滩涂互花米草自动收割设备设计及仿真研究

发布时间：2020-09-02 17:05

　　互花米草是生长在潮间带的一种米草类高秆植物,其过强的繁殖能力造成沿海滩涂生物量蔓延和生物群落结构改变,严重影响滩涂生态平衡。目前治理互花米草措施主要有物理、化学和生物技术等,但存在控制效果不佳、产生环境二次污染和生态破坏等问题,因此高效、环保型互花米草治理技术及装备的研究势在必行。针对上述问题,本文采用机械法治理互花米草,设计完成了一种滩涂互花米草自动收割机,并对其关键部件进行了仿真研究。根据互花米草的生物学特性和滩涂作业环境,提出一种集收割、夹送式一体化的互花米草自动收割设备总体方案,设计了割幅为900 mm的回转式矩形割刀收割机构、夹送高度为1282 mm的双排拨指链条与导向板结合的夹持输送机构和接地长度为750 mm的橡胶履带行走机构以及支架等。同时对刀轴等各传动部件进行了设计与校核。基于SolidWorks软件分别对收割机构、夹持输送机构和行走机构以及收割设备整体进行了三维实体建模,对各机构进行了优化,使用Simulation模块对矩形割刀、刀轴和支架进行了静力学分析,结果显示,矩形割刀、刀轴和支架受到的最大应力分别为2.842 MPa、2.244 MPa和1.443 MPa,均远小于各部件的屈服极限,作业强度足够。利用ADAMS软件对收割机构进行了运动学仿真分析,研究了不同转速和前进速度条件下割刀marker点的位移、速度和加速度,结果表明,刀盘转速较高时,运行比较平稳,当前进速度为5 km/h,转速为600 r/min时,刀盘运行状态最好,即前进速度与转速配比最佳;前进速度为2 km/h时,适合在凹凸程度较大的滩涂收割作业;前进速度为9 km/h时,适合滩涂快速行进。本文通过对滩涂互花米草自动收割设备总体技术方案论证、结构设计和收割机构仿真研究,确定了互花米草自动收割设备的合理结构,并对割刀前进速度和刀盘转速进行了匹配。研究结果为滩涂互花米草自动收割技术的深入研究和应用提供了参考。
【学位单位】：大连海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S22
【部分图文】：

芦苇,割茬,割台,铺放

图 1-1 SEIGA 4x4 芦苇收割机图 1-2 REEDA 芦苇收割机Fig.1-1 SEIGA4x4 Reed harvesting machine Fig.1-2 REEDAReed harvesting machine图 1-3 ROOSMARIETDEKKERS 芦苇收割机图 1-4 4WS2000 芦苇收割机割台Fig.1-3 ROOSMARIETDEKKERS Reedharvesting machineFig.1-4 Cutting platform of 4WS2000 Reedharvesting machine20 世纪 70 年代，我国芦苇收割技术进入机械化阶段。1996 年张耕夫[29]研制出的芦苇收割机，割茬 2cm、无漏割且重割率低，割后芦苇铺放整齐，实现了芦苇收割机械化；张

芦苇,割茬,割台,铺放

割台,芦苇,背负式,切割区

图 1-3 ROOSMARIETDEKKERS 芦苇收割机图 1-4 4WS2000 芦苇收割机割台Fig.1-3 ROOSMARIETDEKKERS Reedharvesting machineFig.1-4 Cutting platform of 4WS2000 Reedharvesting machine20 世纪 70 年代，我国芦苇收割技术进入机械化阶段。1996 年张耕夫[29]研制出的芦苇收割机，割茬 2cm、无漏割且重割率低，割后芦苇铺放整齐，实现了芦苇收割机械化；张伟等[30]研制的芦苇收割机，采用双动力割台和双曲柄割刀驱动结构，工作运行平稳，振动和冲击较小，可靠性较高；马庆勇[31]设计了一种往复式芦苇收割机割台（如图 1-4 所示），收割机前进时先由分苇器将芦苇分为切割区和待切割区，扶苇器将正常生长、稍有前倾、略有倒伏以及与割台接触的芦苇扶正，然后送入割台切割，切割后的芦苇由输送链将芦苇从割台一侧输出；伍丽[32]研发的芦苇收割机，采用螺旋搅龙将芦苇扶正送入割台切割，同时采用液压传动与无级变速，配以橡胶履带，通过性能好且转向灵活；苏孝敏、季天华开发了履带式滩涂芦苇收割机，证明了该机的科学性[33]。目前我国主要有主要背负式、手扶式、牵引式和自走式芦苇收割机。其中，背负式体积小，质量轻，但工作效率低，收割成本高，收割后的芦苇乱序排放，不便于收集；手扶式收割效率高于背负式，但耗油量较大，行走机构比较低，底盘容易受到破坏；牵引式收割机结构简单，易于操作，作业范围广，但由于机构重心不均匀导致割台受到较大弯矩，影响正常收割，而且收割后的芦苇受空间

【参考文献】