玉米秸秆整秆打捆青贮设备和关键零部件的设计

【摘要】： 近年来,随着农民生活水平提高、农村能源结构改善以及秸秆收集、整理和运输成本等因素,秸秆综合利用工作相对滞后,特别是在部分粮食主产区,农民为抢农时播种,焚烧秸秆现象屡禁不止,已成为一个社会问题。怎样合理利用玉米秸秆,把推进秸秆综合利用与农业增效和农民增收结合起来,越来越受到重视。对于玉米鲜秸秆,青贮无疑是最有效的利用方法。本文通过研究玉米青贮工艺的特点,对玉米秸秆整杆打捆的工艺方案和打捆机的关键零部件进行了设计研究,取得以下研究结果: (1)提出了一种规模化的新鲜玉米秸秆整秆打捆青贮的工艺流程。打捆时的工作效率为100t/h,即每小时加工40亩地的新鲜秸秆,通过对已有打捆的试验提出并初步确定玉米鲜秸秆整杆打捆青贮技术主要由原料铺装、施加添加剂、打捆压紧、捆扎、切割、密封和堆贮这几个工艺环节组成,并对其中的重要工艺提出了合理的方案。 (2)初步确定玉米鲜秸秆整秆标准圆捆的加工要求及青贮的总体技术要求。青贮打捆时,选取原料含水率在65%,打捆形状为圆柱形;打捆后标准捆的规格为直径￠500mm,长度800mm,打捆松紧度4;打捆后的秸秆圆捆形状及规格应规范一致,便于密封、搬运、贮存和运输作业。 (3)打捆应力的确定。当打捆松紧度为4左右,打捆后的密度为637kg/m~3。打捆应力随着密度的增加而增加,但当密度增加到一定值时,密度随打捆力的增加变化率减小,通过前期工作,结合新的打捆理论选取打捆应力为0.5Mp。 (4)对打捆圆机外形和打捆弧齿的形状进行了设计。提出了青贮打捆机的装配方案,打捆圆弧形状设计为下半部为直径500mm的半圆,上半部分为以回转中心为原点,半径为500mm的圆的渐开线,渐开线的长度确定是以其端点和回转中心连线为打捆初始面积的2倍,以符合打捆要求,对圆弧齿的运动进行了分析,得出了不同转角时草捆截面的参数。 (5)对打捆机传动方案进行了设计计算。打捆机的传动方式采用液压传动,使用两个液压摆动马达来驱动打捆圆弧工作,压力的大小用溢流阀来控制,打捆速度用单向节流阀来控制;对液压系统中主要元件的使用进行了设计计算,选出了液压元件的型号和生产厂家。 (6)对打捆圆弧齿进行了有限元分析并设计了装配方案。对负载最大时的圆弧齿进行了分析,得出了其应力应变图,最大应力为242.63MPa。然后,设计了打捆部分的装配方案,在装配时,打捆部分为二根方轴,每根轴上有六个打捆圆弧齿,它们之间的距离,除中间两个圆弧齿相隔400mm外,最边上的三个打捆圆弧之间距离为200mm,这样,以利于对整捆进行切割,另外一根的装法一样,两根方轴上的圆弧交错安装,方轴之间距离应不小于72mm,装配合理。 【关键词】：玉米秸秆 青贮工艺 打捆机 设计 有限元分析
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：S817.117
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 研究的目及意义11-13
• 1.2 国内外打捆研究的历史现状13-19
• 1.2.1 压缩理论研究进展13-14
• 1.2.2 国外打捆机的发展现状14-17
• 1.2.3 国内打捆机的发展现状17-19
• 1.3 研究内容19-20
• 1.4 本章总结20-21
• 第二章 总体方案设计21-32
• 2.1 青贮打捆的工艺流程21-24
• 2.2 青贮打捆机整体方案设计24-26
• 2.2.1 液压压槽压缩装置24-25
• 2.2.2 双圆弧压缩方式25-26
• 2.3 青贮打捆机整机设计26-27
• 2.3.1 青贮打捆机的结构26-27
• 2.3.2 青贮打捆机工作过程27
• 2.4 物料的铺装27-30
• 2.4.1 青贮玉米秸秆的工艺要求27-28
• 2.4.2 原料铺装装置的工作方式方案及选择28-30
• 2.5 喷淋装置30-31
• 2.6 本章总结31-32
• 第三章 打捆机传动方案和关键零部件设计32-38
• 3.1 液压传动系统的设计32-35
• 3.1.1 液压系统方案的设计32-33
• 3.1.2 液压元件的选择33-35
• 3.2 打捆机圆弧齿的设计和运动分析35-37
• 3.3 本章小结37-38
• 第四章 打捆机关键零部件的有限元分析38-48
• 4.1 有限元方法及其软件介绍38-39
• 4.1.1 有限元分析方法38
• 4.1.2 有限元软件简介38
• 4.1.3 有限元分析的基本原理38-39
• 4.2 打捆圆弧齿的有限元分析39-45
• 4.2.1 有限元分析的前处理39-40
• 4.2.2 载荷和约束的施加40-42
• 4.2.3 打捆圆弧齿的计算结果及分析42-45
• 4.3 装配方案和装配图有限元分析45-47
• 4.3.1 装配方案45
• 4.3.2 打捆机构的有限元分析45-47
• 4.4 本章小结47-48
• 第五章 结论与讨论48-50
• 5.1 结论48
• 5.2 出现的问题48-49
• 5.3 应用前景49-50
• 参考文献50-53
• 致谢53-54
• 作者简介54

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