2497 滴灌帶收集裝置的設(shè)計(jì)與仿真

2497 滴灌帶收集裝置的設(shè)計(jì)與仿真,滴灌,收集,搜集,采集,裝置,設(shè)計(jì),仿真 塔里木大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開題報(bào)告課題名稱 滴灌帶收集裝置的設(shè)計(jì)與仿真 學(xué)生姓名 王瑞鋒 學(xué) 號(hào) 8031208109 所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院 專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化 班 級(jí) 12-1 指導(dǎo)教師 王 偉 起止時(shí)間 2011.12.1—2012.5.26. 機(jī)械電氣化工程學(xué)院教務(wù)辦制滴灌帶收集裝置的設(shè)計(jì)與仿真開題報(bào)告正文1 課題來源及研究的目的和意義滴灌技術(shù)是針對(duì)實(shí)際生產(chǎn)需求, 在棉田滴灌技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的, 是對(duì)密植作物灌溉的一次改革, 也是荒漠綠洲灌溉農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然趨勢。隨著滴灌帶技術(shù)在大田作物中的大面積采用，滴灌帶的回收已成為人們迫切解決的問題。滴灌帶的用量非常大，是滴灌作業(yè)一項(xiàng)較大的投資。滴灌帶不及時(shí)回收對(duì)作物的影響是極為嚴(yán)重的，勢必影響來年的使用，特別是多年使用的滴灌帶，如果殘存在土壤中將會(huì)影響土壤結(jié)構(gòu)，影響作物生長 [1]。因此，滴灌帶的回收和重復(fù)使用是降低滴灌投資、節(jié)省費(fèi)用的重要措施，對(duì)土壤保護(hù)也是有積極的意義。目前，人們進(jìn)行滴灌帶的回收主要采用的是人工回收，卷成帶卷，這樣的勞動(dòng)強(qiáng)度較大，投入人力較多，作業(yè)效率低，尤其是大面積回收則需要的勞動(dòng)量較大，從而提高了相應(yīng)的回收成本，而且回收的帶卷松散，堆放在一起，雜亂無章，不利于分類，不利于搬運(yùn)和儲(chǔ)存，甚至一部分農(nóng)戶只是在來年春天才用耙子樓一樓甚至不收。消除滴灌帶污染，保持良好的自然生態(tài)環(huán)境，將成為滴灌帶技術(shù)能否長久和持續(xù)應(yīng)用下去的關(guān)鍵，也是關(guān)系到土地生產(chǎn)力的發(fā)揮和造福子孫后代的重大問題。因此研究滴灌帶回收機(jī)械化對(duì)發(fā)展我國當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)的意義十分重大。 [2]滴灌帶依靠人工回收，效率低，回收率過差，而機(jī)收的作業(yè)效率是人工收滴灌帶的幾十倍，效率高，不僅減輕了農(nóng)民的勞動(dòng)強(qiáng)度，還可極大的緩解滴灌帶回收勞動(dòng)力緊張的局面。目前滴灌帶回收機(jī)技術(shù)還不夠成熟得不到廣泛的推廣，因此滴灌帶回收機(jī)械化技術(shù)需要進(jìn)一步研究制造。[3]回收滴灌帶循環(huán)利用降低購買滴灌帶的價(jià)格，增加農(nóng)民收入。目前棉田、麥田、甜菜、番茄、辣椒等推廣采用滴灌技術(shù)市場前景廣闊，滴灌面積廣闊，滴灌帶使用量日益劇增。因此，研究滴灌帶回收機(jī)械化具有重要意義。2 課題所涉及的問題在國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀及分析2.1 國外滴灌帶收回機(jī)械滴灌帶技術(shù)是當(dāng)今世界上最先進(jìn)的節(jié)水灌溉技術(shù)之一，以美國、以色列應(yīng)用的滴灌帶技術(shù)不使用地膜，直接用滴灌帶滴灌帶回收處理是世界各國面臨的一個(gè)棘手僅次于殘膜回收的問題。英國和前蘇聯(lián)主要是采用懸掛式回收機(jī),在殘膜回收機(jī)械裝置上經(jīng)過改進(jìn)而研制的滴灌帶回收裝置。