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1、前言我国甜菜收获方式主要以人工为主、机械为辅,用工量大,成本高,产量低,效益差,这些制约了国内甜菜业生产机械化的发展。因此无论从成本、经济效益或从不误农时解决秋收劳力紧张及甜菜收获质量、提高农工生产甜菜积极性等方面来说,甜菜收获机械化都是迫切需要解决的问题。目前，甜菜机械化收获方法分为联合收获、两段法、三段法。联合收获是用一台机器或机组在一次作业过程中,完成甜菜收获过程的各主要作业工序。生产率高、劳动强度低, 但机器结构复杂、成本高,使用水平要求高,只在大面积收获时,才能收到经济效果。二段法、三段法收获：机具结构简单、成本低,且劳动强度不大,生产率也很高,在不完全配套的情况下分段收获机具可以单
2、独使用,完成甜菜收获过程中相应的作业工序。我所设计的甜菜收获机是用于分段收获的配套机具之一,主要用于挖掘收获经切缨机切削清理过叶缨的甜菜。该机用于甜菜两段式收获工艺,一次性完成甜菜挖掘, 将挖掘出的甜菜块根初步清理后集成堆堆放,以便于人工进行辅助清理。本次设计主要的机构有挖掘装置、清理输送装置和传动装置，清楚的反映了收获机结构部件之间的工作关系和整机的工作原理。关键词：甜菜；收获机械目 录1 绪论11.1 甜菜茎叶的利用11.2 菜根的利用11.3 甜菜机械收获现状21.4 块根挖掘收获机21.5 课题研究目的及意义32 设计方案的选择42.1 甜菜收获的农业技术要求42.2 设计可行性分析4
3、2.3 整机结构方案的确定52.4 甜菜起拔机整体结构63 传动装置的设计63.1 传动方案的设定63.2 直齿圆锥齿轮的传动设计计算63.3 锥齿轮的校核73.4 轴的设计计算93.5 轴的校核103.6 轴承的选用143.7 轴承的验算143.8 键的选择144 主要零部件的设计154.1 挖掘器的设计尺寸154.2 集条输送装置的设计164.3 机架的设计17总 结19致 谢20参考文献21 塔里木大学毕业设计1 绪论在我国，甜菜是除甘蔗之外的第2 大重要糖料作物，是我国北方地区制糖的主要原料来源。近年来，由于甜菜良种培育技术和先进种植技术的推广普及，我国甜菜单位面积产量有了较大提高，如
4、新疆地区单产已在5457 t/hm2，接近发达国家先进水平。甜菜作为我国北方传统的糖料作物，种植面积和总产量都将会稳定在一个适当的范围内。为发展甜菜生产，我国甜菜产业研究机构和甜菜产区的农技部门对甜菜良种选育、栽培模式等现代技术进行了大力推广示范，已经形成了一套比较成熟的种植技术和完善的农艺制度，有力地支撑了甜菜种植业的发展。相比之下，我国甜菜生产全程机械化发展和机械装备水平却落后很多，尤其收获环节的机械化问题更为突出，与当前甜菜种植技术发展形势极不适应。我国甜菜产区的种植模式大致相同，普遍以采用地膜覆盖、直接播种的种植方式为主，也有采用育苗移栽方式的，但其成本较高，推广应用的比较少1。黑龙江
5、和内蒙古东部地区以垄作为主，垄（行）距为500、600mm，定苗密度一般为6万9万株/hm2；华北、西北和夏播地区，大部分采用沟播畦作，行距450、500mm，定苗密度一般为7.5万10.5万株/hm2。随着优良品种选育技术、种植技术的不断进步以及种植条件的日益改善，单位面积产量的提高还有较大空间，种植甜菜的经济效益也将进一步提高2。1.1 甜菜茎叶的利用甜菜的茎叶是理想的多汁绿色饲料，除含有牲畜所需的一般营养物质外，还富含胡萝卜素，能补充饲料中的甲种维生素之不足，增加其乳制品中甲种维生素的含量。其营养成分见表14-2。甜菜茎叶还可以作为肥料还田，培肥地力，增加土壤中有机质含量。1.2 菜根的
