遥控自行式堆肥翻抛机结构设计
摘 要目前堆肥翻抛机是国外比较先进的，但国内的产品也渐渐的变得成熟起来。发酵是利用动物的粪便产生有机肥的过程，翻抛过程能使得堆肥质量和产品效率提高。现代产业化畜禽粪便堆肥制有机肥的过程中，原始物料的翻抛需要大量的人力，物力和财力，同时有关的生产设备的日益完善从而可以起到事半功倍的效果。 本文论述了耙爪式堆肥翻抛机系统设计及其试验研究。根据耙爪的翻抛原理，对翻抛机机架、行走系统、翻抛系统、空气净化系统、控制系统[1]的设计进行了研究，试验结果表明，该机工作平稳、易于操作、处理量大，且翻抛彻底，符合堆肥均匀发酵的要求。最大翻抛能力达到300m3/h，且生产车间基本无扬尘和异味，达到了清洁生产要求。
目录
第1章 绪论 1
l 1.1 翻抛机市场 1
l 1.2 肥料翻抛机的行业发展 1
l 1.3 堆肥翻抛机的国内外研究现状 2
l 1.4 课题来源及研究目的与意义 2
l 第2章 总体设计方案论证 4
l 2.1设计方案分析 4
l 2.2 耙爪式翻抛机的机构组成 4
l 2.3 耙爪式翻抛机翻抛部分的设计方案 5
l 第3章 子系统的介绍 7
l 3.1 行走系统 7
l 3.2 翻抛系统设计 7
l 3.2.1 动力校核 10
l 3.2.2 滚筒应力分析 12
l 3.3空气净化系统 14
l 3.4控制系统 14
l 3.5翻抛试验及结果 16
l 第4章 翻抛机的结构设计 18
l 4.1机械传动方案的选择 18
l 4.1.1 概述 18
l 4.1.2 链传动与带传动的选择 18
l 4.2 翻抛机电动机的选择 19
l 4.2.1电动机的种类 19
l 4.2.2 电动机功率的确定 19
l 4.2.3确定电动机的型号 21
l 4.3 机械传动零件的设计及其计算 22
l 4.4 轴的结构设计与校核 24
l 4.4.1轴的尺寸结构设计 24
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
l 4.4.2轴的强度与刚度校核 26
l 4.5滚动轴承的选择 28
l 4.6滚动轴承的润滑 30
l 结语 31
l 参考文献 32
l 致谢 33
第1章 绪论
1.1 翻抛机市场
图11 槽式翻抛机
我国自古以来就是一个农业大国，同时我国又是世界第一人口大国，粮食不仅要满足国民的口粮问题而且要解决其他的食品问题。因此堆肥翻抛机有着强大的市场需求，同时随着我国的深入的改革和城镇化的发展，翻抛机的市场也随之不断增长。这就需要我们的机械生产商开发研究出更多的产品来提高翻抛机的生产效率与生产质量，以市场的需求来促进产品的更新换代，同时产品的发展来满足市场的扩展。
1.2 肥料翻抛机的行业发展
目前我国养殖业快速发展，带来经济效益的同时，带来的环境问题也日益严重。据不完全统计，我国每年产生的禽畜业粪便、废物量约17.3亿吨，为工业产生固体垃圾的2.7倍。大量禽畜粪便因为没有高效地处置和利用，导致成为农业面积污染的重要原因之一[1]。利用市政污泥、禽畜粪便、农作物秸秆及其他农业废物好氧发酵生产绿化基质土、有机肥，既是市政污泥、农业废弃物无害化处理与资源高效化利用的重要途径，也是发展有机农业与绿色食品的物质基础，更是城镇环境综合治理、新农村建设和发展农业循环经济的战略需要[2]。
堆肥发酵是生产基质营养土、有机肥的核心环节，对氧气、水分、温度等有一定的要求[3]，所以堆料在发酵过程中需要合适的含水量、温度、氧气和碳氮比。目前，我国大部分堆肥生产企业的所使用的堆肥翻抛机普遍存在着处理量小、单位能耗高以及作业质量低（翻抛、破碎不均匀）等问题。而美国、德国等西方国家在农业堆肥重复利用方面的研究起步早、投资大、进展快。生产技术与装备水平都已较为成熟、生产装备正朝向大型化，专业化，智能化等方向开发[2]。进口翻抛机产品价格普遍较高，一般企业难以承受，且日常维护、维修不方便。所以只有研发自己的翻抛机，才能真正实现我国堆肥的机械化，提高有机肥的生产效率。
