研究表明，由于农作物秸秆具有韧性大、易变性等特点，合适采用的加工方式一般是切割（砍切、滑切）、揉搓（切）、粉碎与压缩。目前，广泛应用于农业生产中的秸秆加工机具重要有铡草机、粉碎机、揉碎机和压捆机等[6]。1.1国内外草饲料加工机械的发展现实状况由于绝大多数可用于粗饲草料的农作物秸秆具有杆节粗大、质地坚硬等特点。导致牲畜采食困难、咀嚼费力、适口性差、消化率低，其代谢能的运用率也较差。因此，应对其进行合理加工与处理以提高运用价值，这也就为多种秸秆加工机械和加工工艺提供了良好的应用平台和发展机遇。我国秸秆加工机械起步较晚，但发展速度较快[7][8]。其中铡草机是较早定型并广泛推广使用的产品之一，该机型重要运用切割的工作原理来加工秸秆。它具有构造简朴、功耗低、生产率较高等特点[9]。铡草机把秸秆切成段状，来满足喂饲需求，不过，在加工过程中一般无法破碎秸秆的茎节，且部分切碎段粗大，从而影响了牲畜的采食和消化吸取，导致较大挥霍。秸秆粉碎机是目前应用比较多的另一类秸秆加工机具，其加工原理重要是冲击粉碎。粉碎机具加工出的秸秆饲草料因粒度细小而不利于反刍家畜的消化，因此重要作为秸秆饲草料制粒和压块等工序的前处理[10]。此外，秸秆粉碎机还具有动力消耗较大，噪声高等缺陷。秸秆饲草料揉碎机是我国近年来研制的一种秸秆加工的新机型，包括揉搓机和揉切机。揉搓机重要采用拉伸、揉搓和粉碎的加工原理，综合运用了剪（砍、滑）切、揉搓和粉碎的加工方式，使秸秆在加工过程中既能受到多次打击，又能受到不停的揉搓和粉碎，处理过的秸秆很好地满足了加工质量的规定，可将秸秆加工成具有一定长度和粗细度的丝状段，大大提高了加工物料的采食率和消化率，深受广大顾客的好评和欢迎。我国草饲料加工设备已经有一定的发展，某些已经到达国外九十年中期的先进水平[11]。欧美以及某些畜牧业比较发达国家在秸秆加工机械应用方面起步较早，相继研制生产出许多技术性能优良、工艺性和配套性先进的秸秆加工机具和设备。数年来，国外一直以发展自动化程度高、通用性好的大型秸秆和饲草料加工机具为主，大幅度提高了生产效率和秸秆与饲草料的加工质量[12]。1.2国内外铡草机的发展现实状况铡草机也称切碎机，重要用来切断茎秆，如谷草、稻草、麦秸、玉米秸秆等。合用于作物乳熟期的青贮。铡草机按机型可分为小型、中型和大型；按切割方式不一样可分为滚筒式和圆盘式；按固定方式可分为固定式和移动式。大中型铡草机为了便于抛送青贮饲料，一般都采用圆盘式，而小型铡草机以滚筒式为多[13]。铡草机是我国使用最早和生产量较多、应用比较广泛的饲草料加工机械之一。早在上世纪三十年代，我国广大农村开始应用手压铡刀，来实现长草短喂的喂养措施。中华人民共和国成立以来，先在农村推广了手摇铡草机。50年代我国是以仿制原苏联的产品为主，如风送铡草机。60～70年代开始自行研制，但没有形成系列，也没有原则可循。1.3课题的提出及意义饲草料加工工业的迅速发展对饲草料加工机械的设计和制造提出了更高、更新的规定，规定饲草料加工机械工业迅速提高制造装备能力和工艺水平。近20数年来，我国饲草料加工机械和加工技术获得了非常明显的进步，机具的品种规格不停增长，产品质量不停提高，某些特殊工艺规定的机械设备也迅速发展起来了，尤其是通过引进技术和关键加工设备，与外商合资合作生产等措施，使国产草饲料加工设备的技术水平已靠近国际90年代初的水平。不过，要适应经济全球化的发展和国际饲草料集团进入中国市场参与竞争的挑战，饲草料加工机械仍然面临着改善工艺、减少能耗、减少成本、优选材质、提高精度、成套供应和售后服务的国际竞争，与发达国家的先进科学水平相比，仍然存在一定的差距。伴随节粮型畜牧业的发展，为此应加紧研制多种类型和规格的饲草料加工机具，重点处理提高生产率，减少能耗，改善加工质量，以适应不一样顾客需求。为了适应迅速发展的市场规定，企业必须要有高度柔性，对市场的变化作出迅速敏捷的反应，并及时对自身的生产做出合理的调整与重新规划。