發(fā)布時間：2017-08-03 09:40

  本文關(guān)鍵詞：煙田智能打頂機的研制與試驗

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【摘要】：煙草作為我國重要的經(jīng)濟作物,每年為我國帶來巨大的財政收入。近年來,我國研制了眾多田間管理機械,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,打頂機械化發(fā)展更為落后。打頂后需抑制腋芽的生長,防止腋芽生長消耗過多的養(yǎng)分,通過打頂和抑芽能夠大大提高煙葉產(chǎn)量和質(zhì)量。為實現(xiàn)煙草行業(yè)快速發(fā)展,急需研究煙草打頂抑芽的機械化、智能化和自動化技術(shù)。為了擺脫長期以來“一刀切”的打頂狀況,設(shè)計了一種能夠同時進行打頂、消毒、抑芽作業(yè)的智能煙草打頂機,該打頂機結(jié)構(gòu)組成有動力系統(tǒng)、煙草高度識別系統(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。本文對打頂機的整機和各零部件進行了設(shè)計研究,并對關(guān)鍵部件進行了有限元分析,開展的研究工作內(nèi)容如下：(1)整機結(jié)構(gòu)和動力系統(tǒng)設(shè)計通過研究國內(nèi)外煙草打頂機的現(xiàn)狀,結(jié)合設(shè)計要求和實際煙草生產(chǎn)狀況,確定了整機結(jié)構(gòu)和動力系統(tǒng)。最終確定了高地隙通用底盤和蓄電池為整機提供動力。(2)煙草高度識別系統(tǒng)和升降系統(tǒng)設(shè)計煙草高度識別系統(tǒng)完成自動識別煙草的高度,從而控制打頂裝置自動升降實現(xiàn)智能打頂。攝像頭對每株煙草攝像并將得到的信息傳給上位機,上位機開始處理信息然后計算出割刀提升或下降的高度,控制步進電機的電機軸的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)動角度,調(diào)節(jié)打頂裝置的高度,找到合適的打頂位置。設(shè)計了卷軸升降裝置,采用了直線滾珠導(dǎo)軌滑塊機構(gòu)升降方式,對卷軸進行了有限元分析并對其進行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。(3)打頂裝置和刀片消毒裝置設(shè)計對比了幾種打頂方式的特點,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)機前進方向相同。根據(jù)計算得到的轉(zhuǎn)速,選擇了55ZYT51A3PX6行星減速直流電機。刀片消毒裝置由消毒液藥箱、閥門、管道、消毒機構(gòu)等組成。其中,消毒機構(gòu)安裝在割刀體的上方,刀片旋轉(zhuǎn)時能刮擦到消毒機構(gòu)中浸有消毒液的毛刷,實現(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)計抑芽劑噴施裝置安裝在割刀體的后方,當噴嘴恰好位于打頂后的莖稈正上方時,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)樣機加工和性能試驗根據(jù)理論分析和優(yōu)化后的設(shè)計方案,繪制樣機的二維圖并加工樣機,根據(jù)實際條件完成樣機的性能試驗。
【關(guān)鍵詞】：煙草 智能 打頂 抑芽 有限元分析
【學位授予單位】：山東農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：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 國內(nèi)外煙草打頂機械研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢12-15
• 1.2.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 國外研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 發(fā)展煙草打頂機械化作業(yè)的對策15-16
• 1.4 課題來源及主要研究內(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 煙田智能打頂機整體設(shè)計方案的確定18-24
• 2.1 整機總體結(jié)構(gòu)18-19
• 2.2 高地隙通用底盤簡介19-20
• 2.3 設(shè)計原則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)計與選型24-56
• 3.1 煙草高度識別系統(tǒng)的設(shè)計與選型24-31
• 3.1.1 煙草高度識別系統(tǒng)工作流程24-25
• 3.1.2 煙草高度識別裝置的設(shè)計25-27
• 3.1.3 單片機的選型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 打頂裝置改進方案33-35
• 3.2.3 割刀體的設(shè)計35-37
• 3.2.4 割刀切割轉(zhuǎn)速計算37-38
• 3.2.5 割刀直流電機的選型38-39
• 3.2.6 收集罩的設(shè)計39
• 3.2.7 傳動軸的設(shè)計39-40
• 3.2.8 扶禾器的設(shè)計40-41
• 3.3 升降系統(tǒng)的設(shè)計與選型41-45
• 3.3.1 卷軸升降裝置的設(shè)計與選型41-45
• 3.3.1.1 步進電機及驅(qū)動器的選型42-44
• 3.3.1.2 卷軸的設(shè)計44-45
• 3.3.2 配重裝置的設(shè)計45
• 3.4 刀片消毒裝置的設(shè)計45-49
• 3.4.1 消毒機構(gòu)的設(shè)計46-47
• 3.4.2 消毒藥箱的設(shè)計與流速試驗47-49
• 3.5 抑芽劑噴施系統(tǒng)的設(shè)計與選型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53
• 3.7 煙田智能打頂機的動力選擇53-56
• 3.7.1 動力系統(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簡介56
• 4.2 有限元分析56-59
• 4.2.1 實體建模與網(wǎng)格劃分56-57
• 4.2.2 運算結(jié)果分析57-59
• 5 樣機的試制與試驗59-62
• 5.1 樣機的試制59
• 5.2 割刀轉(zhuǎn)速試驗59-62
• 6 結(jié)論與展望62-63
• 6.1 結(jié)論62
• 6.2 創(chuàng)新點62
• 6.3 不足與展望62-63
• 參考文獻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 煙田智能打頂機下料明細表69-71
• 附錄Ⅱ 煙田智能打頂機明細表71-74
• 附錄Ⅲ 控制系統(tǒng)軟件主界面及程序74-81

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