以色列是研究滴灌帶回收裝置起步較早的國家之一, 利用收卷機(jī)來回收滴灌帶, 效果較好。以色列所用滴灌帶較厚強(qiáng)度高, 鋪滴灌帶主要用于幫助澆水施肥,滴灌帶在田間停留時(shí)間較長, 一般是在作物收獲后才開始回收滴灌帶。歐美國家為防止殘膜滴灌帶污染危害, 一方面推廣使用高強(qiáng)度、耐老化, 可以連續(xù)使用2～3 年。采用收卷式回收滴灌帶和殘膜。另一方面, 積極開發(fā)研制新型產(chǎn)品, 防止滴灌帶及地膜降解, 使殘膜滴灌帶經(jīng)一定時(shí)期自動(dòng)分解成無害物質(zhì)混入土壤。在農(nóng)業(yè)機(jī)械科研領(lǐng)域，國外的農(nóng)業(yè)機(jī)械應(yīng)用技術(shù)是比較先進(jìn)的，但是在滴灌帶回收機(jī)械的運(yùn)用上，國外目前應(yīng)用較多的是半機(jī)械化作業(yè)的滴灌帶回收機(jī)械，DuboisAgrinovation 生產(chǎn)的 Mulch Lifter 1800 Challenger；Plastic mulch lifter, RobertMarvel Plastic Mulch LCC 生產(chǎn)的 Model98Mulch Lifter；美國 Kennco Manufacturing, Inc.公司開發(fā)的等，這幾種型號(hào)的滴灌帶回收機(jī)的工作原理基本一致 [4]。比如美國 Kennco Manufacturing, Inc.公司開發(fā)的 PS610 型殘膜滴灌帶回收機(jī)，其由機(jī)架、地輪、地輪竊膜刀、起膜鏟和切斷圓盤等組成。機(jī)器工作時(shí)，由拖拉機(jī)作為牽引力，地輪切刀先將地膜兩邊影響起膜的雜草和根莖等切斷，然后由起膜鏟將地膜掀起，并且將地膜上的土等雜物抖落，最后由切斷圓盤將地膜由中部切開，以便于人工撿拾。 [5]該機(jī)型主要用于作物收獲后的地膜滴灌帶回收，其工作幅寬可以根據(jù)地膜寬度進(jìn)行調(diào)整，成本低，結(jié)構(gòu)簡單。在國外已經(jīng)得到了推廣應(yīng)用。從其工作原理可以看出，該型滴灌帶回收機(jī)只是將滴灌帶挑起，并不能完成機(jī)械撿拾滴灌帶，只能靠人工將挑起的滴灌帶撿拾起來，其工作效率先對(duì)比較低。2.2 國內(nèi)滴灌帶收回機(jī)械2.2.1在半自動(dòng)起膜機(jī)基礎(chǔ)上，以色列、英國、美國、前蘇聯(lián)和日本等國都先后開發(fā)了全機(jī)械化殘膜回收機(jī)具，如圖 1-1 和 1-2 所示。1-1 1-2該機(jī)型一次可以完成兩行或兩行以上的收膜作業(yè)，工作效率比半機(jī)械化滴灌帶回收機(jī)高很多，但是也存在很多問題：①該型滴灌帶回收輥兩個(gè)相對(duì)的圓錐軸，因此在開始卷滴灌帶和滴灌帶斷裂后都要人工進(jìn)行重新卷滴灌帶，影響了機(jī)器的工作效率；②在進(jìn)行滴灌帶回收時(shí)，要求滴灌帶要有一定的強(qiáng)度，否則在收滴灌帶過程中，隨著滴灌帶上的雜土雜物的增加積累會(huì)導(dǎo)致滴灌帶斷裂，造成工作中斷，影響工作效率；③根據(jù)該機(jī)型的工作原理可知，該機(jī)型只能對(duì)長而完整的滴灌帶精心回收，而對(duì)于短碎的滴灌帶卻不能進(jìn)行撿拾。2.2.22002.石河子大學(xué)，王婉珠，馬本學(xué)，錢興盛，吳雪飛.研制了8SG-4型農(nóng)田滴灌毛管回收機(jī). [7]主要由地輪、調(diào)速機(jī)構(gòu)、機(jī)架、懸掛架、仿形機(jī)構(gòu)、卷筒、變速裝置、排管機(jī)構(gòu)等組成，其結(jié)構(gòu)簡圖如圖1所示:主要技術(shù)參數(shù)1）外形尺寸（長*寬*高）：4560*1300*1435 mm2）結(jié)構(gòu)重量：865kg；2）工作幅寬：3.6 m；3）收管行數(shù)： 4 行；；5）作業(yè)速度：3.5 ～4 km/h；6）生產(chǎn)率：1.3-4.0 hm2 /h ；本機(jī)的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)為：采用相應(yīng)的機(jī)構(gòu)解決了繞管速度與拖拉機(jī)前進(jìn)速度的同步問題，結(jié)構(gòu)簡單的排管機(jī)構(gòu)保證毛管在卷筒上排列緊而整齊。