農(nóng)作物秸稈是寶貴的可再生資源,但秸稈結(jié)構(gòu)疏松、密度小、分布分散、季節(jié)性強(qiáng),導(dǎo)致其收集、運(yùn)輸及貯存困難,因此秸稈打捆收獲非常必要。圓捆機(jī)作為秸稈收獲的關(guān)鍵設(shè)備,具有結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、配套動(dòng)力較小、價(jià)格較低等優(yōu)點(diǎn),在國(guó)內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用。但我國(guó)自主研發(fā)的中小型鋼輥式圓捆機(jī)所收獲的秸稈捆,在運(yùn)輸貯存過(guò)程中存在易于膨脹松散等問(wèn)題,主要原因捆繩機(jī)構(gòu)的繞繩方式不合理,為此本文設(shè)計(jì)了與其相配套的捆繩機(jī)構(gòu),并對(duì)其進(jìn)行深入的分析與試驗(yàn)研究,為圓捆機(jī)捆繩機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及研發(fā)提供理論依據(jù)與技術(shù)支持。主要研究如下:(1)利用萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)對(duì)圓捆機(jī)專(zhuān)用麻繩進(jìn)行拉伸特性試驗(yàn)研究,試驗(yàn)結(jié)果表明:試驗(yàn)選取的3因素對(duì)捆繩的最大拉力和伸長(zhǎng)率的影響順序相同,貢獻(xiàn)率順序均為:繩數(shù)繩長(zhǎng)加載速度,繩數(shù)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果響應(yīng)最顯著,繩長(zhǎng)與加載速度對(duì)拉伸性能的影響相差不大。3因素對(duì)最大拉力和伸長(zhǎng)率的影響規(guī)律為:隨繩長(zhǎng)的增加,捆繩的最大拉力緩慢下降,伸長(zhǎng)率先減小后趨于平穩(wěn);隨著繩數(shù)的增加,捆繩的最大拉力和伸長(zhǎng)率均呈現(xiàn)二次拋物線(xiàn)性增加;隨加載的增加,捆繩的最大拉力緩慢下降,伸長(zhǎng)率緩慢減小。試驗(yàn)結(jié)果為圓捆機(jī)捆繩機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。(2)利用鋼輥式圓捆機(jī)試驗(yàn)臺(tái),測(cè)定完整稻稈在試驗(yàn)條件下的卷壓應(yīng)力變化規(guī)律,并擬合其應(yīng)力松弛方程。完整稻稈在該試驗(yàn)條件下的最大卷壓應(yīng)力平均為7.15 kPa、平衡卷壓應(yīng)力為2.38 kPa,卷捆完成20 s后適合捆繩機(jī)構(gòu)的放繩捆繞。測(cè)定結(jié)果表明:卷捆剛完成時(shí)秸稈捆卷壓應(yīng)力達(dá)到最大值,不宜立即放繩捆繞,隨后卷壓應(yīng)力隨時(shí)間不斷下降最后趨于平衡,平衡卷壓應(yīng)力是秸稈捆膨脹變形的內(nèi)在因素。測(cè)定結(jié)果為捆繩機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及放繩時(shí)間的調(diào)整提供參考。(3)針對(duì)鋼輥式圓捆機(jī)設(shè)計(jì)捆繩機(jī)構(gòu),該機(jī)構(gòu)主要由機(jī)架、導(dǎo)繩板、導(dǎo)繩輪、傳動(dòng)系統(tǒng)、導(dǎo)輪組合以及座板等組成。利用Solidworks三維建模軟件構(gòu)建捆繩機(jī)構(gòu)各零件的三維模型,并對(duì)捆繩機(jī)構(gòu)進(jìn)行虛擬裝配以及零件干涉檢查,在裝配體的基礎(chǔ)上,詳細(xì)介紹了機(jī)構(gòu)的工作過(guò)程及其關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)建模過(guò)程。捆繩機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)為機(jī)構(gòu)的試驗(yàn)研究提供技術(shù)支持。(4)按照預(yù)定的捆繩機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)參數(shù),簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)模型,并導(dǎo)入ADAMS虛擬樣機(jī)中建立仿真模型,添加約束和運(yùn)動(dòng)副,雙驅(qū)動(dòng)運(yùn)行模型,擬合捆繩機(jī)構(gòu)相對(duì)秸稈捆的運(yùn)動(dòng)在秸稈捆表面留下的運(yùn)動(dòng)軌跡。將仿真結(jié)果與捆繩預(yù)試驗(yàn)測(cè)量值對(duì)比分析,發(fā)現(xiàn)兩結(jié)果誤差控制在3%以?xún)?nèi),結(jié)果說(shuō)明仿真軌跡擬合度極高,捆繩機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)合理,機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵參數(shù)對(duì)繞繩軌跡有重要影響,為捆繩機(jī)構(gòu)試驗(yàn)因素選擇提供依據(jù)。