甘蔗收获机设计说明书.docx

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1、整杆式甘蔗联合收割机扶蔗装置设计333334445556677777899.10.10.11.15.15.15.15.15.15.15 1 1目录1刖百1.1 研究的目的和意义1.2 甘蔗收割技术的综合分析1.2.1 国内甘蔗收割技术的发展现状1.2.2 切段式甘蔗联合收割机1.2.3 整杆式甘蔗联合收割机1.2.4 甘蔗收割技术的效益分析125甘蔗机械收割作业与人工收割作业对比分析2整杆式甘蔗收割机总体方案2.1 整杆式甘蔗收割机工作原理及主体结构功能2.2 产品生命周期2.3 整体设计流程方案2.3.1 各部分设计分配3扶蔗装置设计3.2 扶蔗元件设计3.2.1 扶正方式的确定3.2.2

2、扶蔗过程的运动分析3.2.3 组合式扶起装置结构324螺旋扶蔗器转速分析3.2.5 扶筋器工作参数3.3 JFP斗3.4 1(I3.4.1 甘蔗收割机液压系统设计要求分析3.4.2 简单单独控制方案4主要零部件的设计与校核4.1 轴的设计与计算4.1.1 轴的材料选择4.1.2 轴的最小直径确定4.2 滚动轴承的设计与计算4.2.1 轴承的选用4.2.2 计算所需的径向基本额定动载荷参考文献191前言农业的根本出路在于机械化，实现农业机械化不但是为了有效的结局“三农”问题，减轻农民的负担，加快建设我过社会主义现代化农业生产，缓和加入了 WTO之后我国蔗糖业所受到的严重冲击，并且对于推进生产力的

3、发展，加快世界工业化进程，都有着十分重要的意义。甘蔗是热带和亚热带地区的一种多年生宿根作物，一年收获一次，是制糖工业的主要原材料之一。1.1 研究的目的和意义传统的廿蔗收割方法都是基于人的繁重劳动来完成的，并且受到收割季节的限制，收割工作劳动强度大、生产效率低，因此实现甘蔗收割的机械化显得尤为重要。而整杆式甘蔗收割机作为我国甘蔗收割机两大机型之一，发挥着至关重要的作用。其中的收割与剥叶联合式的整杆式甘蔗收割机可一次性完成：切梢、扶倒、切割、输送、剥叶等工序。机械化大大地减轻了人员工作劳动的强度，并且整体上提高了工作效率，使得蔗糖业在前线的工作更加合理化。1.2 甘蔗收割技术的综合分析1.2.1

4、 国内甘蔗收割技术的发展现状甘蔗是我国南方的一种重要经济农作物，是我国制糖工业的主要原料。其种植区域主要分布于广西、广东、海南和福建等省区。近半个世纪以来，我国甘蔗收割机通过引进和研究开发，己取得了很多成果，一些国产甘蔗收割机的研究也已取得突破。我国研制的甘蔗收割机型主要为两种型式:切段式甘蔗联合收割机和整杆式甘蔗收割机。1.2.2 切段式甘蔗联合收割机该类机型是仿照国外大型甘蔗联合收割机改进而成。通过改造中马力轮式拖拉机的轮系,抬高拖拉机的离地间隙，以适应甘蔗垄作和原料蔗输送。割台悬挂于拖拉机尾部，以拖拉机后退方向为收割前进方向，可一次性完成:切梢、扶倒、切割、喂入、切段、输送、清选、装载等

5、工序。该类机型代表是广西农业机械研究院自主创新研制的4GZQ-260型大马力切段式甘蔗联合收割机。适合于面积较大、地势平缓、规范种植的廿蔗进行收获作业，每天可完成相当于500个工人的收获量，收获成本比人工降低10元/吨以上。1.2.3 整杆式甘蔗联合收割机国产第一台投入生产使用的联合式整杆甘蔗收割机是云马汉升公司HS260型整杆式大马力甘蔗收割机，可以连续完成扶蔗、切梢、切根、输送、多级蔗叶分离、收集等作业。该机每天可收获相当于200个人工的收获量，收获成本比人工收获要降低10元/吨以上。浙江SG1300型整杆式甘蔗联合收割机，是一种进行了物流优化的、复杂的、自动化收获系统。该收割机适应南方山

