【蘋果苗木收割裝置問題研究3600字（論文）】

蘋果苗木收割裝置設(shè)計(jì)TOC\o"1-3"\h\u20703第1章引言 第1章引言我國是一個人口大國，人口數(shù)量眾多，同時我國又是一個人農(nóng)業(yè)大國，，對糧食作物和經(jīng)濟(jì)作物等需求巨大，隨著人們的生活水平的提高，對水果的需求量也提高了。其中，蘋果是我國重要的經(jīng)濟(jì)作物，在我國有很大的種植面積，并且處于持續(xù)上升趨勢，蘋果的種植離不開苗圃的培育，然而現(xiàn)在的苗圃大多還是人工培育，工作效率低，需要機(jī)械化的發(fā)展，逐漸實(shí)現(xiàn)智能化作業(yè)。本設(shè)計(jì)任務(wù)來源于蘋果產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系的科研項(xiàng)目，其中本課題內(nèi)容是對蘋果苗木收割裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)的技術(shù)要求可參見表1-1。表1-1苗木收割裝置設(shè)計(jì)技術(shù)要求項(xiàng)目技術(shù)指標(biāo)項(xiàng)目技術(shù)指標(biāo)配套拖拉機(jī)動力（馬力）40-60作業(yè)行數(shù)（行）1行距（mm）650苗距（mm）10-100拖拉機(jī)后軸轉(zhuǎn)速（r/min）540作業(yè)速度(km/h)1.5～2.5第2章總體方案設(shè)計(jì)2.1苗木收割裝置布局及工作原理蘋果苗木收割裝置系統(tǒng)與高地隙苗圃作業(yè)拖拉機(jī)匹配作業(yè)，采用鋸片式切割器切割，并在切割過程中完成夾持和傳送，排列整齊，便于二次撿拾收獲[9]。該裝置采用液壓為動力。其主要有牽引架、地輪、切割鋸片、扶禾器、傳送皮帶、張緊器、液壓馬達(dá)、機(jī)架、傳動系統(tǒng)等9部分。苗木收割裝置整體排列結(jié)構(gòu)組成如圖2-1所示。1、傳送皮帶2、傳動系統(tǒng)3、牽引架4、地輪5、切割鋸片6、扶禾器7、張緊器8、懸掛架9、液壓馬達(dá)圖2-1蘋果苗木收割裝置排布結(jié)構(gòu)組成工作時，蘋果苗木收割裝置在拖拉機(jī)的牽引下向前行進(jìn)，扶禾器將蘋果苗歸攏到傳送帶入口處，傳送帶夾持住蘋果苗后，底部的切割鋸片可將蘋果苗莖稈底部切斷，并被傳送帶輸送到后方，蘋果苗到輸送帶尾部后會落下，等待二次撿拾。苗木收割裝置由液壓馬達(dá)驅(qū)動，液壓動力來自于拖拉機(jī)。地輪可調(diào)節(jié)機(jī)架高度，以調(diào)節(jié)鋸片的高度和蘋果苗的留茬高度。傳送帶可防止蘋果苗堆積，又起到夾持作用，便于切割。2.2懸掛參數(shù)確定和機(jī)架總體設(shè)計(jì)通過測量高地隙苗圃作業(yè)拖拉機(jī)的尺寸，獲得了其懸掛點(diǎn)的間距，可調(diào)高度等參數(shù)，且符合農(nóng)用拖拉機(jī)GB/T1593.1-1996等規(guī)定，懸掛架可上下調(diào)整，為適應(yīng)懸掛架，對蘋果苗木收割裝置的懸掛架進(jìn)行了合理的設(shè)計(jì)與參數(shù)確定。懸掛點(diǎn)的模型與參數(shù)見圖2-2。（a）懸掛架三維示意圖(b)下懸掛點(diǎn)間距圖2-2懸掛點(diǎn)模型參數(shù)第3章工作部件詳細(xì)設(shè)計(jì)3.1切割鋸片的設(shè)計(jì)3.1.1切割鋸片的類型選擇苗木收割裝置的切割裝置有甩刀式、鋸片式、往復(fù)切割器式[9]、為滿足蘋果苗木的農(nóng)藝要求，不僅要切斷苗木，還要保證切割后的苗木的切割面要平，切割時不能把苗木損害，防止苗木嫁接后死亡[3]，本機(jī)器采用鋸片式切割，通過高速旋轉(zhuǎn)將苗木切割下來。鋸片的角速度為ω，機(jī)具的前進(jìn)速度為V，鋸片以擺線的軌跡運(yùn)動[4]。如圖3-1所示。