【蘋果苗木收割裝置問題研究3600字（論文）】

蘋果苗木收割裝置設計TOC\o"1-3"\h\u20703第1章引言 第1章引言我國是一個人口大國，人口數(shù)量眾多，同時我國又是一個人農(nóng)業(yè)大國，，對糧食作物和經(jīng)濟作物等需求巨大，隨著人們的生活水平的提高，對水果的需求量也提高了。其中，蘋果是我國重要的經(jīng)濟作物，在我國有很大的種植面積，并且處于持續(xù)上升趨勢，蘋果的種植離不開苗圃的培育，然而現(xiàn)在的苗圃大多還是人工培育，工作效率低，需要機械化的發(fā)展，逐漸實現(xiàn)智能化作業(yè)。本設計任務來源于蘋果產(chǎn)業(yè)技術體系的科研項目，其中本課題內(nèi)容是對蘋果苗木收割裝置進行設計。本設計的技術要求可參見表1-1。表1-1苗木收割裝置設計技術要求項目技術指標項目技術指標配套拖拉機動力（馬力）40-60作業(yè)行數(shù)（行）1行距（mm）650苗距（mm）10-100拖拉機后軸轉速（r/min）540作業(yè)速度(km/h)1.5～2.5第2章總體方案設計2.1苗木收割裝置布局及工作原理蘋果苗木收割裝置系統(tǒng)與高地隙苗圃作業(yè)拖拉機匹配作業(yè)，采用鋸片式切割器切割，并在切割過程中完成夾持和傳送，排列整齊，便于二次撿拾收獲[9]。該裝置采用液壓為動力。其主要有牽引架、地輪、切割鋸片、扶禾器、傳送皮帶、張緊器、液壓馬達、機架、傳動系統(tǒng)等9部分。苗木收割裝置整體排列結構組成如圖2-1所示。1、傳送皮帶2、傳動系統(tǒng)3、牽引架4、地輪5、切割鋸片6、扶禾器7、張緊器8、懸掛架9、液壓馬達圖2-1蘋果苗木收割裝置排布結構組成工作時，蘋果苗木收割裝置在拖拉機的牽引下向前行進，扶禾器將蘋果苗歸攏到傳送帶入口處，傳送帶夾持住蘋果苗后，底部的切割鋸片可將蘋果苗莖稈底部切斷，并被傳送帶輸送到后方，蘋果苗到輸送帶尾部后會落下，等待二次撿拾。苗木收割裝置由液壓馬達驅動，液壓動力來自于拖拉機。地輪可調(diào)節(jié)機架高度，以調(diào)節(jié)鋸片的高度和蘋果苗的留茬高度。傳送帶可防止蘋果苗堆積，又起到夾持作用，便于切割。2.2懸掛參數(shù)確定和機架總體設計通過測量高地隙苗圃作業(yè)拖拉機的尺寸，獲得了其懸掛點的間距，可調(diào)高度等參數(shù)，且符合農(nóng)用拖拉機GB/T1593.1-1996等規(guī)定，懸掛架可上下調(diào)整，為適應懸掛架，對蘋果苗木收割裝置的懸掛架進行了合理的設計與參數(shù)確定。懸掛點的模型與參數(shù)見圖2-2。（a）懸掛架三維示意圖(b)下懸掛點間距圖2-2懸掛點模型參數(shù)第3章工作部件詳細設計3.1切割鋸片的設計3.1.1切割鋸片的類型選擇苗木收割裝置的切割裝置有甩刀式、鋸片式、往復切割器式[9]、為滿足蘋果苗木的農(nóng)藝要求，不僅要切斷苗木，還要保證切割后的苗木的切割面要平，切割時不能把苗木損害，防止苗木嫁接后死亡[3]，本機器采用鋸片式切割，通過高速旋轉將苗木切割下來。鋸片的角速度為ω，機具的前進速度為V，鋸片以擺線的軌跡運動[4]。如圖3-1所示。