6、区的田地作业，可用于种植行距为0.9米至1.5米以上的甘蔗的收获作业，每天可完成相当于100个工人的收获量。具有爬坡能力强、结构紧凑合理、消耗功率小、自动化程度高及成本低等优点。1.2.4 甘蔗收割技术的效益分析我国甘蔗种植面积128.8万hm2,每年产量在6 00()万t以上，位居世界第3位。目前；我国的甘蔗种植和收获都靠人工，效益十分低下。甘蔗收获作业占种植甘蔗总作业量的55%,然而目前收获甘蔗时，农民基本上仍然沿用古老的手工作业方式，劳动强度大，收获成本高,仅砍蔗和剥叶环节成本就达40元/t,占原料蔗售价的1/40甘蔗收获环节中劳动生产率的严重低下不仅使蔗农的纯收入水平低，还会使原料蔗的

7、成本居高不下。据统计，我国的甘蔗生产成本为14()15()元/t,比巴西、泰国等国家高出约1倍。收获手段的落后严重制约着我国甘蔗糖业的发展。1.2.5 甘蔗机械收割作业与人工收割作业对比分析根据对梁怡李慧超范雨杭的国外甘蔗联合收割机在广西应用的经济效益分析,对广西地区的甘蔗收获对比试验。甘蔗收获是约占整个甘蔗生产过程(整地、种、管、收)总用工量的60%以上，广西甘蔗收获都是人力，而每个劳动力每天只能收0.50.6T,甘蔗收获同时又是十分艰苦的作业劳动强度大。随着经济的发展，劳动力价格升高，1吨甘蔗收获作业花费80100元，因此增产很难增收。国外先进国家实现了甘蔗机械化联合收获，生产效率高、成本

8、低。为此，广西政府为促进广西蔗糖业发展、提高广西糖业国际竞争力，近年来，扶持广西金光农场、南宁糖业股份有限公司等企业分别引进购买了美国凯斯Case7000型、Case4000型，日本HC-50NN型甘蔗联合收割机，用于甘蔗机械化收获，除日本HC-50NN,由于引进时间短还在试验外，凯斯Case7000型、Case4000型成熟、可靠性高，在广西廿蔗农场取得较好的应用、示范效果和较高的经济效益。通过调查和考查，对目前国外甘蔗收割机作业与人工作业进行对比，总结出甘蔗收割机作业的优点。(1)提高效率，节省人工。Case7000型、Case4000型甘蔗联合收割机作业每天(8h)可完成264t、88t

9、,而人工作业每天(8h)只完成0.6t,在目前引进国外甘蔗联合收割机应用示范阶段，机械比人工收获提高效率146440倍。(2)降低成本。甘蔗机收作业收费为50元/t,包括切梢、砍蔗、切断、清杂、输送装车环节;而人工收割甘蔗作业砍、削叶、集堆、装车需80100元/t,甘蔗机收比人工作业降低成本3050元/(3)减少蔗叶处理作业:甘蔗收割机收割后蔗叶己碎叶还田，减少了人工收割后余下的蔗叶搬运工作。按每亩产量5t甘蔗有0.8t蔗叶计5,收集搬运要1人干半天，要支出25元费用。则机收比人工给蔗农增加了 25元/亩的收入。实现甘蔗生产全程机械化是农机化工作的重点。通过广西引进国外甘蔗收割机应用效益分析，

10、更加明确了其直接效益和社会效益同，为推广甘蔗联合收割机提供依据。2整杆式甘蔗收割机总体方案2.1 整杆式甘蔗收割机工作原理及主体结构功能整杆式廿蔗收割机的收获方式为整杆全青采式，有收割与剥叶联合式、收割与剥叶分段式两种。整杆式甘蔗联合收割机主要结构包括:切梢机构;扶蔗器;切割器;剥叶装置;集堆装置。工作原理如下：(1)集梢杆将蔗梢导入切割圆盘刀切割，切下的蔗梢由拨梢轮抛到地上。(2)割台喂入口两侧的螺旋扶蔗器把倒伏交错在一起的甘蔗分开并扶起，推蔗杆把进入喂入口的甘蔗推斜后，即被底圆盘切割器切断。(3)基部托在刀盘上向前倾斜的甘蔗，在喂入轮和提升轮的作用下，甘蔗被强制喂入到剥叶装置。(4)茎秆在

