3676 小型棉花秸稈收獲機,小型,棉花,秸稈,收獲,收成 塔里木大學畢業(yè)論文（設計）開題報告課題名稱 小型棉花秸稈收獲機的設計 學生姓名 韓喜東 學 號 8031208228 所屬學院 機械電氣化工程學院 專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機械化及其自動化 班 級 12-2 指導教師 李鳳娟 起止時間 2011.12-2012.5 機械電氣化工程學院教務辦制填 表 說 明一、學生撰寫《開題報告》應包含的內容：1、本課題來源及研究的目的和意義；2、本課題所涉及的問題在國內（外）研究現(xiàn)狀及分析；3、對課題所涉及的任務要求及實現(xiàn)預期目標的可行性分析；4、本課題需要重點研究的、關鍵的問題及解決的思路；5、完成本課題所必須的工作條件及解決的辦法；6、完成本課題的工作方案及進度計劃；7、主要參考文獻（不少于 7 篇）。二、本報告必須由承擔畢業(yè)論文（設計）課題任務的學生在接到“畢業(yè)論文（設計）任務書”的兩周內獨立撰寫完成，并交指導教師審閱。三、開題報告要求手寫體，字數(shù)在 3000 字以上，由學生在本報告冊內填寫，頁面不夠可自行添加 A4 紙張。四、每個畢業(yè)論文（設計）課題須提交開題報告一式三份，一份學生本人留存，一份指導教師存閱，一份學生所在學院存檔，備檢備查。1、課題的來源，目的與意義人類要真正實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展就必須切實保護生態(tài)與環(huán)境,于是發(fā)展可再生資源就成為了世界各國發(fā)展的主要任務。我國已經(jīng)把經(jīng)濟發(fā)展生物質能源作為一項重要的國家能源戰(zhàn)略。我國是世界上最大的棉花生產(chǎn)國與消費國，已形成長江流域、黃河流域、西北內陸三大棉花主產(chǎn)區(qū)，據(jù)統(tǒng)計。2007 年全國種植面積 548 萬公頃，月產(chǎn)棉花秸稈200 萬噸。目前由于人工收獲棉桿強度大，又缺乏規(guī)?；斋@適用設備，在現(xiàn)有種植模式下，除部分還田之外，剩余秸稈隨意丟棄或就地焚燒，既浪費資源又污染環(huán)境。而棉桿是一種木質化程度高，韌皮纖維豐富的硬秸稈，容重，熱值高，已成為我國生物質發(fā)電的主要燃料之一 [1]。但是棉桿量大，收儲季節(jié)性強；人工收集棉桿勞動強度大、效率低；缺乏合適的配套棉桿收獲機。稈是棉花種植業(yè)的副產(chǎn)物，經(jīng)粉碎壓縮后也是一種很好的生物質成型燃料。近年來棉花秸稈成型燃料產(chǎn)業(yè)在政府的大力支持下得到很快的發(fā)展 [2]。所以加快棉桿的綜合利用，實現(xiàn)秸稈的資源化，商品化，是國家促進資源節(jié)約、環(huán)境保護、農(nóng)民增收的重大措施。而棉花秸稈收獲機械化又是秸稈資源化、商品化的重要環(huán)節(jié)。 目前，國內的棉花收獲機械從類型上可分為分段收獲機械和聯(lián)合收獲機械。分段收獲機械包括拔桿機、撿拾切碎機等。棉花的拔取、切碎、收集需要不同的機械來完成。