【摘 要】
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我国处理棉花秸秆主要采用秸秆沤制和就地焚烧的方式,存在效率低、劳动力大、成本高、严重污染环境等问题,秸秆粉碎还田机可以有效解决此类问题。现有的秸秆粉碎还田机存在稳定性差、粉碎质量不佳等问题。针对以上问题,设计了一种适用于新疆机采棉种植模式的立式秸秆粉碎还田机,本文主要是对其机架和粉碎装置的研究。设计了机架结构,为了避免共振发生,对机架进行了有限元和试验模态分析,完成了对机架的优化改进;设计了粉碎装
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我国处理棉花秸秆主要采用秸秆沤制和就地焚烧的方式,存在效率低、劳动力大、成本高、严重污染环境等问题,秸秆粉碎还田机可以有效解决此类问题。现有的秸秆粉碎还田机存在稳定性差、粉碎质量不佳等问题。针对以上问题,设计了一种适用于新疆机采棉种植模式的立式秸秆粉碎还田机,本文主要是对其机架和粉碎装置的研究。设计了机架结构,为了避免共振发生,对机架进行了有限元和试验模态分析,完成了对机架的优化改进;设计了粉碎装置,并对其进行了静应力分析;对粉碎室内流场特性等方面进行了分析;以提高秸秆粉碎长度合格率和秸秆平均留茬高度为目标,对机具进行了工作参数优化。主要研究工作及结论如下:（1）实地调研棉花秸秆粉碎还田机作业环境,根据新疆机采棉种植模式、农业机械机架设计准则和机架设计的一般要求设计了一种机架。为了避免机具作业过程中产生共振而导致机架疲劳损坏导致粉碎效果降低等问题,运用ANSYS Workbench对机架进行了有限元模态分析,并对机架进行模态试验验证了有限元模态的准确性;通过分析机具作业过程中各零部件产生的振动频率,对机架进行优化改进;最后对机架进行了静应力分析,得出设计的机架符合设计要求。（2）对现有秸秆粉碎刀进行了理论分析、实地考察新疆棉花种植模式和棉花秸秆粉碎要求,设计了一种秸秆粉碎还田机粉碎装置;确定了粉碎刀的基本尺寸、大刀盘转速、小刀盘转速和回转半径;并对大小刀轴进行了模态分析和静力学分析,确定设计的粉碎装置的合理性。（3）使用Solid Works建立了机具粉碎室模型,利用Fluent对其进行了流场分析,再次验证了设计的机架结构入口处空气质量流量更高,促进流体流入;设计的粉碎刀排列方式使粉碎室内湍流动能更高,扭矩更小,提高剪切效率和湍流强度;粉碎刀盘与地面夹角为3°时更有利于流体流入粉碎室内,从而提高秸秆粉碎率。（4）根据秸秆粉碎还田机作业性能要求,确定以机具前进速度、大刀盘转速、刀尖离地间隙为试验因素,以秸秆留茬平均高度和粉碎长度合格率为试验指标,进行三因素三水平二次回归正交组合田间试验设计。利用Design-Expert V8.0.6.软件对试验结果进行响应曲面和显著性分析,得出最优作业参数组合,优化后的机具作业性能满足标准要求。研究结果可为提高机采棉立式秸秆粉碎还田机作业质量提供参考。
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