11、4个剥叶滚筒作用下，边剥叶边向后输送。(5)剥下的蔗叶和杂物由排叶轮抛出机外。(6)剥叶后，茎秆由输送轮送入集蔗箱，装满即可把箱内的甘蔗卸到地上。联合式整杆廿蔗收割机可一次性完成:切梢、扶倒、切割、输送、清选、剥叶等工序。2.2 产品生命周期参考国内外相应的各式甘蔗联合收割机，在正常使用并且得到有效保养的情况下，该设备平均每天工作8小时，总合理使用周期为10年20年。2.3 整体设计流程方案1 .了解农业机械概况2 .甘蔗收获机的的现状分析3 .组织谈论整体设计选型4 .分配相应局部设备设计任务5 .各个设计部分进行联合协调6 .确定个部件之间的设计参数及要求7 .整机组装与完善2.3.1 各

12、部分设计分配（一） 切梢装置切梢器采用单拨蔗圆筒及单刀盘结构，圆筒下端安装有切割刀盘，刀盘上安装若干切割刀片，圆筒外圆周装有多片拨蔗助片，作用是将甘蔗尾梢甩出远离收割机，根据收获方向的变化，切梢器应能通过人工控制实现正反转。未办证切割指令，切梢器高度应方便调节。（二）分行系统左、右扶蔗器采用螺旋式结构，在平截空心圆锥体上缠绕螺旋叶片，左、右扶蔗器上缠绕的螺旋叶片方向相反，作业时，液压马达驱动扶蔗器滚筒旋转，其选装方向与滚筒的螺旋叶片升高方向相反，随着收割机的前进，到伏的甘蔗被扶蔗器滚筒上的螺旋叶片托住并随着螺旋叶片的旋转主办升高，从而实现将倒伏甘蔗扶起的FI的。为便于清理扶蔗滚筒上缠绕的蔗叶、

13、杂草等，扶蔗器应能正反转。（三）甘蔗割台为保证甘蔗的切割指令，切割器刀剑的线速度应该大于等于20m/so采用双切割的设计,并且在切割的同时，以转轴外轮廓上的波浪形状把处理好的甘蔗输送到下一步。（四）运输系统输送滚筒系统必须保证收割机在最大未入量时能顺畅输送甘蔗而不发生堵塞。同时在输送到集堆装置的过程中，有剥叶滚筒对甘蔗进行剥叶操作。3扶蔗装置设计3.1 总体设计目前，国内外扶蔗装置主要有螺旋式和拨指链式两种形式。螺旋式扶蔗装置对于倒状角度小于30的甘蔗适应性较差；对于拨指链式扶蔗装置，根据试验，对倒状角度小于15的甘蔗扶起效果也不理想。拨指链式扶蔗装置在倒状角为15以上，侧偏角30以上的甘蔗能

14、达到比较好的扶起效果，扶起角度平均值都大于约75。而对于倒状角小于15 ,侧偏角小于30的甘蔗,扶起效果不明显，这种情况情况定义为“倒状较严重”的情况。为了对倒状严重的甘蔗进行有效扶起。3.2 扶蔗元件设计3.2.1 扶正方式的确定由于甘蔗茎秆较粗，而且往往纵横交错，甘蔗倒状程度、高矮、密度等扶蔗器的工作都产生了影响，所以拨指链式扶蔗器在甘蔗收割机上使用受到了一定限制。所以本次设计采用螺旋式扶蔗机构，该机构优点是结构紧凑，容易实现动力传递，扶着机构上采用螺旋牙形,当螺旋辑筒转动时，螺旋形牙纹的转动就形成一条螺旋线，由转动的牙纹带动倒状的廿蔗沿着螺旋线做上升运动，影刺扶蔗效果好、效率高。本次设计采用圆柱型螺旋式扶起机构。提供剖视图322扶蔗过程的运动分析甘蔗扶升过程是一个三维空间的运动，输入设计载荷，甘蔗重心在X、Y、Z三个方向的位移H、速度V、加速度a的变化。323组合式扶起装置结构螺旋扶蔗器安装在甘蔗收割机上，设置在割台前方，主要由螺旋轮、分蔗靴、传动机构、支撑架、马达、油缸、油管等几部分组成。螺旋辐安装时，其轴线与地面成V。螺旋辑的形式采用