青玉米杆收割粉碎机械
1.课题研究的意义
青玉米秸秆机械收割粉碎还田技术，就是在玉米收获后，使用秸秆粉碎还田机直接将留在地里的玉米茎秆就地粉碎并抛撒地表，或人工喂入铡切后抛撒地表，补氮后翻耕入土。
目前新疆玉米面积约123万h㎡棉秆资源非常丰富。玉米杆秆具有很高的营养价值，其蛋白质含量一般为8%～9%，经过微化处理后，其蛋白质含量可达12%，比麦草、稻草的蛋白质含量高5～6倍，可作为很好的牛羊饲料。而据有关统计数据表明，目前棉秆利用率只有35％左右，经处理后的利用率低于20％。随着农业经济的发展和农业劳动力的减少，越来越多的青玉米秆遗弃田间或烧毁，造成了青玉米秆资源的极大浪费和对空气的严重污染，甚至严重影响到交通安全。机械化青玉米杆收割粉碎还田技术是将青玉米秆在田间就地粉碎后翻耕人土，使之腐烂分解，达到大面积培肥地力的一项农机化适用技术。研究推广此技术，无论是从保护环境、改善土壤结构，还是从减轻农民负担，都有其不可估量的作用。
要大规模利用这项资源，必须有相应的收获机械。将青玉米秆粉碎还田与土壤肥力、环境保护、农田生态环境平衡等密切联系，已成为持续农业和生态农业的重要内容，具有重要的作用，探索棉秆粉碎还田的优化方式也具有深刻的意义。
2.现状及分析
2.1国内外技术现状、专利等知识产权情况分析和国内现有的工作基础
2.1.1 国内秸秆粉碎还田机械的机型
按青玉米杆秆粉碎部件轴的位置分，棉秆粉碎还田机可分为卧式粉碎还田机和立式粉碎还田机两种。卧式秸秆切碎还田机切碎部件在垂直面内做旋转运动，打击秸秆。大多属于无支承式打击切碎。多用于高粱、玉米、棉花等柔韧性差、脆性好的硬秸秆作物。已有机型主要有： 4F－90（70）型秸秆还田切碎机、9Q－1.7型牵引式茎秆切碎机、9Q－1.5型悬挂式茎秆切碎机、JQ－2.0型悬挂式茎秆切碎机、JZH－2秸秆根茬还田通用机、JH－100、JHF－150、JHF－130型秸秆还田机等。立式秸秆切碎还田机切碎部件的轴垂直安置。碎部件在水平内作旋转运动，切碎秸秆。一般都有动刀和定刀，属于有支承切割，多用于小麦、水稻等秸秆柔软韧性较好、脆性较差的软秸秆作物，也有用于棉花等硬秸秆作物的。已有机型主要有： 4Q－31型稻麦秸秆切碎还田机、2JH－1.6型秸秆还田机、2JH－1.7型悬挂式茎秆切碎还田机、2JH－1.9型茎秆还田机、2018型可折翼旋转切割机等。
2.1.2 青玉米杆秆粉碎还田机机型的特点分析
2.1.2.1 1JHYz一系列玉米秸秆粉碎还田机。
工作原理及构造：自走式全喂入谷物联合收割机自身的输出动力，经链条和V带传递系统，通过变速机构，带动刀爪轴上的锤爪刀高速旋转，将被粉碎的秸秆切断并送入壳体内定刀处，次击切成细碎秸秆，切碎的秸秆沿机壳内壁被气流均匀抛撒在还田机壳后边的地面上。
17HYz一系列玉米秸秆粉碎还由机架、机壳、传动齿轮箱、动力传递系统、刀爪、轴、地滚、液压悬挂升降机构组成。
2.1.2.2 2JH-1.6秸秆还田机
该机由拖拉机动力输出轴传入动力，经安全离合器传递给变速箱，变速箱将水平传动改变为垂直增速传动，带动动刀盘作水平旋转，对秸秆进行切割。当拖拉牵引机具前进时，秸秆喂入机壳，在刀片较大的加速度和动能的作用下秸秆切断并打入机壳内。茎秆经过定刀片的重复剪切被切成碎节最后均匀地抛撒在田间。
2.1.2.3 2018型可折翼旋转切割机
美国迪尔公司研制的2018型可折翼旋转切割机属于立轴式秸秆切碎机，该机有三立轴三套切碎装置，动力经动力输出轴输出后由万向节传给各甩刀轴。该机型没有定刀片只有一组动力片，动刀片数目为4个或2个，改变刀片类型可用于切碎不同的作物秸秆。由于刀片数目少，工作幅面宽所以刀端线速度较大，为80m/s以上。这样才能保证切碎质量。该机重量较大，工作幅面较宽所需动力较大，不太适合我国大部分地区使用，但其更换刀片用于不同的作物秸秆等特点值得我们借鉴、学习。
2、国内外技术发展趋势
我国年生产秸秆约6亿吨, 在农村多用于生活燃料和牲畜饲草。为了更有效地利用农作物秸秆,近几年来国家农业部大力推荐秸秆还田技术。并对秸秆还田方式、时间、数量施氮量、粉碎程度、土壤水分和防治病虫害等方面进行了深入研究，制定了秸秆还田的技术规程, 为秸秆还田奠定了一定的基础。就目前而言, 秸秆还田仍局限于培肥效果及作物产量效应研究，而对于桔秆施人土壤后速效养分的动态变化及配施氮、磷对其腐化系数的影响研究不多。从区域研究来看北方旱作区域秸秆还田技术日趋完善, 无论是机械粉碎还田、秸秆覆盖还田和生物化学沤肥都取得一定进展
