【摘要】：棉花是我國重要的經(jīng)濟(jì)作物和戰(zhàn)略物資,在國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展中占有重要地位。新疆作為我國主要三大棉花產(chǎn)區(qū)之一,已成為我國最大的國家級商品棉基地和最重要的優(yōu)質(zhì)棉產(chǎn)區(qū)。但是,由于成本的原因,未能吐絮的棉桃大多廢棄不收,尤其是棉花機(jī)械化采收后廢棄的棉桃浪費(fèi)十分嚴(yán)重。本文在分析棉桃收獲機(jī)械國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的情況下,借鑒國外成熟機(jī)型,根據(jù)新疆的棉花種植特點(diǎn),設(shè)計了彈齒滾筒式棉桃采摘裝置,并對采摘裝置進(jìn)行運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)仿真分析,優(yōu)化結(jié)構(gòu),通過采摘試驗(yàn),得到采摘裝置的結(jié)構(gòu)參數(shù)和運(yùn)動參數(shù)的最優(yōu)組合。主要研究內(nèi)容如下:(1)對棉桃的物理機(jī)械特性進(jìn)行測定。實(shí)地測量了棉花的種植模式以及棉桃的形狀、直徑、質(zhì)量、含水率等特性;通過電子萬能試驗(yàn)機(jī)測得棉桃果柄與莖稈的連接力以及棉桃與果柄的連接力;通過試驗(yàn)測得棉桃的碰撞恢復(fù)系數(shù)、靜摩擦系數(shù)、滾動摩擦系數(shù)、棉桃的彈性模量等參數(shù)。(2)對采摘裝置的采摘原理和運(yùn)動過程進(jìn)行了分析,得到彈齒端點(diǎn)運(yùn)動的軌跡方程;針對棉桃采摘裝置工作狀態(tài)和非工作狀態(tài)兩種情況進(jìn)行了受力分析,為后文采摘裝置的仿真分析提供力學(xué)基礎(chǔ);依據(jù)第二章得到測量數(shù)據(jù),對采摘裝置的關(guān)鍵部件如機(jī)架、滾筒、彈齒、過橋、液壓缸、傳動系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計。(3)通過Adams運(yùn)動學(xué)仿真軟件模擬了彈齒與棉桃采摘碰撞過程,得出隨著滾筒轉(zhuǎn)速增大,碰撞力隨之增大,并得出滾筒轉(zhuǎn)速的合理范圍在150r/min-230r/min;通過ANSYS有限元分析軟件分析了采摘裝置在彎曲工況下機(jī)架最大應(yīng)力為52.11MPa,最大位移值為0.998mm,在極限扭轉(zhuǎn)工況下機(jī)架最大應(yīng)力為102.5MPa,最大形變量為3.14mm,皆滿足設(shè)計要求;分析采摘時彈齒的最大應(yīng)力??105Mpa,最大位移為1.58mm,滿足設(shè)計要求;通過EDEM離散元仿真軟件的仿真分析,得到了采摘過程中任意一顆棉桃的運(yùn)動軌跡及運(yùn)動過程中的速度大小變化,并根據(jù)棉桃的運(yùn)動軌跡優(yōu)化護(hù)板。(4)通過單因素試驗(yàn)確定了棉桃采摘裝置的較優(yōu)參數(shù),并通過正交試驗(yàn)的極差分析和方差分析得到采摘裝置結(jié)構(gòu)參數(shù)和運(yùn)動參數(shù)的最優(yōu)組合,即:當(dāng)彈齒間距為50mm,采摘裝置進(jìn)給速度為1.5m/s,滾筒的轉(zhuǎn)速為200r/min時采摘裝置的采凈率達(dá)到最大94.78%,含雜率達(dá)到最小為7.54%。
【學(xué)位授予單位】：石河子大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：S225.911
【圖文】：

第一臺摘棉桃機(jī)大概在 1914 年出現(xiàn)在德克薩斯州西北部，因?yàn)榈驴怂_斯西北部摘桃的收獲習(xí)慣，這種機(jī)器的工作部件是梳齒，梳齒是鐵絲做成，機(jī)器通過棉行齒把棉桃摘下，由于這種機(jī)器工作質(zhì)量很差，采下的棉桃含鈴殼、果枝、葉片等多，所以沒能推廣使用[10][11]。1932 年至 1942 年，在美國由于經(jīng)濟(jì)危機(jī)，及其隨之而來的生產(chǎn)衰退，使大量勞業(yè)，所以廉價勞動力相對增加。在這段時間摘棉桃機(jī)使用很少，其結(jié)構(gòu)和原理都著的改進(jìn)[13]-[16]。1943 年在德克薩斯州西北部的高原地區(qū)，農(nóng)戶們又重新使用自桃工具和新的雙行的拖拉機(jī)懸掛的摘棉桃機(jī)，這種摘棉桃機(jī)的采摘部件是二個回行摘輥，其中一個摘輥是可移動的固定在彈簧上，摘輥相對旋轉(zhuǎn)摘下棉桃[17]。近十余年來摘棉桃機(jī)在原理上沒有什么變化，但在機(jī)器上采用了液壓和自動控制術(shù)[18]。由于這種機(jī)器結(jié)構(gòu)比較簡單，收獲成本低，在棉花收獲中一直占有較大比重棉桃機(jī)各種原理中，摘輥式發(fā)展比較快，尤其是毛刷摘輥出現(xiàn)以后，梳指式摘棉漸淘汰，但是迪爾公司還保留了一種牽引式梳指式摘棉桃機(jī)[19]。另外，近年來窄栽培制度在美國得到了普遍重視和推廣，迪爾公司和阿利斯—查默斯公司的摘都可以裝窄行摘棉桃附件，主要代表型號為 760XTB 型摘棉桃機(jī)和迪爾 99 型水采棉機(jī)改裝的摘桃機(jī)，如圖 1-1、1-2 所示[20]-[23]。

