發(fā)酵臥床料翻耙機(jī)的設(shè)計(jì)

發(fā)酵臥床料翻耙機(jī)的設(shè)計(jì)

中國(guó)的水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)從傳統(tǒng)的分散和單一的水產(chǎn)養(yǎng)殖模式轉(zhuǎn)變?yōu)閷I(yè)化、規(guī)?；?、現(xiàn)代一體化的水產(chǎn)養(yǎng)殖模式。而發(fā)酵床養(yǎng)豬技術(shù)是一種零排放、無(wú)污染的有機(jī)農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖技術(shù),該技術(shù)的發(fā)酵床是建在專門的豬舍里,需要在豬舍內(nèi)建立一種特殊床———發(fā)酵床,而發(fā)酵床養(yǎng)殖是利用空氣對(duì)流和太陽(yáng)高度角原理對(duì)豬舍進(jìn)行通風(fēng)換氣、防暑降溫,然后在發(fā)酵床上填入木屑和谷殼,豬就生活在這有機(jī)墊料上面。這種養(yǎng)殖與一般家庭養(yǎng)殖不同,發(fā)酵床養(yǎng)殖的小豬,其排泄物直接被有機(jī)墊料中的微生物降解、消化,不需要人工對(duì)豬的排泄物進(jìn)行處理,從而達(dá)到零的排放。由于小豬的生活習(xí)性,墊料需要定期翻松,調(diào)節(jié)墊料固、液、氣態(tài)的比例,否則就會(huì)導(dǎo)致糞便不能分解、發(fā)酵床潮濕長(zhǎng)蟲,疾病頻發(fā)甚至死豬等情況的發(fā)生。本文設(shè)計(jì)的翻耙機(jī)可以根據(jù)發(fā)酵床實(shí)際情況對(duì)墊料進(jìn)行深松作業(yè),工作過程中可以有效的疏松墊料,改善墊料透氣性能,從而降低病原菌的數(shù)量、比例及危害程度,給小豬提供一個(gè)良好的環(huán)境和足夠的運(yùn)動(dòng)空間,保證豬的健康。因此需要設(shè)計(jì)改進(jìn)墊料翻耙機(jī),節(jié)省人力并提高小豬健康指數(shù)及飼養(yǎng)效率。1墊料翻掃機(jī)設(shè)備設(shè)計(jì)墊料翻耙機(jī)是由電機(jī)提供的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)刀輥旋轉(zhuǎn),對(duì)墊料進(jìn)行耕、耙的機(jī)械設(shè)備。墊料翻耙機(jī)具有粉碎、疏松墊料,耕后墊床平整松軟、節(jié)省人力等優(yōu)點(diǎn)。本文設(shè)計(jì)的墊料翻耙機(jī)由扶手把、聯(lián)接杠、電動(dòng)機(jī)、支撐腳、旋耕刀等組成。結(jié)構(gòu)原理圖如圖(1)示。2三組分機(jī)的設(shè)計(jì)理念2.1確定耕幅的關(guān)系式在設(shè)計(jì)翻耙機(jī)時(shí),一般采取輕、小、簡(jiǎn)、廉、牢的原則。翻耙機(jī)的外廓尺寸長(zhǎng)、寬、高的確定因素有功率及使用條件。而耕幅可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)使用如下關(guān)系式確定:式中:B—墊料翻耙機(jī)的幅寬(m);P—電機(jī)的功率(kW)。通過上面公式及確定的電機(jī)功率代入P=2kW進(jìn)行計(jì)算,并且對(duì)計(jì)算得到的數(shù)值取整,可得耕幅B=400mm。2.2翻微生物的重量及重心根據(jù)發(fā)酵墊料養(yǎng)殖場(chǎng)地的特點(diǎn),設(shè)計(jì)翻耙機(jī)的結(jié)構(gòu)應(yīng)簡(jiǎn)單,重量盡可能的輕,因?yàn)檫@些因素直接影響操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度、效率及機(jī)組的穩(wěn)定性。設(shè)計(jì)的翻耙機(jī)重量及重心是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和科學(xué)的方法確定。翻耙機(jī)的重量主要集中在電機(jī)和刀輥上,我們是根據(jù)市場(chǎng)及其功能選定電機(jī)和刀輥材料及結(jié)構(gòu)的;重心是借助懸吊法實(shí)驗(yàn)的,在實(shí)驗(yàn)時(shí)選擇三個(gè)平面位置的旋轉(zhuǎn)確定重心,實(shí)驗(yàn)的目的是使操縱者在操作時(shí)作用在扶手把上的操縱力可以自由控制且不費(fèi)力。重心的確定我們還用了振動(dòng)實(shí)驗(yàn)及運(yùn)用模擬分析軟件進(jìn)行分析,得到重心的位置與懸吊實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比,從而優(yōu)化整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),使翻耙機(jī)在工作時(shí)節(jié)省人力,使操縱者獲得輕松的操作。