土灭火车取土碎土装置的设计

摘要

森林是陆地生态系统的主体，我国是一个森林资源紧缺国家，森林资源极其可贵。同时我国也是一个森林火灾较为频发的地区，据统计，近年来我国先后发生森林火灾70余万起，受害森林面积超过3900万公顷，烧亡烧伤3.3万余人，直接经济损失数千亿元。由于林火的复杂性、危险性和不确定性，加上我国森林灭火装备技术手段较为落后，很多时候都是靠扑救人员靠近火源灭火，危险性极大。森林燃烧必须的三要素:可燃物、空气、一定温度，扑救森林火灾时，只需控制任意一个因素都能将火熄灭，本项目研制的土灭火车，使用泥土灭火对燃烧三要素都有较好的控制作用，同时灭火距离较远很好的保护了灭火人员的安全，所以本设备的研制具有十分重要的现实意义。 本论文选取土灭火车的旋切取土碎土装置进行研究，首先提出了设计方案，比较已有方案的优劣性，选出最佳设计方案。然后根据设计要求和选定的最佳方案确定旋切取土碎土装置的工况参数，比较正、反转旋切方式，得出反转旋切更有利于抛土。旋切刀是旋切取土碎土装置的核心部件，对此提出了刀片设计的两个要求，根据提出的要求设计旋切刀的刃口曲线。最后研究分析取土碎土装置的抛土特性，建立数学模型，利用MATLAB计算，作出抛土特性图。 在反转旋切方式下对被抛土块与挡罩的碰撞进行研究，建立了该状态的数学模型，选择好仿真参数后，在MATLAB中进行仿真，分析了取土碎土装置挡罩的结构参数和位置参数与旋切取土碎土装置工作效果之间的关系，比较了被抛土块与平面挡罩和曲面挡罩碰撞后的运动轨迹，发现采用曲面作为挡罩与被抛土块的碰撞面比选取平面作为挡罩与被抛土块的碰撞面更合适。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究目的和意义

1．3 国内外林火扑救设备的研究现状

1．3．1 国外研究现状

1．3．2 国内研究现状

1．4 本论文工作的总体目标及主要研究内容

第2章 土灭火车设计要求及取土碎土装置设计方案

2．1 土灭火车的设计要求

2．2 取土碎土装置设计方案

2．3 取土碎土装置设计方案确定

2．4 取土碎土装置旋切头工况参数的确定

2．4．1 切削速度的确定

2．4．2 旋切取土碎土装置所需功率的计算

2．4．3 取土碎土装置所需功率

2．4．4 旋切方式确定

2．4．5 传动机构设计

第3章 旋切刀片设计

3．1 刀片型号

3．2 旋切弯刀刀刃设计

3．2．1 旋切取土刀片侧切面(刃)的设计

3．2．2 旋切取土刀片过渡面(刃)的设计

3．2．3 旋切取土刀片正切面(刃)的设计

第4章 取土碎土装置抛土特性的分析与研究

4．1 MATLAB简介

4．1．1 MATLAB的初步知识

4．1．2 MATLAB的优点

4．2 切削未耕土时抛土的条件

4．2．1 计算土块被抛出初始位置坐标

4．3 土块被抛掷初速度分析

4．3．1 远离地表工作区间抛掷初速度分析

4．3．2 近地表工作区间抛掷初速度分析

4．4 抛土过程中被抛土块运动轨迹仿真

4．5 土块碰撞机理分析

4．5．1 坐标系建立及其变换

4．5．2 土垡碰撞条件分析

4．5．3 土垡与挡罩碰撞点的确认

4．6 建立碰撞数学模型

4．6．1 碰撞点土块质点的速度分析

4．6．2 碰撞后土块质点的运动轨迹方程

4．7 平面挡罩与被抛土的碰撞分析

4．7．1 碰撞条件分析

4．7．2 土块与挡罩碰撞点的确定

4．7．3 碰撞点土块速度分析

4．7．4 碰撞后土块的运动方程

4．8 碰撞过后土块质点轨迹仿真

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

附录A(攻读学位期间的主要学术成果)

致谢