圖3-1切割器運(yùn)動簡圖圓盤鋸片繞原點(diǎn)旋轉(zhuǎn)切割，且向χ方向前進(jìn)，齒尖邊緣c點(diǎn)的運(yùn)動方程如下：QUOTEQUOTE（3-1）上式中：R為圓盤鋸片的半徑（mm）；ω為圓盤鋸片的角速度（rad/s）；V為機(jī)具向前的行進(jìn)速度(m/s)；xc齒尖邊緣c在x方向的位移（m）；yc為齒尖邊緣c點(diǎn)在y方向上的位移（m）。3.1.2切割鋸片的參數(shù)設(shè)計(jì)切割裝置的鋸片的選用要保證能在苗圃作業(yè)，適應(yīng)苗圃作業(yè)的特性，通過鋸片的高速旋轉(zhuǎn)將蘋果苗木切斷。高速旋轉(zhuǎn)的鋸片切割苗木時會產(chǎn)生切割阻力，切割阻力的大小影響鋸片的轉(zhuǎn)速大小，且影響切割鋸片的振動頻率，彎折變形等作業(yè)性能。農(nóng)藝要求，不僅要切斷苗木，還要保證切割后的苗木的切割面要平，切割時不能把苗木損害，防止苗木嫁接后死亡[3]；農(nóng)機(jī)上要求制造成本低、質(zhì)量好、使用壽命高等[4]。切割鋸片與地面平行，且保持距離地面的高度差為10mm，切割受力原理圖如圖3-2所示。苗木作用在切割鋸片刃面壓力的反作用力為：（3-2）1.刀具2.苗木圖3-2切割受力原理圖式（3-2）中：-被擠壓莖稈層對割刀的反作用力；Rd-割刀刃面對莖稈層壓力的反作用力。割刀刃面的摩擦力：（3-3）摩擦力的垂直投影：（3-4）為實(shí)現(xiàn)切割，刀刃的壓力P必須滿足下列條件：（3-5）式中：-被切材料對刀刃的反作用力，即。式中：-刀刃厚度；-刀刃長度；-材料的壓應(yīng)力。式（3-5）是鋸片切割苗木的力學(xué)臨界條件，而切割力的大小由鋸片扭矩控制，如果式中的鋸片扭矩達(dá)不到要求，就不能完成切割苗木的作業(yè)要求，甚至出現(xiàn)苗木纏繞鋸片的現(xiàn)象，嚴(yán)重?fù)p傷鋸片與收割裝置其他部分，減少壽命；如果鋸片切割的扭矩太大，雖然能切斷苗木，但是高速旋轉(zhuǎn)也會降低鋸片的壽命，且需要高性能的鋸片，這樣會增加成本[4-7]。3.2傳送系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.2.1傳送系統(tǒng)的功能傳送系統(tǒng)主要有首輪、張緊器、皮帶、滾輪、尾輪、彈簧、固定圓套、調(diào)位裝置等部件組成。液壓馬達(dá)提供動力，通過滾子鏈、變速箱和萬向節(jié)為皮帶尾輪提供轉(zhuǎn)速，帶動皮帶轉(zhuǎn)動，從而達(dá)到運(yùn)輸苗木的作用。其結(jié)構(gòu)如圖3-3所示。夾持傳送裝置使用的皮帶參數(shù)為寬90mm，厚5mm。皮帶可用于在前方的作用是夾持固定，便于切割鋸片工作，增加切割扭矩，苗木切斷后，皮帶會夾持著苗木向后運(yùn)輸，傳送到尾部落地，排列整齊，便于二次撿拾收獲。張緊裝置可調(diào)節(jié)皮帶的松緊度，如果皮帶打滑可將調(diào)節(jié)張緊裝置使皮帶變緊。調(diào)位裝置、固定圓套、彈簧等可調(diào)節(jié)滾輪的位置，可用來調(diào)整皮帶的松緊度，也可在苗木的傳送的過程中讓傳送系統(tǒng)有彈性，避免皮帶夾的過緊或過松。1.首輪2.張緊器3.皮帶4.滾輪5.尾輪6.彈簧7.固定套管8.調(diào)位裝置圖3-3傳送系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成3.2.2傳送系統(tǒng)的設(shè)計(jì)皮帶運(yùn)動的線速度要保證切割過程中與拖拉機(jī)裝置的前進(jìn)速度大小一致且方向相同，這樣可以保持切割后的苗木始終保持豎直狀態(tài)，這樣能使作業(yè)性能更佳。以下是皮帶的轉(zhuǎn)速計(jì)算。皮帶轉(zhuǎn)速：（3-6）式中：-液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速（r·min-1）。求得：=167r/min。3.3傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)傳動裝置主要由液壓馬達(dá)、V帶輪、滾子鏈、變速器、萬向節(jié)、V輪，錐齒輪組成。