本文關(guān)鍵詞：煙田智能打頂機(jī)的研制與試驗(yàn)

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【摘要】：煙草作為我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)作物,每年為我國(guó)帶來巨大的財(cái)政收入。近年來,我國(guó)研制了眾多田間管理機(jī)械,但是仍處于較低的水平,大部分作業(yè)功能單一,普及率低,不利于現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)的發(fā)展。其中,打頂機(jī)械化發(fā)展更為落后。打頂后需抑制腋芽的生長(zhǎng),防止腋芽生長(zhǎng)消耗過多的養(yǎng)分,通過打頂和抑芽能夠大大提高煙葉產(chǎn)量和質(zhì)量。為實(shí)現(xiàn)煙草行業(yè)快速發(fā)展,急需研究煙草打頂抑芽的機(jī)械化、智能化和自動(dòng)化技術(shù)。為了擺脫長(zhǎng)期以來“一刀切”的打頂狀況,設(shè)計(jì)了一種能夠同時(shí)進(jìn)行打頂、消毒、抑芽作業(yè)的智能煙草打頂機(jī),該打頂機(jī)結(jié)構(gòu)組成有動(dòng)力系統(tǒng)、煙草高度識(shí)別系統(tǒng)、升降系統(tǒng)、抑芽劑噴施系統(tǒng)、打頂裝置、刀片消毒裝置、煙芽輸送收集裝置等。本文對(duì)打頂機(jī)的整機(jī)和各零部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)研究,并對(duì)關(guān)鍵部件進(jìn)行了有限元分析,開展的研究工作內(nèi)容如下：(1)整機(jī)結(jié)構(gòu)和動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)通過研究國(guó)內(nèi)外煙草打頂機(jī)的現(xiàn)狀,結(jié)合設(shè)計(jì)要求和實(shí)際煙草生產(chǎn)狀況,確定了整機(jī)結(jié)構(gòu)和動(dòng)力系統(tǒng)。最終確定了高地隙通用底盤和蓄電池為整機(jī)提供動(dòng)力。(2)煙草高度識(shí)別系統(tǒng)和升降系統(tǒng)設(shè)計(jì)煙草高度識(shí)別系統(tǒng)完成自動(dòng)識(shí)別煙草的高度,從而控制打頂裝置自動(dòng)升降實(shí)現(xiàn)智能打頂。攝像頭對(duì)每株煙草攝像并將得到的信息傳給上位機(jī),上位機(jī)開始處理信息然后計(jì)算出割刀提升或下降的高度,控制步進(jìn)電機(jī)的電機(jī)軸的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)動(dòng)角度,調(diào)節(jié)打頂裝置的高度,找到合適的打頂位置。設(shè)計(jì)了卷軸升降裝置,采用了直線滾珠導(dǎo)軌滑塊機(jī)構(gòu)升降方式,對(duì)卷軸進(jìn)行了有限元分析并對(duì)其進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。(3)打頂裝置和刀片消毒裝置設(shè)計(jì)對(duì)比了幾種打頂方式的特點(diǎn),最終采用了垂直旋轉(zhuǎn)切割的方式,刀片切削的切線方向與作業(yè)機(jī)前進(jìn)方向相同。根據(jù)計(jì)算得到的轉(zhuǎn)速,選擇了55ZYT51A3PX6行星減速直流電機(jī)。刀片消毒裝置由消毒液藥箱、閥門、管道、消毒機(jī)構(gòu)等組成。其中,消毒機(jī)構(gòu)安裝在割刀體的上方,刀片旋轉(zhuǎn)時(shí)能刮擦到消毒機(jī)構(gòu)中浸有消毒液的毛刷,實(shí)現(xiàn)刀片消毒,防止傳播煙草病毒。(4)抑芽劑噴施系統(tǒng)和煙芽輸送收集裝置設(shè)計(jì)抑芽劑噴施裝置安裝在割刀體的后方,當(dāng)噴嘴恰好位于打頂后的莖稈正上方時(shí),電磁閥開啟控制噴嘴噴施抑芽劑,完成抑芽作業(yè)。切掉的煙芽由收集箱收集。(5)樣機(jī)加工和性能試驗(yàn)根據(jù)理論分析和優(yōu)化后的設(shè)計(jì)方案,繪制樣機(jī)的二維圖并加工樣機(jī),根據(jù)實(shí)際條件完成樣機(jī)的性能試驗(yàn)。
【關(guān)鍵詞】：煙草 智能 打頂 抑芽 有限元分析
【學(xué)位授予單位】：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：S224.9
【目錄】：