毛管回收機(jī)配套動(dòng)力為輪式拖拉機(jī)，運(yùn)輸時(shí)由拖拉機(jī)懸掛，工作時(shí)由拖拉機(jī)牽引，回收機(jī)的地輪機(jī)構(gòu)作為動(dòng)力源，通過鏈傳動(dòng)、皮帶傳動(dòng)將動(dòng)力分別傳到卷筒及排管機(jī)構(gòu)，必須設(shè)計(jì)卷繞毛管的圓柱形卷筒。本機(jī)為使毛管在卷筒上排列整齊，設(shè)有排管機(jī)構(gòu)。毛管回收機(jī)的前進(jìn)速度與拖拉機(jī)前進(jìn)速度相同，基本保持不變，但隨著卷筒上卷盤直徑逐漸增大，卷筒的繞管速度是不斷增加的。工作時(shí)，若繞管速度小于拖拉機(jī)前進(jìn)速度，將出現(xiàn)毛管來不及回收的現(xiàn)象；若繞管速度大于拖拉機(jī)前進(jìn)速度將出現(xiàn)扯斷毛管的現(xiàn)象。 [10][11]為此，必須設(shè)計(jì)一無級(jí)變速裝置及相應(yīng)的調(diào)速機(jī)構(gòu)，以確保繞管速度基本與拖拉機(jī)前進(jìn)速度同步。繞管速度隨卷筒上卷盤直徑而變化，為使卷盤直徑的變化及時(shí)反映到無級(jí)變速裝置上，此回收機(jī)還設(shè)有一仿形機(jī)構(gòu)。 [12]當(dāng)8SG-4型農(nóng)田滴灌毛管回收機(jī)工作時(shí)存在不足之處（1）卷筒上毛管卷盤直徑逐漸增大時(shí)，不能確保繞管速度與拖拉機(jī)前進(jìn)速度同步，此回收機(jī)的傳動(dòng)比不夠完善（2）不能確保毛管在卷筒上排列整齊和滴灌帶的緊密纏繞（3）毛管在卷筒上卷滿后拆卸不便、安裝不方便。 （4）配套動(dòng)力至少40kw，據(jù)調(diào)查在大多農(nóng)戶還是使用小馬力小四輪，帶動(dòng)此回收機(jī)尚有不足。 [13][14]目前，此滴灌帶回收機(jī)在田地工作時(shí)其設(shè)計(jì)與現(xiàn)實(shí)不夠匹配、完善。作為改進(jìn)的技術(shù)方案，在機(jī)架的后端設(shè)有兩個(gè)立桿，收帶轉(zhuǎn)輪設(shè)于立桿的外側(cè)，軸的兩端為方軸，兩個(gè)收帶轉(zhuǎn)輪套接在方軸上，為了調(diào)節(jié)兩個(gè)收帶輪之間的距離，在收帶轉(zhuǎn)輪兩側(cè)的方軸上設(shè)有固定套，固定套上設(shè)有銷釘。為方便毛管卷盤的拆卸，設(shè)計(jì)有鐵皮筒，纏繞毛管前必須先將鐵皮筒卷在卷筒上，再將毛管從排管機(jī)構(gòu)的下方通過導(dǎo)管輪下方纏繞到卷筒上。 [8]當(dāng)卷筒上毛管卷滿后，撥動(dòng)卷筒兩側(cè)的分離撥叉，取下卷筒和毛管卷盤后，再將鐵皮筒卷在卷筒上，重新安裝到毛管回收機(jī)上。卸下的毛管卷盤，必須用繩子或廢毛管扎好放在地頭，以便運(yùn)走。傳送皮帶、傳動(dòng)鏈條的傳動(dòng)比設(shè)計(jì)應(yīng)保證繞管速度與拖拉機(jī)前進(jìn)速度同步。 [9]3 課題所涉及的任務(wù)要求及實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)可行性分析目前滴灌帶回收機(jī)械存在問題( 1) 滴灌帶回收機(jī)技術(shù)不過關(guān)。一是可靠性不高;二是適應(yīng)性差; 三是生產(chǎn)效率較低。( 2) 滴灌帶回收機(jī)具功能單一。( 3) 滴灌帶質(zhì)量及規(guī)格問題。我國目前的滴灌帶非常薄( 0.2～0.3 mm) 抗拉強(qiáng)度不高, 給后期的滴灌帶回收帶來困難。這些根據(jù)機(jī)械手冊(cè)和拖拉機(jī)牽引力以及拖拉機(jī)速度可以設(shè)計(jì)出來；所用的材料要求不是很高，作業(yè)速度和生產(chǎn)率都是可以通過計(jì)算得出；毛管回收機(jī)配套動(dòng)力為輪式拖拉機(jī)，運(yùn)輸時(shí)由拖拉機(jī)懸掛，工作時(shí)由拖拉機(jī)牽引，拖拉機(jī)傳動(dòng)軸機(jī)構(gòu)作為動(dòng)力源，通過鏈傳動(dòng)、皮帶傳動(dòng)將動(dòng)力分別傳到卷筒及排管機(jī)構(gòu)，必須設(shè)計(jì)卷繞毛管的圓柱形卷筒。