将增进我国饲草料加工机械产品质量深入提高；另首先，有助于我国草饲料加工机械进入国际市场竞争，提高竞争力。目前我国在秸秆加工机械设备设计和制造中存在某些问题：饲草料加工机械多属中小型厂家，自主研发能力、科技创新能力和系列化、通用化、原则化生产水平较低，专业化生产厂家较少，生产出的机具型号杂乱。目前，秸秆切碎是秸秆加工处理的重要工艺之一。铡草机(含青贮切碎机、青饲料切碎机、多功能铡草机)是畜牧业生产中重要的饲草料加工机械。伴随我国畜牧业由“耗粮型”向“节粮效益型”的战略转移及农区畜牧业“秸秆过腹还田”工程的推进，饲草料加工机械得到了长足的发展和广泛的应用。铡草机以其构造简朴、操作以便深受广大养畜顾客的欢迎。而切碎器又是其重要工作部件，切碎器性能的优良程度决定了铡草机的性能的好坏。改善切碎器的性能，提高切碎质量和工作效率，减少功率消耗一直是农（牧）机械行业所重视的问题。目前铡草机的切碎器的形式有轮刀式（盘刀式）和滚筒式两种[13]。其中滚筒式切碎器多用于青饲料收获机上，轮刀式多为铡草机所用。轮刀式切碎器动刀片刀刃的类型重要有凹曲线型、凸曲线型和直线型。大中型铡草机多采用曲线型，小型铡草机多用直线型。那么怎样设计、选择动刀片的形状与构造，是铡草机生产中的一种非常重要的问题，它直接影响着铡草机的工作质量和效率。就现代机械设备设计生产而言，处理这个问题有效的措施之一就是在计算机上进行模型化设计和运动仿真设计，即运用虚拟设计技术。它是运用计算机模拟技术比较真实地模拟机械的工作状态，可以在虚拟的状态下设计、制造、测试和分析产品；有效的处理那些在构造参数、制造技术、生产质量等方面存在的问题，从而大大缩短设计和研发周期，减少了制导致本，提高生产效率，加紧产品的生产和更新换代。先进的计算机技术，尤其是虚拟设计技术的发展与应用，对处理上述类似问题提供了有效的措施和手段；为产品的开发提出了新型的设计思绪。这种设计措施将对铡草机系列产品的开发提供了一种良好的研发平台和手段，同步可以很好的实现产品的柔性制造。与老式的设计措施相比，在机械的设计、制造加工、安装调试、试验改善等诸多方面都具有非常明显的优势。因此本课题重要针对铡草机各重要工作部件，运用虚拟设计技术进行改善设计，并进行试验分析研究，为该类机具的改善提供有关的根据和措施。1.4本课题重要研究内容1）对切碎器进行构造分析并确定其重要构造参数。2）对切碎器各部件参数化建模。3）在虚拟环境下对各部件进行装配，并对其进行干涉检查，然后按预定的规律进行仿真运动。通过对铡草机切割过程分析，确定影响其切割性能的重要构造参数。4）最终得出结论，提出新的研究措施；为后续研究类似农牧业机械提供理论根据。2铡草机构造设计铡草机又叫秸秆切碎机，其重要构造重要由切碎器、喂入槽、出料装置、带传动、防护装置和电动机等部件构成。小型铡草机采用圆盘式切割器，由电动机带动，以带传动做为传动装置。破碎室采用3片动刀片设计，破碎室内侧固定一片定刀以保证切削质量，切碎的秸秆由出料口自动排出。总体构造图设计如下：图2-1铡草机总体构造图2.1秸秆的切碎特性和力学特性分析国外对秸秆切碎的研究集中于麦秸、稻秸等软茎杆，重要分析切碎能耗、切碎长度和切断效率的多种影响原因，如分析切割速度、割刀参数、受切根数等原因对切割过程的影响，指出秸秆切割过程中有一临界速度范围，低于临界速度，能耗和无效切割迅速增长;不小于临界速度，能耗基本不变，实际切割长度靠近于理论长度根据国外对麦秸、饲草等软茎秆的拉伸强度、剪切强度、弹性模量、刚度模量等物理特性研究资料。秸秆的力学特性测试成果见表2-2，棉秆的剪切强度远远不小于麦秆，同步棉秸秆。中级木材和高级木材的剪切强度相称。生物质抗压强度普遍较小，且纤维较长，物料间自碰撞破碎的概率较小，故采用剪切力破碎方式最为有效。表2-2秸秆的力学特性测试成果（Mpa）[14]根据以上分析，我们选择直刃刀切碎作为秸秆等硬茎秆切碎的设计方案。