圖3-1切割器運動簡圖圓盤鋸片繞原點旋轉切割，且向χ方向前進，齒尖邊緣c點的運動方程如下：QUOTEQUOTE（3-1）上式中：R為圓盤鋸片的半徑（mm）；ω為圓盤鋸片的角速度（rad/s）；V為機具向前的行進速度(m/s)；xc齒尖邊緣c在x方向的位移（m）；yc為齒尖邊緣c點在y方向上的位移（m）。3.1.2切割鋸片的參數(shù)設計切割裝置的鋸片的選用要保證能在苗圃作業(yè)，適應苗圃作業(yè)的特性，通過鋸片的高速旋轉將蘋果苗木切斷。高速旋轉的鋸片切割苗木時會產(chǎn)生切割阻力，切割阻力的大小影響鋸片的轉速大小，且影響切割鋸片的振動頻率，彎折變形等作業(yè)性能。農(nóng)藝要求，不僅要切斷苗木，還要保證切割后的苗木的切割面要平，切割時不能把苗木損害，防止苗木嫁接后死亡[3]；農(nóng)機上要求制造成本低、質量好、使用壽命高等[4]。切割鋸片與地面平行，且保持距離地面的高度差為10mm，切割受力原理圖如圖3-2所示。苗木作用在切割鋸片刃面壓力的反作用力為：（3-2）1.刀具2.苗木圖3-2切割受力原理圖式（3-2）中：-被擠壓莖稈層對割刀的反作用力；Rd-割刀刃面對莖稈層壓力的反作用力。割刀刃面的摩擦力：（3-3）摩擦力的垂直投影：（3-4）為實現(xiàn)切割，刀刃的壓力P必須滿足下列條件：（3-5）式中：-被切材料對刀刃的反作用力，即。式中：-刀刃厚度；-刀刃長度；-材料的壓應力。式（3-5）是鋸片切割苗木的力學臨界條件，而切割力的大小由鋸片扭矩控制，如果式中的鋸片扭矩達不到要求，就不能完成切割苗木的作業(yè)要求，甚至出現(xiàn)苗木纏繞鋸片的現(xiàn)象，嚴重損傷鋸片與收割裝置其他部分，減少壽命；如果鋸片切割的扭矩太大，雖然能切斷苗木，但是高速旋轉也會降低鋸片的壽命，且需要高性能的鋸片，這樣會增加成本[4-7]。3.2傳送系統(tǒng)的設計3.2.1傳送系統(tǒng)的功能傳送系統(tǒng)主要有首輪、張緊器、皮帶、滾輪、尾輪、彈簧、固定圓套、調(diào)位裝置等部件組成。液壓馬達提供動力，通過滾子鏈、變速箱和萬向節(jié)為皮帶尾輪提供轉速，帶動皮帶轉動，從而達到運輸苗木的作用。其結構如圖3-3所示。夾持傳送裝置使用的皮帶參數(shù)為寬90mm，厚5mm。皮帶可用于在前方的作用是夾持固定，便于切割鋸片工作，增加切割扭矩，苗木切斷后，皮帶會夾持著苗木向后運輸，傳送到尾部落地，排列整齊，便于二次撿拾收獲。張緊裝置可調(diào)節(jié)皮帶的松緊度，如果皮帶打滑可將調(diào)節(jié)張緊裝置使皮帶變緊。調(diào)位裝置、固定圓套、彈簧等可調(diào)節(jié)滾輪的位置，可用來調(diào)整皮帶的松緊度，也可在苗木的傳送的過程中讓傳送系統(tǒng)有彈性，避免皮帶夾的過緊或過松。1.首輪2.張緊器3.皮帶4.滾輪5.尾輪6.彈簧7.固定套管8.調(diào)位裝置圖3-3傳送系統(tǒng)結構組成3.2.2傳送系統(tǒng)的設計皮帶運動的線速度要保證切割過程中與拖拉機裝置的前進速度大小一致且方向相同，這樣可以保持切割后的苗木始終保持豎直狀態(tài)，這樣能使作業(yè)性能更佳。以下是皮帶的轉速計算。皮帶轉速：（3-6）式中：-液壓馬達轉速（r·min-1）。求得：=167r/min。3.3傳動系統(tǒng)的設計傳動裝置主要由液壓馬達、V帶輪、滾子鏈、變速器、萬向節(jié)、V輪，錐齒輪組成。