拔棉柴機只是單純的將棉桿拔起放在田間，撿拾切碎機只是將放在田間的棉桿撿拾起來，送入粉碎裝置粉碎 [3]。這樣造成作業(yè)量作業(yè)量增加，勞動強度大，收獲效率低。現(xiàn)有的自走式聯(lián)合作業(yè)機械，對棉花棉桿不是拔取，而是剪短收獲，棉花根茬還留在田間，不但造成棉桿利用率低，還使后續(xù)耕作困難，同時由于該類機械價格昂貴，運營成本大，農(nóng)民迫切需要同時拔棉柴和粉碎收集的中型棉桿收獲機。因此，研發(fā)一種棉花秸稈聯(lián)合收獲機械，一次性的完成棉桿的拔除，撿拾，切碎，集箱等作業(yè)工序，將棉桿的傳統(tǒng)收獲環(huán)節(jié)濃縮成聯(lián)合收獲一個環(huán)節(jié)，對于提高棉花秸稈收獲機械化水平，提高棉花秸稈的利用率，減輕農(nóng)民的勞動強度，提高生產(chǎn)效率，增加農(nóng)民收入都有重要的意義。2、棉花秸稈收割機在國內外研究現(xiàn)狀及分析 美國，印度，烏茲別克斯坦、澳大利亞以及俄羅斯等主要是棉花的生產(chǎn)大國和貿(mào)易大國，其棉桿機械設備技術主要以對行式為主 [4]。按照收獲原理分為 3 種；鏟切，刨挖和拔桿。棉桿鏟切技術：由挖掘鏟深入土層中，把棉桿跟切斷，利用旋轉星輪撥取棉桿達到桿土分離。常用的機型有烏茲別克斯坦生產(chǎn)的 KV-3.6A 和 KV-4A 型，行距分別為.0.6 米和 0.9 米，由機架，挖根鏟，柵狀導向板，星型喂入輪和錐形齒輪減速器組成。由拖拉機牽引，一般收獲 4 行棉桿，鋪放成條，棉桿曬干后，由人工和打捆機成捆以備后用。此技術入土切割鏟動力消耗較大，磨損嚴重。優(yōu)點是行距要求不嚴。棉桿刨挖技術；主要采取對稱傾斜雙圓盤刨挖，原理類似于雙圓盤開勾器。典型代表是美國的 DAVE KOENIG 和 ORTHMAN 棉花刨挖 [5]機。前者可以進行2、4、6、8 行棉桿，對不同棉桿適應性強；后者圓盤角度和高度可調，為了減少運輸幅度，拔桿可以折疊起來。作業(yè)時，其機構自動伸展，采用平行四桿仿形，在拔桿后面安裝切碎裝置，實現(xiàn)秸稈拔取與還田。此技術動力消耗相對較少，但是一般要求對行行就強棉桿拔取技術；采用 45 度傾角安裝的橡膠對輥夾取。典型的澳大利亞的 Muti 拔棉桿機械和美國的 AMADASM 棉桿拔取切碎收獲機。前者可進行 8 行棉桿，作業(yè)速度高達 22Km/h 直接將棉桿平鋪地上。后者連根拔取并切碎，作業(yè)行走速度快，而且還有傳動安全保護措施。缺點是對種植行距的標準性要求高，對機手操作的熟練程度要求很高。適用于標準化栽培的規(guī)模種植。在國外，棉花的主要處理方式有兩種；一是田間粉碎還田 [6]。如美國棉花種植區(qū)秋季收花后將棉花秸稈粉碎還田，或者將面秸稈拔取后經(jīng)粉碎散落于地表。如美國USM 棉花桿整根拔取收獲機。二是收獲；如俄羅斯，蘇丹，烏茲別克等國還用棉桿代替木材造紙，造板材等，取得了良好的效果，并形成了先進的、適用的、可靠的利用模式。抓喲采取先進的可一次實現(xiàn)棉桿收獲、粉碎、打捆的機械化技術。代表機型有烏茲別克生產(chǎn)的 KV-3.6A 和 KA-4A 型。機具作業(yè)時由拖拉機牽引，一般收獲 4 行棉桿，鋪放成條，棉桿曬干后由人工或打捆機打成捆。