大型养牛场清粪机设计

大型养牛场清粪机的设计摘

要通过在部分地区大型养牛场的调研发现，现在大型养牛场里的牛粪清理工作还都是依靠人力清除，既浪费时间，还需要高昂的人工成本。此问题一直是牛场管理人员的一块心病；此牛场清粪机可以借鉴工程机械，以柴油发动机为动力，自带粪仓。这样不需要接电线，就有很高的机动性，可以不受场地限制，更加自由灵活的作业；

因此设计一台适合在大小型牛场使用，机动高效的清粪机器具有很好的市场前景，可以使我国的畜牧养殖更加现代化，实用，高效化。

此清粪机以农用车发动机底盘为设备基础，是车身框架，也是机器移动的动力源；自制的清粪机粪仓，可以利用农用车发动机底盘的液压系统，设计成类似于翻斗车结构，可以方便，快速的将粪料倒出；清粪机的进料机构，利用俩个绞龙，一个横向绞龙在清粪机移动的过程中，将粪料集中在一个点，然后再利用立式绞龙将粪料输送刀粪仓中。

关键词：清粪机自由灵活实用高效

TOC\o"1-3"\h\u第一章

引

言 第一章

引

言

在我国有很久的养牛历史。在以前，劳动力不足的情况下，牛被用来耕地或者拉货，随着机械化的到来，牛在农业生产和运输中的作用慢慢被取代。但随着牛奶的发现和利用，以及牛肉食用价值的开发，使得养牛的数量不降反升，而且朝着规模化、集约化迅速发展。而养牛场排放的粪便对于环境造成的污染问题也日益凸显。大量的牛粪对土壤、水源、大气造成了严重的污染，牛粪堆放也占用了养牛场有限的场地，而且粪便的臭气还会对周围居民的生活出行造成不良影响。随着规模化养殖的不断扩大，牛粪的产量也急剧增加，而且每天还得清理粪便，这就导致需要大量的人力、物力来应对日益严重的粪便问题。所以，可以设计一台灵活、高效的自走式牛粪清理机显的尤为重要！第二章

整体方案设计要想设计一台实用、高效的牛粪清理机绝非易事。除了有整体的构思以外，还需注意各个部件之间的功能是否可以达到预期的效果，所以在设计之初，就要把整体方案和各部件之间的细节考虑周到！2.1整体工艺分析牛场清粪机设计之初是为了解决牛场中牛粪难以清理的问题。所以在设计时就得根据牛场的实际情况制订相关的工艺解决方法。例如:牛场的牛粪不是固定形态，有可能是稀释的流体状态，有时候是比较粘稠或者是近乎固态的存在。所以此清粪机的牛粪输送装置就必须考虑此问题，需要同时满足俩种状态的牛粪的输送问题；我国现在的养殖业还不成熟，各种养殖场规模大小不一，这就导致各个地区，各种养殖场地大小不一。这就要求清粪机必须小巧，和很高的机动性，在一些比较狭窄的区域，可以实现转弯或掉头；2.2整体布局分析在整机尺寸尽量小巧的前提下，又需要满足各个装置应有的功能，这就需要各个装置之间的空间位置必须紧凑，尽量不去浪费空间。根据实际分析，现将清粪机分成以下几个主要装置。提升输料装置横向集料装置前升降装置后翻斗装置底部总成粪仓如下图2-1图2-1首先清粪机的底部总成，也是整机的基础。为整机提供移动功能，为其他装置提供动力源；接着底盘的后上方是粪仓，后上方的位置也是方便其倾倒牛粪；在整机的最前方，就是起收集牛粪作用的横向集料装置。连接在横向集料装置和粪仓中间的是提升输料装置，也是将牛粪从地面收集到粪仓的一个重要装置；前升降装置和后翻斗装置分别隐藏在横向集料装置和粪仓的下方，为其移动提供动力支持。2.3工作过程分析首先横向集料装置在清粪机的最前边，将车身宽度范围内的牛粪收集到一个点，然后再通过提升输料装置，将牛粪输送到粪仓内。之后，将清粪机开到指定的地方，将粪仓内的牛粪，通过自翻斗的方式倒在指定的地点。在这整个过程中，前升降装置可以实现横向集料装置的提升和下降。后翻斗装置可将粪仓倾斜一定的角度，实现倾倒功能。底部总成为清粪机实现移动功能，也是其中所有装置的动力源。2.4清粪机的主要技术参数清粪效率：此参数是整机一个重要的参数，根据在养牛场的实际调查分析粪机的清粪量可以确定在1.5m³/h,。这样一个清粪效率可以保证一台设备工作的前提下，满足牛场的正常运行，相当于4-5个人工！整机尺寸：整机尺寸最主要的决定因素是底盘总成的大小，和粪仓的大小，经过整体布局设计，整机的尺寸为4800×1500×2200（长×宽×高）整机功率：整机功率为底盘总成功率+各装置功率之合=40KW+10KW=50KW综上所述：清粪效率：1.5m³/h整机尺寸：4800×1500×2200（长×宽×高）整机功率：50KW2.5本章小结本章讲解了清粪机的工作方式，分析了清粪机的工作原理，通过对整体工艺和整体布局的分析，更加明确了水果套袋机设计的工作过程。使用户能够更加清楚的知道清粪机的工作方式和注意事项，从而使用起来更加容易，操作上也容易上手。第三章提升输料装置

