【摘要】：海帶夾苗作業(yè)具有勞作周期短、勞動強(qiáng)度大、質(zhì)量要求高等難點(diǎn),成為水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展急需解決的問題之一。受威海市尋山集團(tuán)有限公司委托,設(shè)計(jì)一款高高效、可靠、結(jié)構(gòu)合理的海帶夾苗樣機(jī)。對所作用的夾苗繩進(jìn)行理論分析,建立成繩原理及力學(xué)理論模型并對其仿真。對受扭形成開口的繩索提供力學(xué)理論依據(jù),為繩索大變形的力學(xué)性能研究奠定了基礎(chǔ)。完成了海帶夾苗樣機(jī)的裝配、調(diào)試和試生產(chǎn)�；诟＝êA苗機(jī)進(jìn)行改進(jìn)研制第一代夾苗機(jī),通過研制過程對出現(xiàn)問題的總結(jié),對運(yùn)動參數(shù)、功能需求及優(yōu)缺點(diǎn)得到感性的認(rèn)識。進(jìn)而重新設(shè)計(jì)新一代單螺旋海帶夾苗機(jī)。應(yīng)用拓?fù)鋵W(xué)理論和彈性力學(xué)的最小勢能原理,闡述繩索的成繩機(jī)理。利用能量守恒原理,建立繩索的捻轉(zhuǎn)數(shù)與纏繞數(shù)關(guān)系模型。利用Kirchhoff方程推導(dǎo)出夾苗繩索在平衡狀態(tài)下的六個微分力學(xué)控制方程及軸向扭矩方程。針對繩索形成間隙的問題,進(jìn)行以繩索開口扭矩為主要研究對象的力學(xué)模型仿真。完成了單螺旋海帶夾苗機(jī)零件的加工、采購、裝配和調(diào)試,通過基于繩索形成開口的夾苗機(jī)關(guān)鍵技術(shù)研究,解決了影響夾苗成功率的主要問題。采用仿真參數(shù)進(jìn)行了海帶夾苗實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該海帶夾苗機(jī)在海帶苗與夾苗繩索有較高質(zhì)量的前提下,夾苗成功率達(dá)到97%以上,該樣機(jī)的研制成功為海帶夾苗機(jī)的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),對相關(guān)柔性體力學(xué)性能研究具有一定指導(dǎo)意義。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S969.24
【圖文】：

化程度發(fā)展時間較短，尚未成熟[1-2]。中國海帶養(yǎng)殖業(yè)的蓬勃發(fā)展可以極大的促進(jìn)相關(guān)海洋產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，尤為主要原料的海藻類化工產(chǎn)業(yè)的形成，而我國的產(chǎn)業(yè)規(guī)模居世界首位[3]種海洋初級生產(chǎn)力，不僅作為海洋動物的誘餌和生活在海洋生態(tài)系統(tǒng)而且在固定光能，吸收二氧化碳，合成有機(jī)物質(zhì)，釋放氧氣和凈化水著尤為重要的作用[4]。由于海帶已經(jīng)成為我國海水養(yǎng)殖的大型經(jīng)濟(jì)品種獨(dú)具規(guī)模優(yōu)勢和產(chǎn)品特色，據(jù)山東省水產(chǎn)部門測算，全省海帶產(chǎn)量過百行精深加工、綜合利用、可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)值幾百億元[5]。但現(xiàn)在，產(chǎn)業(yè)總處于低平、低附加值、低效益狀態(tài)。這種潛在的需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有變成現(xiàn)實(shí)的消費(fèi)植是制約海帶產(chǎn)業(yè)發(fā)展主要原因之一，尤其是海帶種植中海帶幼苗分然采用手動，如圖 1-1 為工人夾苗的場景，人手將繩索反擰松，使夾苗隙，插入海帶苗。在海帶根等附著物作用下，舊夾苗繩三股絞結(jié)的更加開繩索需要一定力氣，擰一次繩插一次苗，頻繁的重復(fù)擰繩，往往勞度大、經(jīng)常弄得雙手紅腫、手指磨破滲血、導(dǎo)致脫皮等現(xiàn)象，影響生產(chǎn)勞動強(qiáng)度大，而且海帶夾苗季節(jié)短，需要人工多，導(dǎo)致夾苗成本高[7]。

解決問題的關(guān)鍵是成型化的設(shè)備，國內(nèi)外在海帶夾苗設(shè)備、工藝等方面的研究都處于較低的水平，國內(nèi)對其研究的一些設(shè)備還是存在很多方面的缺陷，對設(shè)備的設(shè)計(jì)和研究很不夠深入。研究此項(xiàng)目意義在于：第一，海帶夾苗季節(jié)一般在每年的 11 月份[8]，天氣較冷，手工勞動力不愿意干這種臟活累活，雇傭工人成本逐漸升高；第二，夾苗周期短，工人每天的工作時間要 10 個小時左右，勞動強(qiáng)度大；第三，手工夾苗的質(zhì)量不一，海帶養(yǎng)殖過程中出現(xiàn)中途脫落水底的現(xiàn)象。本課題針對海帶夾苗作業(yè)出現(xiàn)的問題，設(shè)計(jì)一臺高效安全、性能可靠、設(shè)計(jì)科學(xué)、實(shí)用性強(qiáng)、成本低的海帶夾苗樣機(jī)。在海產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)方興未艾的今天，此自動化設(shè)備的研究將具有廣闊的市場空間，提高了海帶種植機(jī)械化水平，對提高海帶種植面積、產(chǎn)量和質(zhì)量等方面具由較大的促進(jìn)作，同時，對擴(kuò)大海洋自動化產(chǎn)業(yè)的未來的展具有十分重要的意義。1.2 課題研究現(xiàn)狀及分析1.2.1 海帶夾苗設(shè)備的研究現(xiàn)狀a) 初始狀態(tài) b) 開口狀態(tài)圖 1-2 苗繩兩種狀態(tài)

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本文編號：2717815