1.3 堆肥翻抛机的国内外研究现状
美国、日本和以色列等发达国家的生态循环农业模式较完善，在蓄禽粪便等农业废弃物堆肥生产方面投入大，堆肥的生产工艺和翻抛技术装备已经比较成熟，堆肥翻抛设备向着专业化，大型化和智能化的方向发展[2]。
“新远东—圣甲虫”翻抛设备[5]是由美国和加拿大联合研制的，高效发挥了高科技仿生技术。该堆肥翻抛设备汇集机、电、液等多种控制技术与一体。再经过翻抛肥料从而加大通风使得氧气量增加的同时；精确把握温度与湿度；使物料加快腐烂；总体符合了大规模生产有机肥要求[2]。
北京化工大学张华等研制的HC01深槽式螺旋搅拌堆肥装置[6]，针对固体废弃物深槽式堆肥工艺，设计了两个斜角可调的搅拌螺旋，并且通过变频器控制搅拌螺旋的转数，小车横向移动速度以及大车前进速度，具有良好的应用效果。机械化研究所彭宝良等研制的FP2500A型有机肥翻抛机[7]，主要由翻抛粉碎系统，作业驱动系统，行走系统，操作系统和机架等组成。翻抛粉碎系统采用了卧式双向对置及组合链动刮板抛送粉碎结构，其设备具有作业顺畅，运行可靠，效率高和自平衡性能好的特点[2]。
1.4 课题来源及研究目的与意义
本课题主要来源于实际生产过程中，随着农业和畜禽业的发展产生了大量的蓄禽粪便与生物有机肥，将畜禽粪便好氧堆肥翻抛后进行无害化处理从而使得资源最大化利用，可制做成优质的生物有机肥。不仅解决养殖业造成的粪便对环境污染问题，而且符合国家提倡的可持续发展观。
发酵则利用蓄禽粪便产生生物有机肥的重要环节，翻抛是提高堆肥效率和堆肥产品质量的重要措施。现代产业化畜禽粪便堆肥制有机肥的过程中，原始物料的翻抛需要大量的人力，物力和财力，同时有关的生产设备的日益完善从而可以起到事半功倍的效果。最近一段时间，随着现代设计方法与工业技术发展，给翻抛机进一步发展和改进创造了较好的起步[2]。
第2章 总体设计方案论证
2.1设计方案分析
翻抛机工作一般是将肥料或生物有机肥放置于长型发酵槽上，翻抛机可以在发酵槽的导轨上前后行走，同时翻抛机高速旋转的翻抛的刀片将发酵槽内的物料翻动、打碎并向后抛掷。翻抛机主要由机架、行走系统、翻抛系统、空气净化系统、控制系统等几部分组成，一般采用电力驱动[1]。
图21 翻抛机堆肥现场
目录
第1章 绪论 1
l 1.1 翻抛机市场 1
l 1.2 肥料翻抛机的行业发展 1
l 1.3 堆肥翻抛机的国内外研究现状 2
l 1.4 课题来源及研究目的与意义 2
l 第2章 总体设计方案论证 4
l 2.1设计方案分析 4
l 2.2 耙爪式翻抛机的机构组成 4
l 2.3 耙爪式翻抛机翻抛部分的设计方案 5
l 第3章 子系统的介绍 7
l 3.1 行走系统 7
l 3.2 翻抛系统设计 7
l 3.2.1 动力校核 10
l 3.2.2 滚筒应力分析 12
l 3.3空气净化系统 14
l 3.4控制系统 14
l 3.5翻抛试验及结果 16
l 第4章 翻抛机的结构设计 18
l 4.1机械传动方案的选择 18
l 4.1.1 概述 18
l 4.1.2 链传动与带传动的选择 18
l 4.2 翻抛机电动机的选择 19
l 4.2.1电动机的种类 19
l 4.2.2 电动机功率的确定 19
l 4.2.3确定电动机的型号 21
l 4.3 机械传动零件的设计及其计算 22
l 4.4 轴的结构设计与校核 24
l 4.4.1轴的尺寸结构设计 24
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
l 4.4.2轴的强度与刚度校核 26
l 4.5滚动轴承的选择 28
l 4.6滚动轴承的润滑 30
l 结语 31
l 参考文献 32
l 致谢 33
第1章 绪论
1.1 翻抛机市场
图11 槽式翻抛机