3.1提升输料方式的选择提升输料，也就是意味着要将牛场的牛粪从地面收集到清粪机的粪仓中，这样的一个过程；那么，采用什么样的结构可以快速高效的将牛粪输送到粪仓中，有以下几种备选的方式：输送皮带传送的方式；类似提升机那样采用多个料斗通过链条相链接，将牛粪通过逐个小料斗收集到粪仓中；绞龙传动的方式；首先第一种传动方式：输送皮带传送的方式；此种方式有一些优点和缺点。优点是可以快速的将牛粪传入到粪仓中，皮带输送的输送效率可以完全满足要求；缺点是此种传输方式只适合于比较发干的牛粪或者是已经冻块的牛粪。但是牛场中最常见的牛粪还是以特别稀释的牛粪，因为皮带传送涉及到一个输送角度的问题，有了这个输送角度的话，太稀释的牛粪会从输送带上流淌下来，从而达不到预期的要求；此外皮带输送还有一个缺点是皮带输送结构自身的问题，因为皮带输送的主结构是由主动输送辊、从动输送辊、以及传动皮带组成的。这样的话，稀释的牛粪很容易顺着皮带的纵向俩端流到皮带的内侧，以及传动辊上。造成传动辊和皮带不能正常的配合，致使皮带打滑和皮带时紧时松的问题。这样极大的降低了此送料部件的使用寿命和使用稳定性；综上所述，皮带输送方式不可用于此清粪机的进料方式；第二种方式：提升机式多料斗输送方式；此输送方式有一些优点和缺点；优点是链条携带单独的小料仓爬坡送料，可以不必担心向皮带输送那样，会有稀释的牛粪倒流下来；而且也不必担心会对传动结构造成影响；缺点是提升机式多料斗输送方式设计起来，结构比较复杂，会占用很大的空间。而且，在传输过程中，如果各料仓的装配和链条的装配不好的话，会有很大异响。第三种方式：绞龙传动方式；采用绞龙传动方式，可以避免前俩项传动方式那样的缺点。无论是稀释的流体状的牛粪，还是半干硬状的牛粪，都可以通过绞龙这种传输方式进行传递。而且传递中可以不必担心牛粪溢出对传动系统造成影响。并且绞龙传动方式占用空间体积小，传动起来运行稳定，可以有很长时间的使用寿命！3.2提升输料装置的细节分析提升输料装置最主要的结构是一个封闭式的绞龙。这个绞龙机构主体底盘总成相连接，绞龙上上方连接粪仓，下方于横向集料装置相连接。提升输料装置可以随着横向集料装置的一起上升和下降。首先，通过清粪机的工作效率，我们可以计算出绞龙叶片的大小。

一、输送量Q=47bjrD2S*n(t/h)

式中：b－倾斜系数，j－物料填充系数，r－物料容重(t/m3，D－直径m，S－螺距m，n－转速r/min。

填充系数一般为：流动性良好、轻度磨琢性粉状和细粒状物料取j＝0.45（如粮食），流动性一般、中等磨琢性物料取j=0.33（如煤、灰、水泥），极大磨琢性物料取j=0.15（如炉渣、河砂）。由转速及输送量确定最小螺旋直径，并满足下列条件：对输送块状物料，螺旋直径Ｄ至少应为颗粒最大边长的10倍，如果大颗粒的含量少时，也可选用较小的螺旋直径，但至少应为颗粒最大边长的4倍。现已知清粪机的清粪效率为1.5m³/h,代入公式可得绞龙叶片的直径为200mm