近年来，河北省邢台市积极推广玉米秸秆机械粉碎还田技术，到2009 年底，全市拥有拖拉机近24 万台，玉米联合收获机1242 台，玉米秸秆还田机12647台，旋耕机14556 台，玉米秸秆还田面积380 万亩，还田率达88%，秸秆综合利用率达到98%，取得了显著的经济效益和社会效益。河南安阳市从2001年开始, 连续3年被农业部河南省农机局确定为实施玉米秸秆机械粉碎还田的重点地区。该市以实施项目为契机, 通过“ 重点突破, 以点带面” , 实施以机械秸秆还田为主的农作物秸秆综合利用技术, 使玉米秸秆机械粉碎还田获突破性进展。 3年来, 推广秸秆还田机2319 台(2003 年推广秸秆还田机881台), 总保有量达到 3696 台。2003 年还田面积达到84889hm2 (时, 占全市玉米种植面积的56.3% , 加上秸秆青贮和应用其他措施, 玉米秸秆综合用项目已获较大突破。同时, 积极引导发展玉米机械联合收获,2003 年在农业部“ 新型农机具购置补贴”项目带动下, 新增玉米联合收割机29（保有量达到50）, 实施面积首次突破7000hm2.,3 年的项目实施, 推广的秸秆还田机具和实施面积超过了 1987 年推广这一项技术以来的前 14年的总和, 累计完成秸秆直接还田面积23446hm2。
农业生产国都十分重视采用秸秆还田技术培肥地力。秸秆还田培肥地力是保持和提高土
壤肥力最根本的战略性技术措施，美国、英国、德国、日本等发达国家都在秸秆还田技术上做了大量工作。美国把秸秆还田当作一项农作制，坚持常年实施秸秆还田；日本把秸秆还田当作农业生产中的法律去执行；近几年我国对秸秆还田技术也十分重视，黑龙江、吉林、陕西、河北、山东、山西、河南等地坚持秸秆还田工作，并取得较好效益。
3.任务要求及实现目标的可行性分析
成功设计出青玉米杆秆收割粉碎还田机械应有以下几个任务要求；
①.外形美观、操作简便、效率高、体积小、重量轻、寿命长等优点。
②.由动力输出轴输出动力，经安全离合器和一对锥齿轮后直接传给刀轴，结构紧凑，噪音小，运动平稳，工作可靠，且维修方便。
③.刀片的选材要好，要有较强的耐磨性和较高的冲击韧性。
④.刀片与刀座之间采用铰接方式联接，防止刀片在切割时碰到坚韧的障碍物而被损坏。 ⑤.留茬高度不宜太高，60～80mm即可。青玉米杆秆粉碎长度在30mm左右。
⑥.多用途。多用于小麦、水稻等秸秆柔软韧性较好、脆性较差的软秸秆作物，也有用于棉花等硬秸秆作物。
4.重点研究的关键问题及解决思路
4.1 研究内容
本课题重点研究棉秆粉碎还田机械，实现了青玉米秆收割、粉碎、还田一体化。一机多用，克服了已有技术中的青玉米秆留茬高度过高，粉碎长度过大的现象.刀片的选材要好，要有较强的耐磨性和较高的冲击韧性。刀片与刀座之间采用铰接方式联接，防止刀片在切割时碰到坚韧的障碍物而被损坏。留茬高度不宜太高，40～60mm即可。青玉米杆秆粉碎长度在10mm左右。保证留茬高度和粉碎质量，加快秸秆腐烂速度。粉碎后的青玉米秆被均匀地喷洒到田间。
4.2 解决思路
解决思路如下：
⑴ 动力部分：由大马力拖拉机带动，省油耐用、操作简便、效率高、寿命长、安全等优点。
⑵ 传动部分：采用拖拉机动力输出轴传动，结构紧凑，传动平稳，工作可靠，且维修方便，液压传动装置为刀盘提供动力。
⑶ 粉碎装置：刀片与刀座的结构设计。
5.完成本课题的工作方案及进度计划
完成本课题的方案：在原有青玉米杆秆收割切碎还田机的基础上，增加刀片长度，从而增加作业幅宽；另一方面，在不减小其强度和刚度的前提下，减小机体重量，提高作业效率。
第1-2周 查阅相关文献，撰写开题报告。
第3-4周 走访农机销售部门，进行测量、比较，决定设计方案。
第5-6周 根据工作要求，查阅相关手册，对各部门机构设计、计算，画草图。
第7-10周 运用AutoCAD软件，绘制并完成二维零件图、装配图，运用三维设计软件完成整机各零部件的三维建模。
第11-12周 从工艺性能，经济性能，使用性能等对产品进行综合评价，校核，修正。 第13-14周 完成产品说明书，准备答辩。
6.主要参考文献
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