我国自古以来就是一个农业大国，同时我国又是世界第一人口大国，粮食不仅要满足国民的口粮问题而且要解决其他的食品问题。因此堆肥翻抛机有着强大的市场需求，同时随着我国的深入的改革和城镇化的发展，翻抛机的市场也随之不断增长。这就需要我们的机械生产商开发研究出更多的产品来提高翻抛机的生产效率与生产质量，以市场的需求来促进产品的更新换代，同时产品的发展来满足市场的扩展。
1.2 肥料翻抛机的行业发展
目前我国养殖业快速发展，带来经济效益的同时，带来的环境问题也日益严重。据不完全统计，我国每年产生的禽畜业粪便、废物量约17.3亿吨，为工业产生固体垃圾的2.7倍。大量禽畜粪便因为没有高效地处置和利用，导致成为农业面积污染的重要原因之一[1]。利用市政污泥、禽畜粪便、农作物秸秆及其他农业废物好氧发酵生产绿化基质土、有机肥，既是市政污泥、农业废弃物无害化处理与资源高效化利用的重要途径，也是发展有机农业与绿色食品的物质基础，更是城镇环境综合治理、新农村建设和发展农业循环经济的战略需要[2]。
堆肥发酵是生产基质营养土、有机肥的核心环节，对氧气、水分、温度等有一定的要求[3]，所以堆料在发酵过程中需要合适的含水量、温度、氧气和碳氮比。目前，我国大部分堆肥生产企业的所使用的堆肥翻抛机普遍存在着处理量小、单位能耗高以及作业质量低（翻抛、破碎不均匀）等问题。而美国、德国等西方国家在农业堆肥重复利用方面的研究起步早、投资大、进展快。生产技术与装备水平都已较为成熟、生产装备正朝向大型化，专业化，智能化等方向开发[2]。进口翻抛机产品价格普遍较高，一般企业难以承受，且日常维护、维修不方便。所以只有研发自己的翻抛机，才能真正实现我国堆肥的机械化，提高有机肥的生产效率。
1.3 堆肥翻抛机的国内外研究现状
美国、日本和以色列等发达国家的生态循环农业模式较完善，在蓄禽粪便等农业废弃物堆肥生产方面投入大，堆肥的生产工艺和翻抛技术装备已经比较成熟，堆肥翻抛设备向着专业化，大型化和智能化的方向发展[2]。
“新远东—圣甲虫”翻抛设备[5]是由美国和加拿大联合研制的，高效发挥了高科技仿生技术。该堆肥翻抛设备汇集机、电、液等多种控制技术与一体。再经过翻抛肥料从而加大通风使得氧气量增加的同时；精确把握温度与湿度；使物料加快腐烂；总体符合了大规模生产有机肥要求[2]。
北京化工大学张华等研制的HC01深槽式螺旋搅拌堆肥装置[6]，针对固体废弃物深槽式堆肥工艺，设计了两个斜角可调的搅拌螺旋，并且通过变频器控制搅拌螺旋的转数，小车横向移动速度以及大车前进速度，具有良好的应用效果。机械化研究所彭宝良等研制的FP2500A型有机肥翻抛机[7]，主要由翻抛粉碎系统，作业驱动系统，行走系统，操作系统和机架等组成。翻抛粉碎系统采用了卧式双向对置及组合链动刮板抛送粉碎结构，其设备具有作业顺畅，运行可靠，效率高和自平衡性能好的特点[2]。
1.4 课题来源及研究目的与意义
本课题主要来源于实际生产过程中，随着农业和畜禽业的发展产生了大量的蓄禽粪便与生物有机肥，将畜禽粪便好氧堆肥翻抛后进行无害化处理从而使得资源最大化利用，可制做成优质的生物有机肥。不仅解决养殖业造成的粪便对环境污染问题，而且符合国家提倡的可持续发展观。
发酵则利用蓄禽粪便产生生物有机肥的重要环节，翻抛是提高堆肥效率和堆肥产品质量的重要措施。现代产业化畜禽粪便堆肥制有机肥的过程中，原始物料的翻抛需要大量的人力，物力和财力，同时有关的生产设备的日益完善从而可以起到事半功倍的效果。最近一段时间，随着现代设计方法与工业技术发展，给翻抛机进一步发展和改进创造了较好的起步[2]。
第2章 总体设计方案论证
2.1设计方案分析
翻抛机工作一般是将肥料或生物有机肥放置于长型发酵槽上，翻抛机可以在发酵槽的导轨上前后行走，同时翻抛机高速旋转的翻抛的刀片将发酵槽内的物料翻动、打碎并向后抛掷。翻抛机主要由机架、行走系统、翻抛系统、空气净化系统、控制系统等几部分组成，一般采用电力驱动[1]。
图21 翻抛机堆肥现场
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