大蒜切须技术研究及机构优化设计

发布时间：2020-11-04 01:12

　　 我国大蒜种植历史悠久,面积和总产量均居世界首位。但其生产机械化发展滞后,尤其是收获作业,主要依赖人工和半机械化完成。收获过程中,刚从泥土中拔出的蒜须会夹带潮湿的泥土,如不切除根须,收获后晾晒的过场中易造成蒜头底部霉变,影响新鲜蒜头的贮藏和销售,且在运输过程中会浪费一定的储运空间,提高运输成本。目前大蒜切须主要依靠人工完成,因此研究大蒜联合收获自动切须技术具有重要的现实意义。主要研究内容与研究结果简要如下:(1)以切须机构如何适应大小不同的蒜头为目的,提出对大蒜体仿形、配置回转式切须刀的研究思路。并设计由主夹持链输送装置、排序-对齐装置、机架等组成的试验装置主体,配置整体传动系统。(2)以主产区的典型大蒜品种为研究对象,开展大蒜外形特征统计分析,以统计数据为依据设计带有仿形弧面的大蒜体仿形轮;仿形轮在切须过程中与大蒜接触并发生相对运动,导引蒜须束进入切须通道之中;为比较仿形效果,制作了内沿直径分别是42mm、106mm的两种仿形轮;切须通道中配置高速回转的切须刀,在剪切力作用下使蒜头与根须分离。(3)仿形轮与独立驱动的回转式切须刀安装在浮动架上,共同构成了浮动式切须装置。浮动架可拆卸,便于后续试验中更换仿形轮、切须刀及其他零件。浮动切须装置整体结构设计建立在蒜头压力试验和机构受力分析基础之上,悬挂弹簧拉力取值合适,不会压伤蒜头体。对蒜头体与仿形轮接触过程进行理论分析,得到以有效切须长度lg为核心变量的有效切须次数计算方程,确定电机转速不应低于200r/min,推导出满足切须要求的最低切割线速度为10.5m/s。(4)针对前期试验中一部分蒜须因结构原因不能准确进入切须通道中的问题,设计了蒜体导板部件,并以平面抛物线轨迹模型分析导引的最佳效果,确定蒜体导板部件结构参数。整个试验装置依次实现了大蒜上茎面水平高度对齐、蒜体横向位置导引以及蒜头空间姿态调整,保证蒜须能够进入切须通道,完成大蒜与根须分离。(5)利用三维设计软件UG对试验装置主体和浮动切须装置等装备进行了虚拟样机设计,检查装配中的干涉问题,在优化设计后进行试验样机制作。(6)以切须合格率、切伤率为指标,进行切须试验装置作业参数优化。通过单因素试验确定了影响切须质量指标的4个显著因素:切须刀转速nf、主夹持链输送速度vz、仿形工作部件形式和顶隙hd*。以切须合格率和切伤率作为评价指标,对上述4个因素进行正交试验;利用加权评分法进行综合分析,确定了影响因素的主次关系和显著性。得到了切须试验装置的最佳作业参数组合:切须刀切割线速度12.3m/s、夹持链输送速度0.8m/s、防护栅钢丝直径2mm、顶隙15mm。优化后的切须合格率88.3%,切伤率2.3%,联合收获理论切须效率6个/s。
【学位单位】：中国农业科学院
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：S225.92
【部分图文】：

表 5.18 金属丝切刀的指标测量值Tab.5.18 The influence of metal wire cutter金属丝直径Φ/mm切须合格率Q1/%切伤率Q2/%0.8 35.0 5.20.8 31.7 4.60.8 38.3 6.3得到此种结果的原因是金属丝的张紧力不足，没有完全绷紧，在工作时只定的切须能力，此项设计仅作为对切须方式的探索性研究 形式评价指标对比研究种切须方式进行单因素试验，从试验中得到各种切须方式主要参数变化时横向对比可以看到，在相同工作条件下仿形轮-回转式切须刀配合作业 式能够满足设计要求，各有优势；金属丝切须刀设计未能到达要求，仅作索 图 5.7 所示为对不同形式指标对比情况，其中仿形轮-回转式切须刀转直径 Dh=94mm 试验，防护栅-回转式切须刀配合指标来自较优的钢丝直仿形轮方式 护刀弹簧方式 金属丝切刀方式

表 5.18 金属丝切刀的指标测量值Tab.5.18 The influence of metal wire cutter金属丝直径Φ/mm切须合格率Q1/%切伤率Q2/%0.8 35.0 5.20.8 31.7 4.60.8 38.3 6.3得到此种结果的原因是金属丝的张紧力不足，没有完全绷紧，在工作时只定的切须能力，此项设计仅作为对切须方式的探索性研究 形式评价指标对比研究种切须方式进行单因素试验，从试验中得到各种切须方式主要参数变化时横向对比可以看到，在相同工作条件下仿形轮-回转式切须刀配合作业 式能够满足设计要求，各有优势；金属丝切须刀设计未能到达要求，仅作索 图 5.7 所示为对不同形式指标对比情况，其中仿形轮-回转式切须刀转直径 Dh=94mm 试验，防护栅-回转式切须刀配合指标来自较优的钢丝直仿形轮方式 护刀弹簧方式 金属丝切刀方式
【参考文献】

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本文编号：2869374