二、提升输料装置功率

P=0.9［Q（L+H）/367+DL/20］；N=KP

式中：P－功率kw，Q－输送量t/h，－运行阻力系数，L－螺旋，长度m，H－螺旋倾斜高度m，D－螺旋直径m，N－电机功率kw，K－功率系数。代入式中可得，提升数量装置的功率为1.5KW。由此，提升输料装置的外形及主要技术参数即可确定。第四章横向集料装置

横向集料，也就是在自走式清粪车在行走过程中，需要将车前，车身宽度范围内的牛粪收集到一点，再通过纵向集料装置的作用将牛粪收集到粪仓中。依据纵向集料方式积累的经验，横向集料方式也将采用同样的方式，也就是绞龙传动的方式，这样可以高效、方便的横向集料。但与提升输料装置不同的是，横向集料装置想要完美的将地上的牛粪集中到一点，光是靠绞龙结构横向收集效果并不理想。因为在横向收集绞龙的前方设置一组拨片。这样，通过俩级传输，可以更加高效的将牛粪收集到提升输料装置的入口。第五章前升降装置

5.1前升降装置机构的选择前升降装置，其作用用来升降横向集料装置。因为在收集牛粪的时候，横向集料装置是接地的，否则就不可能将牛粪收集在一起。而当清粪车在收集完牛粪后，需要开到指定地点的途中。此时的横向集料装置就必须要抬高，否则清粪机在移动的过程中，很有可能因为地面凹凸不平，而将横向移动装置撞坏。导致清粪机无法使用！而前升降装置，最理想的执行机构，就是采用液压缸。液压缸以底盘总成上的液压泵为动力源，可以灵活的实现，控制横向集料装置的上升和下降。5.2前升降装置细节分析前升降装置，前中最主要的参数就是油缸的大小和行程；因为前升降装置的作用对象是横向集料装置和提升输料装置，所以油缸的作用力为俩个装置的总重乘以安全系数。俩个装置的总重约为150kg,安全系数选用农用机械标准系数2.5。底盘总成选用的液压系统压力为15Mpa.根据以上参数，再参考下表5-1，可将油缸的缸径选择在63mm;另一个重要的参数是油缸的行程，他的主要依据是前升降装置需要抬起的高度，也就是横向集料装置在非工作状态时的离地高度，此高度为500mm。其工作状态离地高度为50mm所以，油缸的行程为450mm;图5-1第六章后翻斗装置后翻斗装置机构，顾名思意，就是将料斗翻转过来。以实现方便、快捷的将牛粪倾倒在指定地点！而后翻斗装置，最理想的执行机构，也是采用液压缸。同样是以底盘总成上的液压泵为动力源，来实现粪仓的翻倒。后翻斗装置的执行机构，和前升降装置一样，采用油缸的结构；后翻斗油缸的缸径大小以及行程俩个主要参数主要取决于粪仓在满负荷状态下的重量，以及粪仓翻起的角度。根据计算得知，粪仓在满负荷状态下的重量为1000kg,粪仓翻起时的角度为45°。参照上图5-1可知，后翻斗装置油缸的缸径应选用100mm,其油缸行程根据三角函数，勾股定理可知油缸行程为1000mm。其油缸位置应与粪仓尾部的距离为1500mm。第七章底盘总成的选用清分机底盘底盘由传动系、行驶系、转向系和制动系四部分组成。底盘作用是支承、安装汽车发动机及其各部件、总成，成形设备的整体造型，并接受发动机的动力，使清粪机产生运动，保证正常行驶。清粪机的底盘结构，是清粪机可以在牛场中灵活移动、灵活操作的基础。也是清粪机横向集料装置、纵向集料装置、以及前升降装置、后翻斗装置的动力来源。要想实现这些功能，清粪机的底盘必须具备以下功能；移动功能，像汽车底盘一样有四轮驱动，有离合器、变速器、万向节、传动轴、驱动桥等等；柴油机除了要为移动功能提供动力外，还需要带动一个液压泵，来为其他装置提供动力；驾驶舱，清粪机底盘的选用，除了需要注意以上俩个问题外，还需要解决的就是要为驾驶员提供座椅、防护舱以及照明等功能；综上所诉，选择好一个合适的底盘，对于清粪机的整体设计来说，尤为重要。