6、利用甜菜的块根水分占75%，固形物占25%，固形物中蔗糖占16%18%，非糖物质占7%9%。非糖物质又分为可溶性和不溶性两种：不溶性非糖主要是纤维素、半纤维素、原果胶质和蛋白质;可溶性非糖又分为无机非糖和有机非糖。无机非糖主要是钾、钠、镁等盐类;有机非糖可再分为含氮和无氮。无氮非糖有脂肪、果胶质、还原糖和有机酸;含氮非糖又分为蛋白质和非蛋白质。非蛋白非糖主要指甜菜碱、酰胺和氨基酸。甜菜制糖工业副产品主要是块根内3.5%左右的糖分和7.5%左右的非糖物质以及在加工过程中投入与排出的其它非糖物质。果胶的生产及利用。甜菜中的纤维素和半纤维素由于不溶于水，故在浸糖过程中不移入糖汁中而留在废粕内。蛋白质
7、、灰分、皂素等大多也残留在废粕内。唯独果胶质处于与纤维素化合状态，在一定温度和酸性或碱性条件下，能水解成可溶性的水果胶质，进入糖汁后，成为影响清洁和结晶的有害物质。因此在制糖过程中，通过控制浸糖温度，可使90%以上的果胶留在甜菜粕中。从甜菜粕中提取果胶的工艺较简单，即将甜菜粕加温、水解，再使果胶质与废渣分离便生产出初级果胶质。初级果胶质与水泥、石膏炉灰渣混合，便可生产出泡沫硅酸盐制品，达到建筑行业对保温隔热材料的技术要求，从而成本较低。该项技术工艺简单，易于操作且有利于环保，前景很好。废蜜的生产及二氧化碳的利用。在制糖过程中所产生的低度糖蜜，不能再返回煮糖，此类糖蜜称之为废蜜，其产量为甜菜加工
8、量的4%左右。一是生产发酵制品 凡是用淀粉作为原料所生产的发酵制品，绝大部分可以用废蜜制取。由于废蜜价格低，产品产值高;经济效益好，因此目前我国的甜菜制糖厂均利用废蜜生产发酵制品。主要产品有：酒精、有机溶剂(如丙酮、丁醇和乙醇等)、甘油、酵母、谷氨酸、味精、柠檬酸等。二是作饲料 由于废蜜中含有糖分、多种维生素、氨基酸及一些微量元素，可用做作牲畜饲料。如有增进食欲、帮助消化、牛泌乳提高乳量、促进新陈代谢和体质发育等3。1.3 甜菜机械收获现状目前，我国还没有专门用于甜菜种植的系列机械装备，甜菜种植中的耕整地、铺膜、播种及中耕管理等生产环节使用的机械大部分与大田作物机械通用，或将这些机械稍加改进、
9、改装后使用，机械化水平虽然不高，但是整地、播种、中耕除草和植保等生产环节基本上没有对甜菜的正常生产形成制约性的影响。收获环节则不然，由于机械化程度低，已经严重影响到甜菜不能在最佳收获期内及时收获，对甜菜的增产增收构成直接威胁。机械化收获已然成为我国甜菜种植全程机械化最落后最薄弱环节。我国甜菜收获机械化水平落后局面的形成，并不是因为甜农不想实现机械化收获，而是渴望早日实现收获机械化，渴望在解决及时收获和保障收获质量的同时，从繁重的体力劳动中解放出来。我国甜菜收获机械化水平落后最重要原因是国产收获机械装备落后，没有完全适合于生产要求的成熟机型可用。由于现有的国产机械不能完全满足使用要求，为了生产急
10、需，近几年开始由国外进口机器，把解决甜菜机械化收获的着眼点瞄向了进口机械装备。尽管进口机器价格昂贵，每年各地还是进口了一定数量、不同类型的甜菜收获机，并在生产中发挥了作用。由此不难看出，实现甜菜机械化收获，关键在于机械装备。目前，甜菜产区的农场和农户对实现甜菜机械化收获的呼声日高，迫切希望先进、适用和价格低廉的国产机械装备尽快取得突破，以满足国内甜菜生产需要。1.4 块根挖掘收获机 块根挖掘收获机用于收获已切去茎叶的甜菜。它可以分成两类。类用于两段收获法，它具有挖掘、捡拾、分离、装载机构，另一类用于三段收获法，它具有挖掘、检拾、分离、集条机构。总体形式多为牵引式和悬挂式，自走式较少。块根挖掘收
