对辊式红花采收机的设计与研究

发布时间：2020-09-10 20:02

　　 随着新疆红花种植面积的不断增大,采摘时节劳动力不足,人工采摘成本高的短板日益凸显,机械化采收红花势在必行。机械采收红花的难点:无统一种植模式,传统红花种植区域分布在平原、丘陵、盆地地貌;在生物特性上,红花果球高度不一,果枝错综不齐。在要求机器较好野外适应能力和操作灵活性的同时,还需保证低掉落率,高采净率和高效率、低损伤率。本课题研制的对辊式红花采收机,利用胶辊的弹性,保证花丝的低损伤率,胶辊通过摩擦连续性运转,保证工作的高效率和高采净率,采收机的配置风送系统使得花丝掉落率降低。通过对红花的生物特性研究与力学特性分析,为整机具体参数设计提供输入参考值。对花丝的基本物理特征进行试验,测得花丝长度值、花丝直径值分布在12.3mm~24.5mm、17.5mm~25.1mm,得到花丝密度变化规律,最大密度为第四天开放密度2.41g/ml;对不同开放天数花丝含水率进行测量,得到含水率变化规律。对花丝与胶辊间摩擦系数进行研究,得出摩擦角随开放天数的变化规律和橡胶的抗湿滑性能影响规律。测量分析得到花丝与果球间的拉拔力与位置、直径、含水率之间的影响关系。确定了整体设计方案,在三维建模软件中建立了红花采收机的整体布置方案;基于轻量化设计理念对采摘头的结构进行了设计,提出了嵌件式轴承座的方式;通过对锥齿轮的校核,证明了设计的理论可行性;根据红花采收机的实际工作情况对离合器进行了理论分析,并对其预紧弹簧进行了设计与校核;对离心式鼓风机进行了设计,并根据实际中红花采收机出现碎花的现象,进行了改进设计。通过理论分析,建立胶辊工作时的力学模型,推导出当花丝接触载荷和过盈接触载荷成一确定线性关系时,胶辊无反弹位移,通过ABAQUS对装配过盈量的静力学仿真分析,最终通过确定装配时最小过盈量0.5mm;依据所施加工作载荷工作面所产生的回弹位移量为0,确定最大过盈量1.5mm。通过实际田间试验所得结果与设计分析一致,同时仿真结果与力学模型相基本吻合。通过对采摘装置的内部流场进行分析,设花丝采摘过程为射流,采用DPM模型模拟花丝颗粒轨迹,仿真结果表明,采摘手柄的内部流场中花丝轨迹凌乱,并从采摘口弹出,为减少涡流区域,在采摘头的端侧增加了导流口,改进后的仿真结果表明,花丝的轨迹一致,顺畅进入收集通道。
【学位单位】：石河子大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：S225

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本文编号：2816256