• 中文摘要7-9
• Abstract9-11
• 1 引言11-18
• 1.1 課題研究背景及意義11-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外煙草打頂機(jī)械研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)12-15
• 1.2.1 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 國(guó)外研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 發(fā)展煙草打頂機(jī)械化作業(yè)的對(duì)策15-16
• 1.4 課題來源及主要研究?jī)?nèi)容16
• 1.4.1 課題來源16
• 1.4.2 課題研究的內(nèi)容16
• 1.5 技術(shù)路線16-18
• 2 煙田智能打頂機(jī)整體設(shè)計(jì)方案的確定18-24
• 2.1 整機(jī)總體結(jié)構(gòu)18-19
• 2.2 高地隙通用底盤簡(jiǎn)介19-20
• 2.3 設(shè)計(jì)原則20-21
• 2.4 工作流程21-22
• 2.5 主要的工作性能參數(shù)22-24
• 3 各組成系統(tǒng)中零部件的設(shè)計(jì)與選型24-56
• 3.1 煙草高度識(shí)別系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與選型24-31
• 3.1.1 煙草高度識(shí)別系統(tǒng)工作流程24-25
• 3.1.2 煙草高度識(shí)別裝置的設(shè)計(jì)25-27
• 3.1.3 單片機(jī)的選型27-29
• 3.1.4 行程開關(guān)的選型29-30
• 3.1.5 攝像頭的選型30-31
• 3.2 打頂裝置的設(shè)計(jì)與選型31-41
• 3.2.1 切割方式的選擇31-32
• 3.2.2 打頂裝置方案的確定32-35
• 3.2.2.1 打頂裝置初始方案32-33
• 3.2.2.2 打頂裝置改進(jìn)方案33-35
• 3.2.3 割刀體的設(shè)計(jì)35-37
• 3.2.4 割刀切割轉(zhuǎn)速計(jì)算37-38
• 3.2.5 割刀直流電機(jī)的選型38-39
• 3.2.6 收集罩的設(shè)計(jì)39
• 3.2.7 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)39-40
• 3.2.8 扶禾器的設(shè)計(jì)40-41
• 3.3 升降系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與選型41-45
• 3.3.1 卷軸升降裝置的設(shè)計(jì)與選型41-45
• 3.3.1.1 步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器的選型42-44
• 3.3.1.2 卷軸的設(shè)計(jì)44-45
• 3.3.2 配重裝置的設(shè)計(jì)45
• 3.4 刀片消毒裝置的設(shè)計(jì)45-49
• 3.4.1 消毒機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)46-47
• 3.4.2 消毒藥箱的設(shè)計(jì)與流速試驗(yàn)47-49
• 3.5 抑芽劑噴施系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與選型49-53
• 3.5.1 電磁閥及繼電器49-51
• 3.5.1.1 電磁閥簡(jiǎn)介49
• 3.5.1.2 電磁閥及繼電器的選型49-51
• 3.5.2 噴嘴的選型51-53
• 3.6 煙芽輸送收集裝置的設(shè)計(jì)53
• 3.7 煙田智能打頂機(jī)的動(dòng)力選擇53-56
• 3.7.1 動(dòng)力系統(tǒng)的確定54
• 3.7.2 蓄電池的選型54-56
• 4 關(guān)鍵部件的有限元分析56-59
• 4.1 ANSYS簡(jiǎn)介56
• 4.2 有限元分析56-59
• 4.2.1 實(shí)體建模與網(wǎng)格劃分56-57
• 4.2.2 運(yùn)算結(jié)果分析57-59
• 5 樣機(jī)的試制與試驗(yàn)59-62
• 5.1 樣機(jī)的試制59
• 5.2 割刀轉(zhuǎn)速試驗(yàn)59-62
• 6 結(jié)論與展望62-63
• 6.1 結(jié)論62
• 6.2 創(chuàng)新點(diǎn)62
• 6.3 不足與展望62-63
• 參考文獻(xiàn)63-67
• 致謝67-68
• 研究生期間發(fā)表論文及專利情況68-69
• 附錄Ⅰ 煙田智能打頂機(jī)下料明細(xì)表69-71
• 附錄Ⅱ 煙田智能打頂機(jī)明細(xì)表71-74
• 附錄Ⅲ 控制系統(tǒng)軟件主界面及程序74-81

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本文編號(hào)：613706