雖然其棉桿加工先進技術不完全適合我國國情，但已經(jīng)形成的棉桿收獲及初加工工藝技術路線和循環(huán)利用模式為我國提供了值得借鑒的成熟的經(jīng)驗 [7]。在六十年代中期，我國就開始了對棉花收獲機械的研制 [8]。到七八十年代末，家庭聯(lián)產(chǎn)承包責任制的推行，棉花產(chǎn)量劇增，引發(fā)棉花收割機的研制熱潮。到九十年代初，隨著棉花價格的上升和棉花輪種技術的發(fā)展，棉花種植面積擴大，棉花機械迫切需要，中國農(nóng)機院成立了專業(yè)課題組，進行研制。近年來，棉花已被光泛用于能源，造紙以及生物基材料等。多年來，我國發(fā)展研制出的機型大致分為鏟切式，提拔式和聯(lián)合作業(yè)式。（1）鏟切式： 主要研究前蘇聯(lián)二行鏟切式棉桿收獲機。這類機械的收獲部件，一般設計成一個“人”子形狀的大鋤鏟，作業(yè)時，懸掛在拖拉機前面，拖拉機高速行駛，而人字形鏟入土一定深度穿行，利用拖拉機前進的動力切斷根棉，并使面干向上抬起，自然堆放到地面；有的機型再拖拉機后牽引一把摟杷，把棉桿樓集成鋪條，此機結構簡單，適用方便，但是效率低，殘留棉桿跟較多，鋪放不整齊。主要與小型拖拉機配套使用。（2）提拔式：提拔式棉花收割機是用起拔機構把棉桿從土壤中提拔出來，按起拔器的形狀和結構分為輥式、夾式和鏈桿式 3 種。輥式起拔器又分為圓柱輥、半圓柱輥、圓椎、圓柱圓錐綜合輥等；夾式起拔器分為平動夾式，鉗夾式、盤夾式；鏈桿式起拔器分為單鏈桿，雙鏈桿、齒盤鏈桿式和鏈抓式。以上機型由于個地點研發(fā)單位根據(jù)棉花生長特點和本地地域環(huán)境初步試制的機型，沒有得到廣泛推廣。目前，具有代表性的有 4MJ-2 盤式棉花秸稈收獲機。工作時有拖拉機前進帶動機具前移，地輪傳動帶動拔盤轉動，前進中拔盤遇到棉花秸稈將秸稈拔起，并將其撥向后方，帶集成一堆放置于田間。（3）聯(lián)合收割機；此類機型雖沒有推廣使用，但從原理上給予設計上的啟示。綜合國內外技術基礎，綜合聯(lián)合收割機技術。中國機械化農(nóng)業(yè)科學研究院組織開發(fā)了一種切割式聯(lián)合收獲機械，一次完成收割，切碎，集箱作業(yè)，克服了種植行距的限制，解決了密植，細桿和西部內陸土地凍結后收獲難題，成為了以棉桿為原料的生物質秸稈直燃發(fā)電廠配套的主要燃料設備。由于受到割刀工作原理，地面平整程度的限制，特別是壟作時做到低茬收割有一定難度，跟茬依然留在地里，沒有從根本上解決。為 了滿足我國長江流域，黃河流域棉花主要產(chǎn)區(qū)棉桿粗大，高大，先拔取后收獲的分段工作方式，中國農(nóng)機院又開發(fā)了棉桿撿拾聯(lián)合收割機，集棉桿自動撿拾、喂入、輸送、切碎、拋送、裝箱、切料一體化，該機重點突破了棉桿類冠狀植物強制抓取，連續(xù)喂入技術，實現(xiàn)了棉桿分離高效聯(lián)合收獲作業(yè)。綜上所述，小型拖拉機配套的棉桿收獲機型，收獲效率受到限制，中間處理環(huán)節(jié)較多，無法滿足棉桿規(guī)?；I(yè)利用需求，大型高效規(guī)模化收集技術裝備成為主導。