(5)利用鋼輥式圓捆機(jī)試驗(yàn)臺(tái),進(jìn)行捆繩機(jī)構(gòu)的試驗(yàn)研究,確定目標(biāo)函數(shù)秸稈捆不規(guī)則度Dk、秸稈捆膨脹率Pk、捆繩消耗量Gs與各試驗(yàn)因素之間的關(guān)系。在試驗(yàn)范圍內(nèi),各因素對(duì)秸稈捆不規(guī)則度貢獻(xiàn)率大小順序?yàn)?安裝距離、圈數(shù)、導(dǎo)繩輪半徑;對(duì)膨脹率的貢獻(xiàn)率大小順序?yàn)?安裝距離、導(dǎo)繩輪半徑、圈數(shù);對(duì)捆繩消耗量貢獻(xiàn)率大小順序?yàn)?導(dǎo)繩輪半徑、圈數(shù)、安裝距離。通過(guò)響應(yīng)曲面分析法,建立了各試驗(yàn)因素與評(píng)價(jià)指標(biāo)的響應(yīng)曲面模型,確定了捆繩機(jī)構(gòu)的優(yōu)化參數(shù)組合:圈數(shù)為2圈、導(dǎo)繩輪半徑為70 mm、安裝距離為62 mm。在優(yōu)化參數(shù)組合下,秸稈捆的不規(guī)則度為3.23%,膨脹率為4.72%,捆繩消耗量為2.93 kg/t。
【學(xué)位單位】：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類(lèi)】：S225
【文章目錄】：
摘要
英文摘要
1 前言
    1.1 研究的目的與意義
        1.1.1 課題研究背景
        1.1.2 圓捆機(jī)捆繩機(jī)構(gòu)研究的目的和意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 研究?jī)?nèi)容和技術(shù)路線(xiàn)
        1.3.1 研究?jī)?nèi)容
        1.3.2 技術(shù)路線(xiàn)
2 捆繩拉伸特性及秸稈捆力學(xué)特性
    2.1 捆繩拉伸特性研究
        2.1.1 試驗(yàn)準(zhǔn)備
        2.1.2 拉伸試驗(yàn)結(jié)果與分析
    2.2 秸稈捆力學(xué)特性研究
        2.2.1 膨脹變形產(chǎn)生的原因
        2.2.2 卷壓應(yīng)力測(cè)定試驗(yàn)
        2.2.3 試驗(yàn)結(jié)果及分析
    2.3 小結(jié)
3 圓捆機(jī)捆繩機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與仿真
    3.1 捆繩機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
        3.1.1 捆繩機(jī)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)
        3.1.2 捆繩機(jī)構(gòu)工作過(guò)程
        3.1.3 捆繩機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)參數(shù)分析
    3.2 捆繩機(jī)構(gòu)關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)
        3.2.1 傳動(dòng)齒輪的設(shè)計(jì)
        3.2.2 傳動(dòng)鏈輪的設(shè)計(jì)
        3.2.3 導(dǎo)繩板的設(shè)計(jì)
        3.2.4 導(dǎo)繩輪的設(shè)計(jì)
        3.2.5 捆繩機(jī)構(gòu)機(jī)架的設(shè)計(jì)
        3.2.6 導(dǎo)輪組合的設(shè)計(jì)
    3.3 基于ADAMS的捆繩機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)仿真分析
        3.3.1 ADAMS虛擬樣機(jī)簡(jiǎn)介
        3.3.2 建立捆繩機(jī)構(gòu)的仿真模型
        3.3.3 ADAMS仿真結(jié)果與分析
    3.4 小結(jié)
4 圓捆機(jī)捆繩機(jī)構(gòu)的試驗(yàn)研究
    4.1 試驗(yàn)準(zhǔn)備
        4.1.1 試驗(yàn)裝置
        4.1.2 試驗(yàn)材料與條件
        4.1.3 試驗(yàn)方法
    4.2 試驗(yàn)結(jié)果與分析
        4.2.1 不規(guī)則度
        4.2.2 膨脹率
        4.2.3 捆繩消耗量
    4.3 參數(shù)優(yōu)化
    4.4 田間試驗(yàn)驗(yàn)證
    4.5 小結(jié)
5 結(jié)論
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文

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