其結構如圖3-4所示。1.液壓馬達2.v帶輪3.滾子鏈4.變速器5.萬向節(jié)6.v帶7.錐齒輪圖3-4傳動系統(tǒng)結構組成三維模型傳動裝置的設計要保證傳動比，且要符合動力需求，又要結構不能太復雜，成本不能太高。傳動裝置和切割裝置的主要動力都來自于液壓馬達，液壓馬達的動力由高地隙拖拉機提供，拖拉機行進過程中，苗木收割裝置開始工作，皮帶傳送部分的傳動液壓馬達開始旋轉，通過V帶和滾子鏈的傳動，連接到傳功軸，轉動軸連接著變速器和萬向節(jié)，萬向節(jié)調(diào)整方向后把動力傳給尾輪，最終帶動皮帶的轉動。兩側的皮帶中間都向后轉動，以便于帶動苗木向后。切割部分的傳動液壓馬達旋轉后，通過一組直齒齒輪把動力傳動給小皮帶輪，再通過V帶帶動大皮帶輪的轉動，鋸片連接軸連接大皮帶輪和鋸片，最后帶動鋸片的轉動。夾持傳送部分傳動系統(tǒng)采用V帶傳動以及鏈傳動，齒數(shù)Z1=12，Z2=38，滾子鏈中心距a1=110mm，鏈節(jié)距p=12mm；V帶中心距a2=320mm，主動輪直徑為60mm，從動輪直徑為160mm。V帶傳動的傳動比為：（3-7）式中：-皮帶輪直徑（mm）滾子鏈傳動比為：（3-8）夾持傳送部分的總傳動比為：（3-9）求得：切割鋸片部分V帶中心距a3=322mm,動輪直徑為186mm，從動輪直徑為256mm。主動齒數(shù)Z3=10，從動齒輪齒數(shù)為Z4=16。V帶傳動傳動比：（3-10）齒輪副的傳動比:（3-11）切割鋸片部分的傳動裝置的總傳動比：（3-12）求得：3.4扶禾器的設計由于壓條圃中蘋果苗木枝葉繁茂，分枝多，需用扶禾器將苗木歸攏，以便于輸送到傳送帶里。本設計扶禾器結構簡單，使用鋼筋焊接即可達到扶禾的目的，且有上下兩組，上面扶禾器主要目的式歸攏，便于傳送，下方扶禾器的功能主要是便于切割。3.5限深輪的設計限深輪應該結構簡單實用，應能夠滿足承重的要求，且能在苗圃地中行走。限深的輪圈為扁鋼Q235，與幅板和套筒焊接。通過連接件焊接到高度調(diào)節(jié)的套管上，套管內(nèi)有螺紋桿和螺母，通過旋轉手柄，可實現(xiàn)高度的調(diào)節(jié)，從而調(diào)整機架高度和鋸片的離地高度，實現(xiàn)不同苗木的留茬高度要求。限深輪的結構如圖3-5所示。1.外管2.封蓋3.手柄4.銷5輪圈6.套管7.連接件8.內(nèi)管9.螺紋桿圖3-5限深輪結構組成及主要尺寸第4章設計總結通過此次對蘋果苗木收割裝置的設計，我查閱文獻，制定設計方案，調(diào)研苗圃，測繪機具，繪制模型與圖紙，設計計算部件參數(shù)，了解國內(nèi)外苗木收割裝置與類似的平茬收割裝置的現(xiàn)狀與設計結構，參考現(xiàn)有的機械和發(fā)現(xiàn)缺少的機械，設計了使用于壓條圃的、能與高地隙拖拉機配套的蘋果苗木收割裝置，滿足農(nóng)機和農(nóng)藝要求，符合設計要求和生產(chǎn)需求。參考文獻[1]葉玉駒,焦永和,張彤.機械制圖手冊[M].機械工業(yè)出版社,2012.[2]秦大同,謝里陽.現(xiàn)代機械設計手冊[M].化學工業(yè)出版社,2011.[3]邢東倫,陳月鋒,高威等.自走式檸條聯(lián)合收獲機平茬試驗[J].農(nóng)業(yè)工程,2020,10(09):21-25.[4]