【摘 要】
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我国作为农业大国,每年产生的农作物秸秆数量巨大,现阶段我国秸秆焚烧现象屡禁不止,农村处理秸秆的方式仍以直接还田为主,高值资源化利用率比较低。针对水稻秸秆这一我国南方地区主要农作物秸秆的高值利用问题,本课题组已研发出场站式水稻秸秆饲料化生产线,为完善该生产线的全部工作流程,本文旨在设计一款能够对机收后抛洒在田间的水稻秸秆进行收集并初步粉碎的农业机械,作为秸秆饲料化利用的收储运装备。通过查阅相关文献资
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我国作为农业大国,每年产生的农作物秸秆数量巨大,现阶段我国秸秆焚烧现象屡禁不止,农村处理秸秆的方式仍以直接还田为主,高值资源化利用率比较低。针对水稻秸秆这一我国南方地区主要农作物秸秆的高值利用问题,本课题组已研发出场站式水稻秸秆饲料化生产线,为完善该生产线的全部工作流程,本文旨在设计一款能够对机收后抛洒在田间的水稻秸秆进行收集并初步粉碎的农业机械,作为秸秆饲料化利用的收储运装备。通过查阅相关文献资料,分析了目前国内外相似农业装备的特点与优缺点,为本机的设计提供了参考。运用理论分析、设计计算、计算机辅助设计以及田间试验结合的研究方法,最终完成了一款田间秸秆收集、粉碎一体机的研发与样机试制,于2019年1 1月9日～11月1 1日进行了田间试验。全文主要内容包括:（1）明确田间秸秆收集、粉碎一体机的总体设计要求,进行总体方案设计。选用艾禾4LZT-4.0ZA履带式联合收割机底盘作为整机的动力来源,结合实际生产需要,对整机前端收集装置、输送装置、粉碎装置等主要组成部分进行了选型研究,分析各部分主要结构不同类型的特点及优缺点,提出了拨禾轮形式收集装置和滑道滚筒式捡拾器作为田间秸秆收集、粉碎一体机的两种前端收集方案,输送装置和粉碎装置分别为刮板式输送器和滚刀式切碎机。最后确定整机的动力传递路线。（2）针对田间秸秆收集、粉碎一体机几个关键工作部件进行详细的结构设计。在前端收集装置的设计中,对于拨禾轮形式收集装置,调整了拨禾轮与割台的相对位置关系,并对拨禾轮弹齿的结构与排列方式进行改进设计;对于滑道滚筒式捡拾器,确定了捡拾器与割台间的装配方式。通过对双向螺旋推运器的推运量测算,改进设计双向螺旋推运器转速至90rpm。完成刮板式输送器和滚刀式切碎机的设计,设计主轴转速分别为250rpm、750rpm。对抛送管道内壁结构进行设计,设计集料箱最大容纳秸秆体积为3.5m3。对整机在常规工作条件下所需功率进行校核,保证选用动力可以满足正常工作需要。（3）利用Ansys Workbench 17.0软件,针对粉碎装置中的直刃口切刀和滚刀式切碎机整体进行静力学分析,保证其结构的强度;为分析滚刀式切碎机的振动频率特性,对切碎机进行了六阶模态分析,通过对固有频率和激振频率的分析,确保粉碎装置在工作中不会发生共振。利用SolidWorks2018软件,完成各零部件三维建模和虚拟样机装配,通过质心分析保证整机质心位置合理安全。（4）完成样机试制并进行田间试验。依据相关标准,以秸秆收集率、切碎合格率、含杂率等参数为评价指标,评估了样机的整体工作性能。样机工作生产效率约为6亩/小时,每日可收集秸秆约16吨。样机符合设计要求,满足水稻秸秆饲料化生产线收储运装备的作业要求。
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