2.3不超過定額牽引由于翻耙機(jī)是在一個(gè)特殊的墊料床上工作,既要考慮作業(yè)效率,也要考慮操縱者勞動(dòng)的強(qiáng)度,設(shè)計(jì)時(shí)盡量在驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)工作時(shí)的功率不超過額定牽引力。本文通過現(xiàn)場(chǎng)考察及理論計(jì)算,根據(jù)翻耙機(jī)的工作原理,其原理是電機(jī)輸出的功率轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)速后通過一對(duì)錐齒輪減速帶動(dòng)刀輥旋轉(zhuǎn),從而帶動(dòng)旋耕刀旋轉(zhuǎn),這個(gè)轉(zhuǎn)速就是設(shè)計(jì)的關(guān)鍵,在參考了相關(guān)數(shù)據(jù)及理論計(jì)算后,我們選擇的是功率為2kW的電機(jī),通過變速后刀輥轉(zhuǎn)速可以達(dá)到150r/min,這刀輥轉(zhuǎn)速與人工操作相配備,工作效率高并且疏松墊料性能好。2.4翻非松刀的設(shè)計(jì)旋耕刀輥由多把旋耕刀片在刀軸上按照一定的順序?qū)ΨQ排列而成,是墊料翻耙機(jī)的主要工作組成部件之一。而刀輥有多把刀組成,旋耕刀一般由正切面、側(cè)切面、過渡面三部分組成,為了使翻耙機(jī)在工作時(shí),受到的阻力小,墊料翻耙均勻,避免堵塞等現(xiàn)象。因此設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)翻耙機(jī)的運(yùn)動(dòng)特征及墊料的特點(diǎn),本文由于墊料的特性及要求可知,旋耕刀的受力作用不大,但要求在工作時(shí)使墊料翻耙疏松,故設(shè)計(jì)旋耕刀時(shí)采用L型鈍刀。設(shè)計(jì)翻耙機(jī)的目的是翻耙和疏松墊料,滿足這一要求的還可以提高刀輥轉(zhuǎn)速及刀的密度,由翻耙機(jī)的外形、操作安全性及工藝要求等分析,可增加刀片的密度,但刀片的密度要適中,以防刀片太密產(chǎn)生負(fù)面影響,本文設(shè)計(jì)一列由四個(gè)刀片錯(cuò)開刀的方向按中心線成對(duì)稱分布的刀片,并且旋轉(zhuǎn)刀組按電機(jī)軸中心線成對(duì)稱排列,這樣對(duì)功率消耗、機(jī)組平衡性、刀輥受力均勻減少波動(dòng)幅度及作業(yè)質(zhì)量達(dá)到最佳狀態(tài)。利用PRO/E設(shè)計(jì)的旋耕刀的圖形如圖2示。在刀片的設(shè)計(jì)中,為了考慮安裝、固定及穩(wěn)定性,因此在設(shè)計(jì)的刀片上加工兩個(gè)安裝孔,設(shè)計(jì)完刀片之后需要安裝,因此還需要設(shè)計(jì)刀盤,其外形如圖3示。在PRO/E中,通過放置操作中的面面對(duì)齊、中心重合可以把設(shè)計(jì)好的刀片和刀盤組裝在一起,但在PRO/E中沒有考慮安裝及工藝情況,現(xiàn)實(shí)中需要考慮工藝及安裝情況,設(shè)計(jì)好的刀盤和刀片的組合圖如圖4示。組合好的刀片組是通過一定的順序排列聯(lián)接在刀輥軸上。刀輥軸是軸的一種,根據(jù)軸的特點(diǎn),我們可以把刀輥軸設(shè)計(jì)成空心和實(shí)心兩種,因此設(shè)計(jì)刀輥軸也是裝備和工藝的關(guān)鍵,本文根據(jù)翻耙機(jī)的特點(diǎn)及工作受力情況,設(shè)計(jì)的刀輥軸為空心,并且內(nèi)、外徑分布為32mm、40mm,長(zhǎng)度由幅寬確定。2.5旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡翻耙機(jī)在作業(yè)時(shí),旋耕刀上各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡均為余擺線。根據(jù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn),其運(yùn)動(dòng)軌跡可用方程式表示為:式中:ν—耕耙機(jī)前進(jìn)速度(m/s);r—各點(diǎn)到刀輥中心線距離(mm);z—下沉深度(mm)。2.6撐腳塑料板、接頭桿墊料翻耙機(jī)輔助部分主要由扶手桿、支撐腳塑料板、聯(lián)接桿等組成,其中塑料板是用來(lái)安裝電機(jī)和防止墊料飛濺,起到安全保護(hù)作用及改善勞動(dòng)條件等。3零排放養(yǎng)殖原理本文是通過翻耙機(jī)的原理和功用進(jìn)行設(shè)計(jì)和改進(jìn)的,設(shè)計(jì)時(shí)采用三維軟件PRO/E繪制零部