其結(jié)構(gòu)如圖3-4所示。1.液壓馬達(dá)2.v帶輪3.滾子鏈4.變速器5.萬向節(jié)6.v帶7.錐齒輪圖3-4傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成三維模型傳動裝置的設(shè)計(jì)要保證傳動比，且要符合動力需求，又要結(jié)構(gòu)不能太復(fù)雜，成本不能太高。傳動裝置和切割裝置的主要動力都來自于液壓馬達(dá)，液壓馬達(dá)的動力由高地隙拖拉機(jī)提供，拖拉機(jī)行進(jìn)過程中，苗木收割裝置開始工作，皮帶傳送部分的傳動液壓馬達(dá)開始旋轉(zhuǎn)，通過V帶和滾子鏈的傳動，連接到傳功軸，轉(zhuǎn)動軸連接著變速器和萬向節(jié)，萬向節(jié)調(diào)整方向后把動力傳給尾輪，最終帶動皮帶的轉(zhuǎn)動。兩側(cè)的皮帶中間都向后轉(zhuǎn)動，以便于帶動苗木向后。切割部分的傳動液壓馬達(dá)旋轉(zhuǎn)后，通過一組直齒齒輪把動力傳動給小皮帶輪，再通過V帶帶動大皮帶輪的轉(zhuǎn)動，鋸片連接軸連接大皮帶輪和鋸片，最后帶動鋸片的轉(zhuǎn)動。夾持傳送部分傳動系統(tǒng)采用V帶傳動以及鏈傳動，齒數(shù)Z1=12，Z2=38，滾子鏈中心距a1=110mm，鏈節(jié)距p=12mm；V帶中心距a2=320mm，主動輪直徑為60mm，從動輪直徑為160mm。V帶傳動的傳動比為：（3-7）式中：-皮帶輪直徑（mm）滾子鏈傳動比為：（3-8）夾持傳送部分的總傳動比為：（3-9）求得：切割鋸片部分V帶中心距a3=322mm,動輪直徑為186mm，從動輪直徑為256mm。主動齒數(shù)Z3=10，從動齒輪齒數(shù)為Z4=16。V帶傳動傳動比：（3-10）齒輪副的傳動比:（3-11）切割鋸片部分的傳動裝置的總傳動比：（3-12）求得：3.4扶禾器的設(shè)計(jì)由于壓條圃中蘋果苗木枝葉繁茂，分枝多，需用扶禾器將苗木歸攏，以便于輸送到傳送帶里。本設(shè)計(jì)扶禾器結(jié)構(gòu)簡單，使用鋼筋焊接即可達(dá)到扶禾的目的，且有上下兩組，上面扶禾器主要目的式歸攏，便于傳送，下方扶禾器的功能主要是便于切割。3.5限深輪的設(shè)計(jì)限深輪應(yīng)該結(jié)構(gòu)簡單實(shí)用，應(yīng)能夠滿足承重的要求，且能在苗圃地中行走。限深的輪圈為扁鋼Q235，與幅板和套筒焊接。通過連接件焊接到高度調(diào)節(jié)的套管上，套管內(nèi)有螺紋桿和螺母，通過旋轉(zhuǎn)手柄，可實(shí)現(xiàn)高度的調(diào)節(jié)，從而調(diào)整機(jī)架高度和鋸片的離地高度，實(shí)現(xiàn)不同苗木的留茬高度要求。限深輪的結(jié)構(gòu)如圖3-5所示。1.外管2.封蓋3.手柄4.銷5輪圈6.套管7.連接件8.內(nèi)管9.螺紋桿圖3-5限深輪結(jié)構(gòu)組成及主要尺寸第4章設(shè)計(jì)總結(jié)通過此次對蘋果苗木收割裝置的設(shè)計(jì)，我查閱文獻(xiàn)，制定設(shè)計(jì)方案，調(diào)研苗圃，測繪機(jī)具，繪制模型與圖紙，設(shè)計(jì)計(jì)算部件參數(shù)，了解國內(nèi)外苗木收割裝置與類似的平茬收割裝置的現(xiàn)狀與設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，參考現(xiàn)有的機(jī)械和發(fā)現(xiàn)缺少的機(jī)械，設(shè)計(jì)了使用于壓條圃的、能與高地隙拖拉機(jī)配套的蘋果苗木收割裝置，滿足農(nóng)機(jī)和農(nóng)藝要求，符合設(shè)計(jì)要求和生產(chǎn)需求。參考文獻(xiàn)[1]葉玉駒,焦永和,張彤.機(jī)械制圖手冊[M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