2.2喂入机构设计喂人机构就是喂入槽。小型铡草机的喂入槽采用阔口人工送料方式的设计，由操作者持续不停地把要铡切的秸秆推进喂入槽中去，伸进切碎器切削刃范围的内的秸秆被切断，反复填料动作。2.3切碎器设计切碎器是秸秆切碎机的重要工作部件。它的参数设计与否合理，对切碎质量、功率消耗以及机器运转均匀程度有直接影响。兼顾设计、成本、使用和维护以便，选择直刃刀切碎作为秸秆切碎的设计方案。小型铡草机采用圆盘式刀刃切碎方式。采用适合于硬茎杆切碎的直刃刀的轮刀式切碎方式，具有滑切性能好、产量高、能耗低等特点，合适增长动刀架的质量，既增长刀架的转动惯量(即刀架质量)，以赔偿由于阻力矩变化所引起的运转不均的缺陷，改善切碎性能。所设计的切碎机动刀片数为3，均布于动刀架上，其动刀架构造简图2-3。为了切割动作顺利完毕，在破碎室内侧加一片定刀片，同步合适提高动刀切削的速度，保证刀具刀刃的锋利[15]。切碎器刀片构造简朴，制造、安装和磨刃以便。图2-3直刃刀动刀架简图2.4传动系统设计考虑到小型铡草机的使用以便和生产成本，铡草机采用V带组传动，切碎机传动系统：由电动机产生的动力经带传动传给动刀轴，轴带动刀架上的刀具完毕切碎秸秆的动作。传动轴的零件强度和刚度校核。2.5出料装置设计铡草机在完毕对秸秆草料的切碎动作之后，铡切好的短秸秆由出料口自动滑出来，在本设计中，铡草机的简易出料装置是在破碎室下盖底端留出一种的阔口，铡草机工作过程中，不停滑出来的碎秸秆需要人工搬动一下。3铡草机分析和参数设计3.1切碎原理分析按刀片刃线运动方式，切割可分为砍切和滑切两种。砍切时刀片切割点M运动方向垂直刃线，而滑切时刀片切割点M运动方向不垂直刃线。由于滑切使刀片斜置切入，实际刃角对应变小，刃线变锐，切割阻力减少，因此滑切比砍切省力，且在一定滑切角范围内，滑切程度越大，切割越省力。当刀片产生滑切时，切割点M速度V分解为2部分(图3一1):滑切速度Vt，方向平行刃线;砍切速度Vn，方向垂直刃线。速度V和Vn夹角为滑切角?，在一定滑切角范围内，滑切程度越大，切割越省力[16]。图3—1刀片的滑切3.2动刀参数分析3.2.1滑切角直线型刀片的滑切角在数值上等于刀片刃线AB与切割半径r之夹角(图3一2)。为了保证刀片有滑切，其刃线AB至回转中心O应具有偏心距e。图3—2切碎器的构造示意图式中：、——秸秆与刀片之间的摩擦角。根据文献资料（陶南，1991），取，，则。由图3一2可得：上式阐明，从切割开始到终了，伴随切割点外移，切割半径r的增长，刀片的滑切角逐渐减小。因此，刀片切割阻力矩伴随切割半径的增大，滑切角的减小，切割阻力的增大而增大。因此本文中的动刀偏心距。3.2.2推挤角图3一2中，动刀刃线AB与定刀刃线CM间的夹角为推挤角x.切割时假如推挤角过大，秸秆受刀片作用，会先沿刃线一侧滑移，逐渐集中在最终阶段切割，成果导致刀片负荷不均，刃线末端磨损严重，碎段变长，切碎质量变坏。因此，为保证切割稳定，不产生滑动切割，满足如下切割条件：图3一2中，由三角形OGH和HCD相似关系可知，推挤角x在数值上等于回转角p，p在切割过程中逐渐减小。故刀片推挤角伴随切割点外移、回转角的减小而减小。从以上分析可以得出，直刃刀刀片的推挤角变化比较合理，而滑切角和阻力矩变化不够理想。因此，为了改善其切碎性能，本设计采用提高切碎器转速和增大其自身转动惯量(即刀架质量)的措施，来赔偿由于阻力矩变化所引起的运转不均的缺陷。通过将动刀架与甩抛轮设计为一体，既可增长刀架的转动惯量，又可改善切碎物料的甩抛性能。3.3电动机的选择根据设计规定的功率，本设计选用Y90L-4电动机作为动力输出设备，电动机的的功率为P0=1.5KW，转速为n1=1400r/min，功率因数=0.79.电动机的最大输出功率PP=*P0=1.185KW电动机的其他参数：、、、、、、与电动机配合的带轮选用实心带轮，带轮，小径；同步采用A型圆头锥度的楔键固定，其中楔键参数。