彈齒滾筒式棉桃采摘裝置的設計研究.pdf

1、棉花是我國重要的經濟作物和戰(zhàn)略物資，在國民經濟和社會發(fā)展中占有重要地位。新疆作為我國主要三大棉花產區(qū)之一，已成為我國最大的國家級商品棉基地和最重要的優(yōu)質棉產區(qū)。但是，由于成本的原因，未能吐絮的棉桃大多廢棄不收，尤其是棉花機械化采收后廢棄的棉桃浪費十分嚴重。本文在分析棉桃收獲機械國內外研究現(xiàn)狀的情況下，借鑒國外成熟機型，根據(jù)新疆的棉花種植特點，設計了彈齒滾筒式棉桃采摘裝置，并對采摘裝置進行運動學和動力學仿真分析，優(yōu)化結構，通過采摘試驗，得

2、到采摘裝置的結構參數(shù)和運動參數(shù)的最優(yōu)組合。主要研究內容如下：
　?。?）對棉桃的物理機械特性進行測定。
　　實地測量了棉花的種植模式以及棉桃的形狀、直徑、質量、含水率等特性；通過電子萬能試驗機測得棉桃果柄與莖稈的連接力以及棉桃與果柄的連接力；通過試驗測得棉桃的碰撞恢復系數(shù)、靜摩擦系數(shù)、滾動摩擦系數(shù)、棉桃的彈性模量等參數(shù)。
　?。?）對采摘裝置的采摘原理和運動過程進行了分析，得到彈齒端點運動的軌跡方程；針對棉桃采摘裝置工

3、作狀態(tài)和非工作狀態(tài)兩種情況進行了受力分析，為后文采摘裝置的仿真分析提供力學基礎；依據(jù)第二章得到測量數(shù)據(jù)，對采摘裝置的關鍵部件如機架、滾筒、彈齒、過橋、液壓缸、傳動系統(tǒng)進行結構設計。
　?。?）通過Adams運動學仿真軟件模擬了彈齒與棉桃采摘碰撞過程，得出隨著滾筒轉速增大，碰撞力隨之增大，并得出滾筒轉速的合理范圍在150r/min-230r/min；通過ANSYS有限元分析軟件分析了采摘裝置在彎曲工況下機架最大應力為52.11MPa

4、，最大位移值為0.998mm，在極限扭轉工況下機架最大應力為102.5MPa，最大形變量為3.14mm，皆滿足設計要求；分析采摘時彈齒的最大應力??105 Mpa，最大位移為1.58mm，滿足設計要求；通過EDEM離散元仿真軟件的仿真分析，得到了采摘過程中任意一顆棉桃的運動軌跡及運動過程中的速度大小變化，并根據(jù)棉桃的運動軌跡優(yōu)化護板。
　?。?）通過單因素試驗確定了棉桃采摘裝置的較優(yōu)參數(shù)，并通過正交試驗的極差分析和方差分析得到采摘