發(fā)酵臥床料翻耙機的設計

發(fā)酵臥床料翻耙機的設計

中國的水產養(yǎng)殖產業(yè)從傳統(tǒng)的分散和單一的水產養(yǎng)殖模式轉變?yōu)閷I(yè)化、規(guī)?；?、現代一體化的水產養(yǎng)殖模式。而發(fā)酵床養(yǎng)豬技術是一種零排放、無污染的有機農業(yè)養(yǎng)殖技術,該技術的發(fā)酵床是建在專門的豬舍里,需要在豬舍內建立一種特殊床———發(fā)酵床,而發(fā)酵床養(yǎng)殖是利用空氣對流和太陽高度角原理對豬舍進行通風換氣、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墊料中的微生物降解、消化,不需要人工對豬的排泄物進行處理,從而達到零的排放。由于小豬的生活習性,墊料需要定期翻松,調節(jié)墊料固、液、氣態(tài)的比例,否則就會導致糞便不能分解、發(fā)酵床潮濕長蟲,疾病頻發(fā)甚至死豬等情況的發(fā)生。本文設計的翻耙機可以根據發(fā)酵床實際情況對墊料進行深松作業(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量、比例及危害程度,給小豬提供一個良好的環(huán)境和足夠的運動空間,保證豬的健康。因此需要設計改進墊料翻耙機,節(jié)省人力并提高小豬健康指數及飼養(yǎng)效率。1墊料翻掃機設備設計墊料翻耙機是由電機提供的動力驅動刀輥旋轉,對墊料進行耕、耙的機械設備。墊料翻耙機具有粉碎、疏松墊料,耕后墊床平整松軟、節(jié)省人力等優(yōu)點。本文設計的墊料翻耙機由扶手把、聯接杠、電動機、支撐腳、旋耕刀等組成。結構原理圖如圖(1)示。2三組分機的設計理念2.1確定耕幅的關系式在設計翻耙機時,一般采取輕、小、簡、廉、牢的原則。翻耙機的外廓尺寸長、寬、高的確定因素有功率及使用條件。而耕幅可以根據經驗使用如下關系式確定:式中:B—墊料翻耙機的幅寬(m);P—電機的功率(kW)。通過上面公式及確定的電機功率代入P=2kW進行計算,并且對計算得到的數值取整,可得耕幅B=400mm。2.2翻微生物的重量及重心根據發(fā)酵墊料養(yǎng)殖場地的特點,設計翻耙機的結構應簡單,重量盡可能的輕,因為這些因素直接影響操作者的勞動強度、效率及機組的穩(wěn)定性。設計的翻耙機重量及重心是根據經驗和科學的方法確定。翻耙機的重量主要集中在電機和刀輥上,我們是根據市場及其功能選定電機和刀輥材料及結構的;重心是借助懸吊法實驗的,在實驗時選擇三個平面位置的旋轉確定重心,實驗的目的是使操縱者在操作時作用在扶手把上的操縱力可以自由控制且不費力。重心的確定我們還用了振動實驗及運用模擬分析軟件進行分析,得到重心的位置與懸吊實驗進行對比,從而優(yōu)化整體結構設計,使翻耙機在工作時節(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是在一個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的強度,設計時盡量在驅動旋轉工作時的功率不超過額定牽引力。本文通過現場考察及理論計算,根據翻耙機的工作原理,其原理是電機輸出的功率轉化為轉速后通過一對錐齒輪減速帶動刀輥旋轉,從而帶動旋耕刀旋轉,這個轉速就是設計的關鍵,在參考了相關數據及理論計算后,我們選擇的是功率為2kW的電機,通過變速后刀輥轉速可以達到150r/min,這刀輥轉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翻非松刀的設計旋耕刀輥由多把旋耕刀片在刀軸上按照一定的順序對稱排列而成,是墊料翻耙機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、側切面、過渡面三部分組成,為了使翻耙機在工作時,受到的阻力小,墊料翻耙均勻,避免堵塞等現象。因此設計時要根據翻耙機的運動特征及墊料的特點,本文由于墊料的特性及要求可知,旋耕刀的受力作用不大,但要求在工作時使墊料翻耙疏松,故設計旋耕刀時采用L型鈍刀。設計翻耙機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速及刀的密度,由翻耙機的外形、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,以防刀片太密產生負面影響,本文設計一列由四個刀片錯開刀的方向按中心線成對稱分布的刀片,并且旋轉刀組按電機軸中心線成對稱排列,這樣對功率消耗、機組平衡性、刀輥受力均勻減少波動幅度及作業(yè)質量達到最佳狀態(tài)。利用PRO/E設計的旋耕刀的圖形如圖2示。在刀片的設計中,為了考慮安裝、固定及穩(wěn)定性,因此在設計的刀片上加工兩個安裝孔,設計完刀片之后需要安裝,因此還需要設計刀盤,其外形如圖3示。在PRO/E中,通過放置操作中的面面對齊、中心重合可以把設計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,現實中需要考慮工藝及安裝情況,設計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接在刀輥軸上。刀輥軸是軸的一種,根據軸的特點,我們可以把刀輥軸設計成空心和實心兩種,因此設計刀輥軸也是裝備和工藝的關鍵,本文根據翻耙機的特點及工作受力情況,設計的刀輥軸為空心,并且內、外徑分布為32mm、40mm,長度由幅寬確定。2.5旋轉運動軌跡翻耙機在作業(yè)時,旋耕刀上各點的運動軌跡均為余擺線。根據旋轉運動的特點,其運動軌跡可用方程式表示為:式中:ν—耕耙機前進速度(m/s);r—各點到刀輥中心線距離(mm);z—下沉深度(mm)。2.6撐腳塑料板、接頭桿墊料翻耙機輔助部分主要由扶手桿、支撐腳塑料板、聯接桿等組成,其中塑料板是用來安裝電機和防止墊料飛濺,起到安全保護作用及改善勞動條件等。3零排放養(yǎng)殖原理本文是通過翻耙機的原理和功用進行設計和改進的,設計時采用三維軟件PRO/E繪制零部