11、获机的主要工作部件有挖掘部件、分离清理部件、贮箱等三部分。挖掘部件：可以分为动方式和非动力式两大类。动力式挖掘部件在工作时振动成转动)，它适于低洼地和粘重土壤，不易堵塞，工作质量好，适应不同气候的能力强。如苏联PKC一6机型上用振动式挖掘叉。法国的一些机型上则多装振动式犁桦挖掘铲。非动力式挖掘部件，工作时不接受动力，靠其与土壤的相对运动来挖掘块根。国外常用的是球面倾斜圆盘与导向滑掌相配合的组合式挖掘器，法国的一些机型上都采用这种挖掘器。分离(清理)部件目前用于生产机型上的分离部件主要有：大转轮式分离部件:始见于美国的一些机型上，它结构简单，分离能力强，在分离同时将块根提升，便于进行下道工序。美
12、国JD一4910型甜菜收获机上的分离部件就属于这种。栅状同转圆盘分离部件:它可以一个、两个、三个搭配使用。用它刘块根进行初次清理、集条、输送。法国的机型普遍采用这种形式。螺旋滚筒分离部件:通过这称分离部件的块根流可转向90。在转向过程中块根上的土壤受叶片冲撞而脱落。法国莫罗公司的CN系列捡拾装载机土就采用了这种分离部件。贮箱为了提高机具的生产率，在1一3行收获机上都设有贮箱(13m)，在多行自走式联合收获机上，有的也设有贮箱。贮箱的大小由行数和马力大小来确定，西德佩因特纳型自走式联合收获机为贮箱可容纳12t块根贮箱卸载方式有侧面输送链式和储箱整体倾翻式两种4。1.5 课题研究目的及意义在我国，
13、甜菜是除甘蔗之外的第2 大重要糖料作物，是我国北方地区制糖的主要原料来源。为发展甜菜生产，我国甜菜产业研究机构和甜菜产区的农技部门对甜菜良种选育、栽培模式等现代技术进行了大力推广示范，已经形成了一套比较成熟的种植技术和完善的农艺制度，有力地支撑了甜菜种植业的发展。相比之下，我国甜菜生产全程机械化发展和机械装备水平却落后很多，尤其收获环节的机械化问题更为突出，与当前甜菜种植技术发展形势极不适应。甜菜收获是投入工时最多的生产环节，不但用工多、劳动强度大和作业条件艰苦，而且对收获质量要求很高。甜菜收获是保证甜菜增产增收最重要的环节，其中保证及时收获和收获质量尤为重要。保证甜菜增产增收除当地气候、土壤
14、、品种及栽培技术等条件外，最重要的是保证在最佳收获期内及时收获和储藏。收获过早不仅产量低，块根含糖率低，而且非糖物质多、品质差；反之，收获过晚，甜菜容易遭受冻害，造成转化糖含量增加，降低产糖率，而且块根不耐储藏，影响品质等级和收购价格。保证收获质量，是把收获环节造成的“掐头去尾”的损失降低至最低程度，既要满足糖厂收购标准的要求，又要保证甜菜品质不致因收获质量而降低，影响甜农的经济收益。因此,甜菜收获环节已经成为制约我国甜菜种植业发展的最大瓶颈，解决甜菜的机械化收获问题迫在眉睫5。2 设计方案的选择2.1 甜菜收获的农业技术要求（1）为了得到最高的含糖量。甜菜必须适时收获，理论上最适宜的收获期应
15、在甜菜糖分的积蓄量开始小于其呼吸的耗量时进行。实际收获期应选在理论收获期的前后一段最短的时间内，在寒冷的地区必须在严重霜冻前收获。（2）甜菜块根的挖净率不应小于98%，损伤率不应小于7%，切割根头的厚度，在叶族不散的情况下尽量少切，一般切去根头的厚度为1020mm。（3）切去根头后，在块根山个不应留有侧叶和叶柄。切除的茎叶要保持清洗，以便收集做饲料。上交糖厂的块根含土量不得大于6%。甜菜生长情况和物理机械特性。要求作物在田间生长的直线性好，行距和横距均匀，根头长势一致，茎叶生长集中等。但是影响甜菜生长情况及其物理特性的因素很多，这主要与作物的品种，土壤，气候，栽培技术和田间管理等条件有关。2.2 设计可行性分析由于分段式收获工艺易于与中小型拖拉机配套，因此这种方法较适合我国目前国情。考虑到由于目前国内尚未制定出适于机械收获甜菜的标准，多数地区甜菜收购中仍要求用人工对甜菜青头进行辅助清理，该机作为分段式收获工艺的配套机具之一，除要求该机能一次完成甜菜挖掘、拣拾、清理输送和装车的联合作业，适应机械收获甜菜的需要外，还要求该机能单独实现甜菜集堆作业，以方便目前人工辅助清理作
