發(fā)布時(shí)間：2020-08-03 16:05

【摘要】：我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)起步比較晚,但經(jīng)過(guò)近些年的大力發(fā)展規(guī)模不斷擴(kuò)大,已經(jīng)在我國(guó)大部分農(nóng)村地區(qū)得到有力的推廣。截止2014年,我國(guó)溫室設(shè)施面積高達(dá)410.9萬(wàn)公頃,占據(jù)全世界設(shè)施栽培面積的85%以上,總面積和產(chǎn)量均位居第一位。盡管在規(guī)模和面積上已很大,但設(shè)施主要是低成本的簡(jiǎn)易設(shè)施,設(shè)施內(nèi)的機(jī)械化作業(yè)水平還比較低,大多數(shù)的作業(yè)仍是手工操作,工作效率不高勞動(dòng)強(qiáng)度較大。且現(xiàn)有的作業(yè)機(jī)械大多以柴油機(jī)和汽油機(jī)為動(dòng)力,排放的廢氣會(huì)造成設(shè)施內(nèi)的環(huán)境污染。而在當(dāng)前新常態(tài)的發(fā)展環(huán)境下,人們的環(huán)保意識(shí)逐漸提高,人工成本也逐年攀升,這對(duì)設(shè)施內(nèi)的機(jī)械化作業(yè)提出了新的要求。所以,針對(duì)以上情況設(shè)計(jì)并研制了適用于國(guó)內(nèi)低成本設(shè)施的電動(dòng)微型作業(yè)機(jī)械。主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)部分:1.電動(dòng)微型設(shè)施農(nóng)業(yè)作業(yè)機(jī)械的整機(jī)設(shè)計(jì)與動(dòng)力選型分析。為解決簡(jiǎn)易、低成本的農(nóng)業(yè)設(shè)施所帶來(lái)的機(jī)械作業(yè)工作條件和結(jié)構(gòu)空間的局限性問(wèn)題,提出了整機(jī)基于開(kāi)放式結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)的設(shè)計(jì)方案。具體表現(xiàn)在可采用不同形式的傳動(dòng)單元在不同位置上與.多種機(jī)具配套,且整機(jī)主體簡(jiǎn)易,拆卸換裝快速,運(yùn)輸存儲(chǔ)方便。確定一種傳動(dòng)形式的整機(jī)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)并提出結(jié)構(gòu)性能參數(shù)和設(shè)計(jì)要求,進(jìn)行電動(dòng)機(jī)動(dòng)力的選型工作,使其滿(mǎn)足不同作業(yè)工況下的動(dòng)力要求。應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)于單相電動(dòng)機(jī),達(dá)到簡(jiǎn)化整機(jī)和適應(yīng)農(nóng)業(yè)設(shè)施條件的目的。對(duì)配備變頻器的電動(dòng)機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)速試驗(yàn),結(jié)果表明調(diào)速性能可實(shí)現(xiàn)低頻段恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速、高頻段恒功率調(diào)速。2.電動(dòng)微型設(shè)施農(nóng)業(yè)作業(yè)機(jī)械主要部件的選型、分析和設(shè)計(jì)。分析計(jì)算傳動(dòng)單元合適的傳動(dòng)比,確定傳動(dòng)單元的選型并校核輸入輸出軸。確定作業(yè)機(jī)械旋耕工作時(shí)的部件及其運(yùn)動(dòng)參數(shù)。即確定旋耕刀片的類(lèi)型,刀刃的參數(shù),旋耕刀片排列及刀軸刀座的參數(shù)。在滿(mǎn)足安裝和工作要求的條件下,對(duì)機(jī)架部分進(jìn)行簡(jiǎn)潔的設(shè)計(jì)。采用CATIA軟件完成作業(yè)機(jī)械各個(gè)部件的設(shè)計(jì)并進(jìn)行整機(jī)的虛擬裝配。3.電動(dòng)微型設(shè)施農(nóng)業(yè)作業(yè)機(jī)械刀軸和機(jī)架部件的力學(xué)性能分析。利用有限元分析方法,采用ANSYS軟件分別對(duì)刀軸和機(jī)架進(jìn)行力學(xué)性能分析。通過(guò)3D表面效應(yīng)單元SURF154對(duì)刀軸施加抽象的扭矩載荷,該方法直觀準(zhǔn)確有效;在兩種不同的作業(yè)工況下對(duì)整機(jī)進(jìn)行受力分析,得出作用在機(jī)架上的力,再仿真研究機(jī)架的力學(xué)性能。結(jié)果表明刀軸和機(jī)架重要部件在作業(yè)時(shí)材料的應(yīng)力和變形都小于材料的許用值范圍,從理論的角度確保作業(yè)機(jī)械在工作時(shí)是安全可靠的,符合設(shè)計(jì)要求。4.電動(dòng)微型設(shè)施農(nóng)業(yè)作業(yè)機(jī)械旋耕作業(yè)的性能研究。依據(jù)三維設(shè)計(jì)的整機(jī)模型導(dǎo)出二維圖完成樣機(jī)的制造,對(duì)旋耕作業(yè)時(shí)的工況進(jìn)行實(shí)地耕作試驗(yàn)。以作業(yè)后的耕作深度和碎土率為響應(yīng)指標(biāo),調(diào)節(jié)變頻器的頻率為作業(yè)試驗(yàn)因素開(kāi)展試驗(yàn)。根據(jù)試驗(yàn)直接測(cè)得的數(shù)值,對(duì)平均耕深、碎土質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)性等各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行分析計(jì)算。結(jié)果表明電動(dòng)微型設(shè)施農(nóng)業(yè)作業(yè)機(jī)械旋耕工作時(shí)的最大平均耕深為11.56cm,碎土率為82.5%,滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。耗電量約為44kW.h/hm2相較與同功率的燃油旋耕作業(yè)機(jī)械具有較好的經(jīng)濟(jì)性能。
【學(xué)位授予單位】：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：S22

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本文編號(hào)：2779866