棉秆收获机设计

前言

棉花是我国的重要经济作物，目前，全国棉花种植面积600万hm2,每年棉秆产量约为3000万t。按1t棉秆相当于0.4 m ，林木用于制造纸浆量计算，若能全部利用，每年可节省林木资源12万m3，如此大的可再生资源如果实现循环综合利用，将产生巨大的经济效益。发展棉花秸秆机械化收获技术，对实现农业剩余物综合利用，发展绿色农业意义重大。

对棉秆收获机械化的要求虽然十分迫切，但由于棉秆主干粗细不一，枝杈多，长势特殊等原因，收获技术和收获机械仍不完善。近年来，随着社会和科技的发展，棉秆已被广泛应用于能源、造纸及生物基材料等领域，尤其是棉秆木质成分含量高，可作为优质的可再生资源原料，棉秆收获技术与装备的研究备受关注。因此，对棉秆收获过程的机理和特性进行探讨，提高棉秆收获效率成为了一个重要的课题。近几年已有多种机型问世。

关键词：棉秆收获机；棉秆加持提拔；棉根铲切；张紧装置；地轮传动

目录

1绪论 (1)

2起拔机构的设计要求 (2)

2.1 功能设计 (2)

2.2 适应性要求 (2)

3棉秆收获机的基本结构及工作过程 (2)

3.1 基本结构 (2)

3.2起拔原理 (4)

3.3 工作过程 (4)

4起拔输送机构结构设计及工作原理 (5)

4.1 铲刀的设计 (5)

4.2 棉秆夹持输送装置的设计 (5)

4.3 铺禾器的设计 (6)

5棉秆收获机的传动机构的设计 (6)

5.1 传动原理 (6)

5.2棉杆夹持起拔输送运动分析 (8)

6齿轮传动的设计 (9)

6.1大锥齿和小锥齿 (9)

6.2.齿数选择 (10)

7轴II的设计计算及校核 (11)

7.1轴的设计 (11)

7.2轴的校核 (11)

总结 (14)

致谢 (15)

参考文献 (16)

1绪论

在六七十年代中期，我国就开始了对棉秆收获机械的研制。到七十年代末，八十年代初，家庭联产承包责任制的推行，棉花产量剧增，引发棉秆收获机械研制热，如中国农机院，山东、山西、河北、河南以及湖北等省农机研发部门曾对棉秆收获机进行过研制，但由于种种原因都未能定型生产和推广使用。九十年代初，随着棉花价格的提升与棉麦轮种技术的发展，棉花种植面积扩大，棉秆收获机械迫切需要，中国农机院成立了专业课题组，山东省多个市区也相继对棉秆收获机械进行了研制。近年来，随着社会和科技的发展，棉秆已被广泛应用于能源、造纸以及生物基等领域，尤其是棉秆木质成分含量高，可作为优质的可再生能源原料，棉秆收获技术与装备的研究备受关注。总结多年来我国研制出的各类机型，归纳起来有三种：铲切式、提拔式和联合作业式。

（1）铲切式

主要是二行铲切式棉秆收获机。这类机械的收获部件，一般设计成“人”字形的大锄铲，作业时，悬挂在拖拉机前面，拖拉机高速行驶，而人字形铲入土一定深度穿行，利用拖拉机向前行进的力量切断棉根，并使棉秆向上抬起，自然堆放至地面。这类棉秆收获机械结构简单、制造和使用方便，但是效率低、残留棉根较多、铺放不整齐。主要与小型拖拉机配套使用，由于各地种植农艺的差异，加之缺乏机械化标准种植，这种对行的小型棉秆收获机始终没有得到推广。

（2）提拔式

提拔式棉秆收获机是用起拔机构把棉秆从土壤中提拔出来，按起拔器的形状和结构又分为辊式、夹式和链杆式三种。这种机型主要是各地农机研发单位根据本地域条件和棉花生长特点进行初步试制的机型，均没有得到广泛应用，未能形成产品在市场上推广。目前，该类机型中最具代表性的是4MJ-2型盘式棉花秸秆收获机，作业时，由拖拉机前进推动机具前移，地轮传动带动拔盘转动，前进中拔盘遇到棉花秸秆将拔起，并将秸秆拨向后方，待集成后置于田间。

（3）联合收获式

综合国内外技术基础，结合青饲料收获机和联合收割技术，中国农业机械化科学研究院组织力量开发了切割式联合收获机械，一次完成棉秆的切割、切碎和集装作业克服了种植行距的限制，解决了密植、细杆和西部内陆土冻结后棉秆收获难题，成为了以棉秆为燃料的为燃料的生物质秸秆直燃发电厂的主要燃料设备。由于受到割刀工作原理、地表平整程度的限制，特别是垄作时做到低茬收割有一定难度，根茬仍留在地里，没有从根本上解决。为了满足我国长江，黄河流域棉花主产区棉秆粗壮、高大，通常采用拔取后收获的分段作业方式，中国农机院又开发了棉秆捡拾联合收获机，集棉秆自动捡拾、喂入、输送、切碎、抛送、装箱、卸料一体化，该机重点突破了棉秆类冠状植株强制抓取、连续喂入技术，实现了棉秆分段高效联合收获作业。

美国、印度乌兹别克斯坦、澳大利亚以及俄罗斯等国是国外主要的棉花生产和贸易大国。其棉秆收获设备技术主要以对行式为主，按照收获原理主要分为三种，即铲切、刨挖与拔杆。由此，形成了拖拉机牵引与悬挂式机型。在两种机型中，有些仅仅是铲、割、拔与铺条，有些是铲、割、拔与切碎结合。在切碎后有些是集中，有些是直接还田。

（1）铲切式

有挖掘铲深入土层中，把棉秆根切断，利用旋转星轮拔取棉秆，达到杆土分离。常用机型有乌兹别克斯坦生产的KV-3.6A型和KV-4A。作业时由拖拉机牵引，一般收获四行棉秆，铺放成条。棉秆晒干后，由人工或打捆机打成捆以备后用。另外，配套有切碎装置的KI-1.2型和KI-1.8型两行棉秆挖根切碎机。作业时，先由挖根铲将棉秆根部斩断，再由拔杆辊将棉秆拔起，经刀盘切碎后，沿输送管送到集装拖车上，棉秆拔净率均接近99%。

（2）刨挖式

主要采用对称倾斜双圆盘刨挖，这种技术类似于开沟器的工作原理。典型代表如美国的Dave Koenig和Orthman棉秆刨挖机。Dave Koenig机型可根据需要可分别收获2、4、6和8行棉秆，对不同温度棉秆适应性强。Orthman机型圆盘角度和高度可调为了减少运输幅度，拔杆机构可折叠起来。