因此，此設(shè)計(jì)的預(yù)期目標(biāo)是可行的4 需要重點(diǎn)的、關(guān)鍵的問題及解決的思路對(duì)整體進(jìn)行參數(shù)確定，并對(duì)回收機(jī)部分和繞管速度與拖拉機(jī)前進(jìn)速度同步進(jìn)行試驗(yàn)分析。傳動(dòng)比大小設(shè)計(jì)；傳動(dòng)形式: 鏈傳動(dòng)+皮帶傳動(dòng)；作業(yè)速度：3.5～4km/h；生產(chǎn)率：1.3-4.0hm 2 /h ；造價(jià)不超過3000元／臺(tái)；操作人員1～2人；配套動(dòng)力大小及仿形結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。機(jī)器在工作時(shí)一是為了提高操作人員的安全性，不造成傷人事件發(fā)生；二是此滴灌帶回收裝置是在田間作業(yè)，環(huán)境比較惡劣，最好平好田間和道路的溝、埂, 以利于拖拉機(jī)進(jìn)地。 。5 完成本課題的工作條件及解決的辦法完成本課題需要查閱有關(guān)農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)、農(nóng)機(jī)具及機(jī)械設(shè)計(jì)等方面的文獻(xiàn)資料，了解產(chǎn)品性能、用途，以及各個(gè)部件、裝置的用途，這就要求我們對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理、機(jī)械制圖等課程熟練掌握。通過上網(wǎng)查閱相關(guān)資料了解各部件的作用，根據(jù)簡圖想象實(shí)物，在草稿紙上畫出草圖。完成本課題除需要大量的文獻(xiàn)資料外，還需要學(xué)校提供計(jì)算機(jī)等硬件設(shè)備，需要用制圖軟件AutoCAD和三維制圖完成對(duì)小型水稻種繩捻制機(jī)總體設(shè)計(jì)，及各部分零件的設(shè)計(jì)。在課題的選定、分析及研究方面都需要請(qǐng)教指導(dǎo)老師。6 完成本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃第 1-3 周 查閱相關(guān)文獻(xiàn)，撰寫開題報(bào)告。第 4-6 周 根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況確定設(shè)計(jì)方案。第 7-9 周 根據(jù)工作要求，計(jì)算并查閱相關(guān)手冊(cè)，選擇和設(shè)計(jì)各零部件。第 10 周 運(yùn)用 AutoCAD 軟件，繪制二維零件圖和裝配圖。第 11-12 周 運(yùn)用三維設(shè)計(jì)軟件完成整機(jī)各零部件的三維建模。第 13-14 周 從工藝性能，經(jīng)濟(jì)性能，實(shí)用性能等方面對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)、校核、修正。第 15 周 完成設(shè)計(jì)說明書。第 16 周 答辯。7 參考文獻(xiàn)[1] 何文清, 嚴(yán)昌榮, 劉爽, 等. 典型棉區(qū)地膜應(yīng)用及污染現(xiàn)狀的研究[J ]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 2009, 28 (8) : 1 618[2] 張東興.農(nóng)用殘膜的回收問題[J].中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),1998(3):103-106.[3]任淑英,徐林芳,馬中啟.殘膜回收機(jī)在皇宮鎮(zhèn)的推廣應(yīng)用[J].農(nóng)機(jī)化,2007(4):15。[4] HeWenqing, Yan Changrong, L iu Shuang, et al. 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