挤压拔秆机构的设计
1 引言
我国是世界重要的棉花产区，棉花收获后的棉秆是一种用途非常广泛的宝贵资源。首先，棉秆是一种很好的木材代用品，可用作生产人造纤维，同时又可制造刨花板、纤维板和吸音板等板材，或用作建材造纸原料，质量远胜于稻草和麦秆；其次，棉秆具有很高的营养价值，经过微化处理后，其蛋白质含量可高达12%，比麦草和稻草的蛋白质含量高5~6倍，可作为牛羊的上等饲料；再次，棉秆经轧碎和高温热解等化学过程，产生以一氧化塘为主的生物质气，可作为一种新型能源；棉秆粉碎后还可作为无公害食品食用菌的培养基，此外用秸秆做成的一次性餐具无污染、可降解且可再生。因此，从发展绿色农业来说，棉秆回收后可为农业的深加工提供充足的和必需的原材料。目前，棉秸秆的一般处理方法：一是直接粉碎还田，这种做法虽可增加土壤的有机肥，但却会增加来年棉花病虫害的发病几率；二是焚烧棉秸秆，这不仅是一种浪费，而且严重污染环境；三是手工收获棉秸秆，劳动强度大，效率低。
在秸秆人造板原料中，棉杆是作物秸秆中木质化程度最好的秸秆之一，是制备人造板的上等原料。利用棉杆制作的秸秆重组材，其强度、纹理结构可以和木材媲美。但是，采用传统的收获方法收获的棉杆，没有对棉秆作任何加工处理，所以在作为重组材的原料制备过程中，需要用90°C以上热水蒸煮3～4小时，人工收获棉秆是一项劳动强度大、生产率十分低的工作，非常费时和耗能。
棉杆在自然生长状态时，杆中的含水量较高，柔软性较好，收获时如果将棉杆挤压破碎，梳解成纵向不断裂、横向互相关联的网状木质纤维条，就可以大大减少棉杆重组材的原料制备工序，节省能耗。
与发达国家相比，我国森林资源人均占有量低，木材和人造板产品的需求量与木材可供应量之间的矛盾长期存在。利用棉秆生产棉秆重组材是缓解该矛盾的重要途径。棉秆重组材是将棉秆通过碾压、揉搓，使棉秆解体成相互不脱离的疏松网状棉秆束，然后再经干燥、施胶、铺装和热压而成。
设计任务
本项目设计一种棉杆收获机，采用挤压破碎的同时，将棉杆连根拔起，并从上到下全部挤压一遍，可以为人造板提供合格原料。本课题设计的棉杆收获机，可以在收获棉杆的同时，将棉秆挤压疏解成条状或丝状棉秆束，方便后续工序的加工利用，为棉杆重组材提供优质原料资源。
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挤压拔秆机构的设计
2 主要设计参数的确定
2.1棉秆磨辊的结构
图1-1
2.2传动方案的拟订
方案<一>
图 1
优点：棉秆的粗细自动调整夹持力，有利于提高拔棉秆的作业质量 缺点：链夹持工作不稳定，链孔容易堵塞。 方案<二>
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挤压拔秆机构的设计
图 2
优点：机具转动灵活，结构简单，可靠性高，符合设计要求和农田作业技术要求． 缺点：模糊控制器的控制算法是由汇编程序实现的，运算设计过程繁琐。
方案<三>
图 3
优点：可以在收获棉杆的同时，将棉秆挤压疏解成条状或丝状棉秆束，方便后续工序的加工利用
综合比较三种方案，方案三最为合理。
2.3挤压辊设计
为提高梳解质量，在压辊前加一级喂入压扁装置，一是将棉秆可靠地喂入并送至压辊；二是将棉秆略微压扁以便于梳解。
3 零部件的设计与校核
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挤压拔秆机构的设计
3.1齿轮的设计计算与校核 3.1.1 齿轮速比的选择
两根磨辊同转速运转，对物料只起到压扁的作用，辊转速160 r/min。如图5-1所示：
160/160/
图3-1压辊转动图
3.1.2 齿轮结构设计
由实验室测得，压辊压溃棉秆的最大压力，为2500 N。 则挤压辊对棉秆的摩擦力，T=f0·N=0.3×2500=750N.
挤压辊线速度 V=
n???D600?10006?10=
160???2404=2.01m/s.
挤压压辊功率 P=F?V?T?V?750?2.01?1.51kw 取P1=1.5 kw
转距T1?9.55?106?P1/n1?9.55?106?1.5/300N?mm 3.1.3 选择齿轮材料
齿轮1用45钢调质处理，硬度240~260HBS；齿轮2用45钢调质处理，硬度
210~230HBS
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挤压拔秆机构的设计
齿宽系数，由《机械设计》表12?13，得φd=0.3 中心距a=245mm
z1?39,z2?i?z1?1.5?39?58.5 取z2?59
中心距a?245mm，m?z1?z2?/2?a所以m?2a/?z1?z2??2?245/?39?35??5 取模数m?5mm
分度圆直径d1?m?z1?5?39?195mm d2?m?z2?5?59?295mm 齿顶高ha1?ha2?ha?m?m?5mm
齿根高hf1?hf2??ha??c??m?1.25?5?6.25mm 齿全高h1?h2?ha?hf?5?6.25?11.25mm
齿顶圆直径da1??z1?2ha??m??39?2?1??5?205mm da2??z2?2ha??m??59?2?1??5?305mm
齿根圆直径df1??z1?2ha??2c??m??39?2?0.5??5?182.5mm df2??z2?2ha??2c??m??59?2?0.5??5?282.5mm 基圆直径db1?d1?Cos??195?Cos20??183.24mm db2?d2?Cos??295?Cos20??277.21mm 齿距 p??m?5??15.7mm 齿厚 s??m/2?7.85mm 齿槽宽 e?s?7.85mm 齿宽系数 φd=
bd1=0.3
齿宽b1?φ×d1?0.3?195?58.5mm 取b2?54.5mm 验证中心距
中心距a??z1?z2?m/2??39?59??5/2?245mm符合要求 3.1.4 齿轮校核计算
（一）校核齿面接触疲劳强度
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棉杆收获