第一臺摘棉桃機(jī)大概在 1914 年出現(xiàn)在德克薩斯州西北部，因?yàn)榈驴怂_斯西北部摘桃的收獲習(xí)慣，這種機(jī)器的工作部件是梳齒，梳齒是鐵絲做成，機(jī)器通過棉行齒把棉桃摘下，由于這種機(jī)器工作質(zhì)量很差，采下的棉桃含鈴殼、果枝、葉片等多，所以沒能推廣使用[10][11]。1932 年至 1942 年，在美國由于經(jīng)濟(jì)危機(jī)，及其隨之而來的生產(chǎn)衰退，使大量勞業(yè)，所以廉價勞動力相對增加。在這段時間摘棉桃機(jī)使用很少，其結(jié)構(gòu)和原理都著的改進(jìn)[13]-[16]。1943 年在德克薩斯州西北部的高原地區(qū)，農(nóng)戶們又重新使用自桃工具和新的雙行的拖拉機(jī)懸掛的摘棉桃機(jī)，這種摘棉桃機(jī)的采摘部件是二個回行摘輥，其中一個摘輥是可移動的固定在彈簧上，摘輥相對旋轉(zhuǎn)摘下棉桃[17]。近十余年來摘棉桃機(jī)在原理上沒有什么變化，但在機(jī)器上采用了液壓和自動控制術(shù)[18]。由于這種機(jī)器結(jié)構(gòu)比較簡單，收獲成本低，在棉花收獲中一直占有較大比重棉桃機(jī)各種原理中，摘輥式發(fā)展比較快，尤其是毛刷摘輥出現(xiàn)以后，梳指式摘棉漸淘汰，但是迪爾公司還保留了一種牽引式梳指式摘棉桃機(jī)[19]。另外，近年來窄栽培制度在美國得到了普遍重視和推廣，迪爾公司和阿利斯—查默斯公司的摘都可以裝窄行摘棉桃附件，主要代表型號為 760XTB 型摘棉桃機(jī)和迪爾 99 型水采棉機(jī)改裝的摘桃機(jī)，如圖 1-1、1-2 所示[20]-[23]。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 許艷;談?wù)勀Σ亮J];保山師專學(xué)報;2005年05期

2 袁瑋;;正交試驗(yàn)設(shè)計法研究彈藥密封包裝內(nèi)部濕度變化規(guī)律[J];包裝工程;2007年02期

3 張玉同;梁建;石磊;吳崇友;張禮鋼;李顯旺;沐森林;;梳齒式棉花收獲機(jī)的試驗(yàn)與研究[J];中國農(nóng)機(jī)化;2012年02期

4 李霞;徐為民;;基于ANSYS番茄翻秧機(jī)機(jī)架的有限元分析[J];機(jī)械設(shè)計與制造;2010年01期

5 王東;楊溢;;大型離散元軟件EDEM的功能特點(diǎn)[J];科技成果縱橫;2009年03期

6 陳春;幾種棉花收獲機(jī)械[J];農(nóng)機(jī)具之友;2003年05期

7 梅健,張德云,黃志東,李梅,周亞立;CKO-2.4棉桃收獲機(jī)的試驗(yàn)研究[J];糧油加工與食品機(jī)械;1997年06期

8 王旭峰;張有強(qiáng);陳少毅;;MT-1型棉桃破殼機(jī)的研制與試驗(yàn)[J];農(nóng)機(jī)化研究;2011年10期

9 王旭峰;王偉;馬少輝;梁建龍;張有強(qiáng);;新疆棉區(qū)秋后廢棄棉桃資源現(xiàn)狀調(diào)查及利用潛力分析[J];農(nóng)機(jī)化研究;2011年11期

10 劉曉麗;陳發(fā);王學(xué)農(nóng);韓玲麗;;國內(nèi)外梳齒式采棉機(jī)技術(shù)比較分析研究[J];農(nóng)機(jī)化研究;2012年03期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 徐為民;番茄翻秧機(jī)的設(shè)計研究[D];石河子大學(xué);2009年

2 李輝;客車車身骨架有限元分析與輕量化改進(jìn)設(shè)計[D];合肥工業(yè)大學(xué);2006年

3 賀小勇;客車車身骨架有限元分析及接點(diǎn)形式對疲勞壽命的影響[D];大連理工大學(xué);2006年

4 盧宏琴;基于旋量理論的機(jī)器人運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)研究及其應(yīng)用[D];南京航空航天大學(xué);2007年

5 張紅;SCARA機(jī)器人小臂結(jié)構(gòu)特性分析[D];天津大學(xué);2008年

6 董偉;梳指式采棉機(jī)的設(shè)計與關(guān)鍵技術(shù)研究[D];新疆大學(xué);2009年

7 劉靜;基于ANSYS的路面冷再生機(jī)機(jī)架結(jié)構(gòu)分析[D];長安大學(xué);2010年

8 尚家杰;可利用重力與離心力充種的立式圓盤排種器研究[D];東北農(nóng)業(yè)大學(xué);2013年

9 董長燕;統(tǒng)收式采棉機(jī)除雜系統(tǒng)的研究設(shè)計[D];石河子大學(xué);2013年

10 劉東易;多功能喂花機(jī)關(guān)鍵零部件的設(shè)計[D];石河子大學(xué);2013年

本文編號：2728411