作為一種優(yōu)質的可再生生物質資源，棉桿規(guī)模化增值加工利用需求迫在眉睫，因此，深入開發(fā)研究長江流域，黃河流域，西北內陸棉花主產(chǎn)區(qū)種植模式和生長特點的棉花收獲成套設備，形成聯(lián)合收獲和分段收獲兩大作業(yè)體系，實現(xiàn)棉桿田間收獲機械化作業(yè)，為棉桿資源規(guī)?；I(yè)利用提供原料收集技術裝備支撐，成為必然趨勢，且發(fā)展前景廣闊。 3、任務要求及實現(xiàn)預期的可行性分析通過此次設計棉花秸稈收割機，可形成聯(lián)合收獲秸稈的方法，實現(xiàn)棉桿收獲機械技術的提高，使切斷，收獲，粉碎同時進行，大大的提高作業(yè)效率，從而改變以前棉桿收獲困難，而且也使收獲成本大大降低。聯(lián)合收獲，促進了棉桿規(guī)?；a(chǎn)業(yè)發(fā)展，實現(xiàn)秸稈能夠有效地綜合利用。秸稈作為一種優(yōu)質能源，此技術也阻止了人們隨便焚燒秸稈，浪費資源，防止環(huán)境污染，秸稈大量浪費。4、研究的，關鍵的問題及解決的思路（1）整機結構圖 根據(jù)課本所學知識及外部相關資料，概括總結出該機器的工作原理，根據(jù)工作原理，看需要什么機構，幾個機構；什么裝置，幾個裝置，不能重復，也不能缺少。（2）傳動方案的設計 所設計的方案必須要滿足棉花收獲的各項工作性能要求（3）關鍵零部件的設計 關鍵零部件直接影響著機器的性能，在設計的時候必須要結構合理。所選的零件必須要經(jīng)過充分的試驗研究，每個零件結構參數(shù)必須準確。5、所必須的工作條件完成本課題需要相關的二維和三維制圖軟件，學校實驗室的電腦里面裝有這些軟件，可通過老師向學校借用。6、工作方案及工作進度第一周~第三周 查找文獻資料，整理資料，了解棉花秸稈收割機的國內外現(xiàn)狀第四周~第五周 對查閱的文獻資料進行歸納整理，設計小型棉花秸稈收割機的總體方案第六周~第九周 對小型棉花秸稈收割機的結構進行具體的設計第十周~第十二周 撰寫設計說明，對部分問題進行修改，調整第十三周~第十四周 整理資料準備答辯7、參考文獻[1] 馮剛,吳永新 .棉稈資源的開發(fā)利用[J].水利水電機械,2006(12):50-52.[2] 張鳳元.我國棉花秸稈收獲機械的研究歷史及現(xiàn)狀[J].山東農(nóng)機,1996(4):4-5.[3] 趙東波.棉花拔桿清膜旋耕機研究設計[J].農(nóng)機化.2004(4):34-35.[4] 賈健.撥棉柴機的設計[J].研究山西農(nóng)業(yè)大學學報.2005,(3):268-269.[5] 沈茂,張國忠 ,周勇.我國棉類機械收獲技術現(xiàn)狀綜述[J].農(nóng)機化研究,2009,(5):1-5.[6] 中國棉花 .棉花秸稈利用現(xiàn)狀分析和探討.2005,33(3).[7] 孫照斌 ,馬蘭菊.試論棉桿的工業(yè)化利用.建筑人造版.2001(3).[8] 武云亮.開發(fā)利用棉副產(chǎn)品,促進棉花產(chǎn)業(yè)發(fā)展[J].江西棉花,1998(6).[9] 李樹軍,王俊友 ,楊炳南等,主要農(nóng)作物秸稈收集技術發(fā)展[J].農(nóng)業(yè)機械,2008,6(A).23~26.學生簽名 韓喜東 2011 年 12 月 04 日指導教師審閱意見指導教師簽名 年 月 日