工厂化种植三七收获机挖掘工作部件研究

发布时间：2020-05-03 20:27

【摘要】：三七是我国特有的名贵中药材,其中以云南省产量居多,三七具有止血、定痛、保护肝脏的药理作用,同时对心脑血管疾病预防有显著疗效。随着云南省三七产业的快速发展,市场需求量不断增加,导致三七的种植面积不断扩大。但由于三七的连作障碍问题,使得三七产业面临一系列危机,为了克服三七的连作障碍问题,云三七集团在云南石林建立了三七的现代化仿生种植基地,采用仿生技术模拟三七的种植环境,建立了一套克服连作障碍的仿生技术。目前仿生种植基地的三七完全采用人工收获方式,采挖效率低,劳动强度大,给种植三七的企业和部门带来较大的经济负担和财产损失。虽然国内关于三七收获机械已有研究,但都是针对室外田间作业,无法满足工厂化种植收获需求。本论文针对工厂化种植三七的农艺要求,从减小整机重量、减小工作阻力、提高收获效率角度出发,对挖掘工作部件进行了优化设计,进行运动仿真分析,同杨海慧合作完成样机的制作与装配,并进行样机性能试验。本论文依托云南省重大科技计划“克服三七连作障碍体系构建”之子项目“克服三七连作障碍工程设施及机械装备研究开发”,具体研究内容如下:(1)通过对石林三七仿生种植工厂的实地调研,了解其种植农艺要求及种植土壤基本特性,为挖掘工作部件及整机的设计提供参考。(2)针对工厂化种植三七的收获条件,对挖掘工作部件进行设计,参考挖掘铲和分离筛的设计准则,通过对比不同类型的挖掘装置以及根土分离装置的优缺点,设计了振动式挖掘铲和摆动式分离筛,通过理论分析确定了其主要结构参数,得出挖掘铲长度为350mm,分离筛长为800mm,并通过仿真分析验证其各连杆长度设计合理。(3)确定了工作部件的动力选型,选用直流行星减速电机,搭配有控制器、电位器以及倒顺开关能实现正反转以及加减速,满足了试验需求。(4)对挖掘铲和分离筛进行运动分析,建立了各自的运动模型,得出了挖掘铲和分离筛相应的角位移、速度以及加速度的解析式。通过对分离筛上物料进行运动分析,找出影响其运动的参数有曲柄转速和曲柄半径,其中曲柄转速的设计必须满足127r/min≤n≤348r/min。(5)通过ANSYS静力学分析软件对单个挖掘铲和整体挖掘铲在挖掘铲作业过程中的应力应变情况进行分析。对整个挖掘工作部件进行ADAMS运动学分析,通过动画清楚直观的观察到每个工作部件的运动情况,并得到挖掘铲和分离筛的角参数变化曲线以及质心加速度曲线,并在分离筛上依次选取前后端点以及质心点,分析位移变化情况,对以上各个曲线进行分析发现,挖掘铲和分离筛运动方向相反,质心加速度方向相反,抵消部分惯性力,同时分离筛上各点的位移大小依次为前端点、质心点、后端点,保证了三七根土混合物顺利向后方输送,同理论分析相照应。(6)对所设计挖掘工作部件进行制作安装与调试,并同杨海慧合作完成整机的装配,其中工作部件安装在整机中间部位,装配有升降丝杠,能实现整体升降。对工作部件进行了空转试验,验证了其无论顺时针运动还是逆时针运动均工作顺利,无卡死现象。对挖掘铲振动挖掘以及分离筛的抖动去土效果进行了实地验证,试验结果表明采用振动式挖掘与分离方式壅土量明显减少,土壤破碎效果较好,且土壤流动性增强,有利于实现三七根土混合物的根土分离。
【图文】：

三七,图片,云南省

图 1.1 三七图片1 The picture of panax notoginse》记载“人参补气第一，三年来经过研究发现三七除有显著疗效，同时还具有、广西等地，，其中以云南省业的标志性品种，其种植云南省建设绿色经济强省展，市场需求量不断增加万亩，预计 2016 年种植面如图 1.2 所示为近年三七种七面积在全省占比却越来较以往有了较大减小，如

种植基地,三七

第一章绪论对于三七产业健康、长远发展具有非常深远的意义。目前仿生种植基地的三七完全采用人工收获方式，如图 1.5 所示。采挖效率低，劳动强度大，给种植三七的企业和部门带来很大的经济负担和财产损失。虽然国内关于三七收获机械已有研究，但都是针对室外田间作业，仿生基地三七种植农艺不同于田间，不能使用大马力拖拉机，且三七种植在平行分布的土槽中，这使得传统的田间三七收获机械无法满足工厂需求。因此，广大种植三七企业和农民迫切需要相关农业部门解决三七仿生种植工厂机械化收获问题，同时三七收获的机械化可以带动其他三七生产环节的机械化，改善三七基础种植模式，使整体管理成本得到降低，为推动云南中草药产业发展做出强有力贡献。
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S225

【参考文献】