3.4轴的设计和轴的安全校核转轴的材料选用为45#钢材，鉴于切断秸秆时功率较小，本文采用电动机的最大输出功率来设计和校核。3.4.1轴的设计后得到轴径与轴承配合处：，采用A型园头楔键固定带轮，楔键参数：。3.4.2轴的安全校核（简略版）轴的弯矩由带轮对转轴的压力与刀架带动的刀具切断秸秆的传递来的压力所产生的弯矩构成，转轴采用双支架设计，由于弯矩较小，设计时候可忽视不计。转轴的抗扭矩强度校核：由公式：得：其中45#钢材料的转轴24带论处取值范围为：118—107，此处取值为=118而在传动轴的带轮接触处，由于单键槽的设计存在，转轴的理论直径：mm因此轴的抗弯矩设计校核安全。3.5带轮参数设计和V带选择4总结本文对铡草机设备作了试验性质的理论分析工作和虚拟装配，建立铡草机的数学模型并进行试验验证。还需进行优化设计以提高设备的运用率。与老式制造技术相比，数字化制造技术的关键是建模与仿真技术。在数字化制造中，运用建模技术建立与物理样机相似的数字化模型，并对该模型进行仿真、试验和评估，从而到达提高产品质量和缩短研制周期以及实现从老式制造向可预测制造转变的目的。把这种制造技术应用于农牧业机械行业中可以大大改善我们该行业的现实状况。同步虚拟设计装配还可以在建立物理模型后，假如可以得到其实际工作状况下的受力及材料的边界条件，可以通过其他软件分析其强度，刚度及危险截面等功能的操作，这一点也是本文以暂没波及到的，后来也需要继续在这方面学习研究。道谢首先向论文辅导老师xx老师表达衷心的感谢和由衷的敬意！文章是在导师的悉心指导和严格规定下完毕的。导师渊博的知识，严谨、认真、科学的治学态度，求真务实的科研作，诲人不倦的敬业品德，乐于助人的师表精神不仅使作者在知识上受益匪浅，而目在学习态度、治学措施、为人做事上也受到了潜移默化的影响着我，这些都将使我终身受益。导师在论文选题阶段以及论文写作过程中富有启发性的指导是本文得以顺利完毕的重要保证，同步也感谢机械电子系领导给我论文设计过程中的无私的协助，尤其在教学资源上予以我们的支持和协助。他们的协助，为我的论文顺利完毕并增色不少，我论文的顺利完毕与大家共同的协助是分不开的。尤其要感谢我曾经的和目前的各位老师，正是他们用自己辛勤的劳动数年以来一直培养着我、鼓励着我，是他们给子我成就理想、放飞但愿的动力和源泉。再次感谢我的同学的协助，感谢所有关怀过我和给子过我协助的人！参照文献[1]何万泉，贾玉斌，石雅静.铡草机行业现实状况及提高产品质量措施［J］.内蒙古农牡机鉴定站，1998：2～16[2]武杰，王相田，苏日娜.铡草机质量现实状况与对策的探讨［D］.农村牧区机械化，1999：19～20[3]高祥照等.中国农作物秸秆资源运用现实状况分析.华中农业大学学报..21(3):242一247[4]中国农机总网，国外畜牧机械发展新动向［N］.[5]吴子岳，高焕文，张晋国.玉米秸秆切断速度和切断功耗的试验研究［J］.，农业机械学报：27～29[6]韩鲁佳，闫巧娟，刘向阳，胡金有.中国农作物秸秆资源及其运用现实状况[J].农业工程学报.3：87～91[7]郭庭双，李晓芳．我国农作物秸秆资源的综合运用[D]．饲料工业，1993，8：48～50[8]刘伟峰.秸秆性质及其处理［J］.城郊农机实用科技，1994.6：14[9]马进.我国饲草饲料资源开发及其运用前景［J］.四川草业，(1)：17～21[10]刘奇.饲草机械［J］.中国农业机械出版社，1984：19～25[11]庞声海.盘刀式切碎器设计的数学解析法［J］.农业机械学报，1981，12（2）：43～52[12]韩鲁佳等.中国农作物秸秆资源及其运用现实状况.农业工程学报..18(3):87一91 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