在选用汽车底盘方面，初步排查有以下三种选择；图7-1：农用履带式底盘图7-2：四轮农用车式底盘图7-3：矿用输送车底盘图7-1农用履带式底盘图7-2农用四轮车底盘图7-3矿用输送车底盘这几种底盘总成有各自的优点和缺点，到底哪一种更适合于我们的清粪机，下边我们来具体分析一下：图7-1农用履带式底盘：优点：虽然具有很高的道路通过性，在比较复杂的路面可以畅通无阻。但是在现代化牛场中，道路地面几乎都是水泥地面，所以这个优点在这里不能发挥其作用；缺点：行走速度慢。在收集完牛粪，倾倒的时候，不能快速的在倾倒点和牛场之间快速移动，大大的降低了清粪车的整体工作效率；缺点:履带式底盘分俩种，一种是钢制履带底盘，一种是橡胶履带底盘。钢制履带底盘在平整的水泥路面行驶，不仅其耐磨性、使用寿命长体现不出来，反而会毁坏水泥路面；橡胶履带底盘不耐用，尤其是在这种易打滑的工作场所，更是大大降低其使用寿命！图7-2农用四轮车底盘优点：相对于农用履带式底盘，其移动速度方面有很显著的提升；而且自带车斗，一般点还自带自翻斗功能，从这几个方面考虑，要比履带式底盘有太多优势；缺点：由于清粪机设计之初的独特构思，是将横向集料装置和提升输料装置放在车身之前的，而农用四轮车的驾驶舱前边，是其发动机和和其他装置的位置，也就是大家常说的发动机前置。这样的结构导致清粪机的横向集料装置和提升输料装置无法正常安装，也是一个相当棘手的问题；图7-3矿用输送车底盘优点：而矿用输送车底盘，它的结构形式就是发动机后置。这样的话，就很好的解决了上述横向集料装置和提升输料装置由于空间问题，无法安装的问题。在矿用输送车底盘上进行改造，可以达到事半功倍的效果；综上所述，在总结分析了各类底盘的优缺点之后，最终，还是决定选用矿用输送车底盘。第八章粪仓粪仓的选用，可以直接选用矿用输送车上的料斗，这样就不用从新设计与制造，节省了很多的成本。这样标准化、模块化的设计方案可以最大限度的节约成本、提高效率！在实际三维模拟的过程中，粪仓的翻斗过程中，与提升输料装置的出料口发生干涉。这样，在具体的设计过程中，还针对此问题，在料斗的结构上做了特殊的改动，以适应清粪机的具体情况！总

结

经过长时间的数据调研，结构分析、机构的选用到现在设计基本完成。毕业设计是一个长期的过程，需要不断的进行精心的修改，不断地去研究各方面的资料数据，为我所用，认真总结。历经了这么久的努力，终于完成了毕业设计论文。在这次毕业设计的过程中，我拥有了无数难忘的经历和收获。在搜集资料后，我在电脑中都进行分类的整理，然后针对自己不同部分的设计内容进行归纳和总结，然后有了针对牛场清粪机的整体思路，并运用所学的内容进行自己的方案构思。然后及时拿给老师进行沟通，听取老师的意见后再进行相关的修改。老师的意见总是很宝贵的，可以很好的指出我的方案设计的不足以及需要什么样的设计来完善文章。毕业设计和毕业论文是我们每个大学生必须经历的一段过程，也是我们毕业前的一段宝贵的回忆。当我们看到自己的努力有收获的时候，总是会有那么一点点自豪和激动。任何事情都是这样子，需要我们脚踏实地的去做，一步一个脚印的完成，认真严谨，有了好的态度才能做好一件事情，一开始都觉得毕业设计是一个很困难的任务，大家都难免会有一点畏惧之情，但是经过长时间的努力和积累，经过不断地查找资料后总结。在这次毕业设计过程中，我还获得了非常多的专业知识，这些知识都是今后的工作中的一笔宝贵的财富。这次设计是一次意志的磨练