工業(yè)大麻割曬機(jī)三維仿真設(shè)計(jì)研究

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摘要:針對(duì)當(dāng)前我國(guó)工業(yè)大麻割曬機(jī)研究現(xiàn)狀與發(fā)展需求，運(yùn)用三維軟件UG設(shè)計(jì)了一款工業(yè)大麻割曬機(jī)，包括夾持輸送機(jī)構(gòu)、切割機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、機(jī)架等。首先對(duì)星輪式撥禾機(jī)構(gòu)、往復(fù)式切割器等零部件進(jìn)行三維建模，然后根據(jù)各零部件之間的準(zhǔn)確約束進(jìn)行整機(jī)裝配，并對(duì)樣機(jī)各運(yùn)轉(zhuǎn)部件進(jìn)行了干涉檢查，仿真結(jié)果表明所設(shè)計(jì)的工業(yè)大麻割曬機(jī)符合農(nóng)藝要求，并為后續(xù)的虛擬樣機(jī)運(yùn)動(dòng)仿真、割臺(tái)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化奠定了良好的基礎(chǔ)，提高了樣機(jī)的研發(fā)速度。

關(guān)鍵詞:工業(yè)大麻;割曬機(jī);三維仿真設(shè)計(jì);UG

引言

工業(yè)大麻指四氫大麻酚含量低于0．3%的大麻，中國(guó)將工業(yè)大麻稱(chēng)為漢麻(后文中漢麻均指工業(yè)大麻)。工業(yè)大麻制成的服裝衣飾相較于棉綸和滌綸，具有抑菌除臭、吸濕排汗等多種優(yōu)勢(shì)，并且穿起來(lái)柔軟舒適，也更為環(huán)保。黑龍江省的獨(dú)特地理?xiàng)l件和氣候優(yōu)勢(shì)使之成為中國(guó)主要的工業(yè)大麻種植基地之一。

1我國(guó)漢麻割曬機(jī)研究現(xiàn)狀

隨著漢麻的需求增加，我國(guó)的種植面積也逐年增加，漢麻生產(chǎn)的機(jī)械化作業(yè)也更受關(guān)注。國(guó)內(nèi)漢麻種植與收獲要求與國(guó)外不同，成熟后的植株較國(guó)外的高，莖稈較粗，收獲后漢麻需要在田間晾曬抽絲，稱(chēng)為“漚麻”。因此進(jìn)口機(jī)械在國(guó)內(nèi)使用，適應(yīng)性較差，工作效率低，所以迫切需要研制出符合我國(guó)漢麻收獲農(nóng)藝要求的新型割曬機(jī)。

2割曬機(jī)的工作原理

本次設(shè)計(jì)的割曬機(jī)利用拖拉機(jī)的動(dòng)力進(jìn)行工作。收獲時(shí)植株在撥禾輪的引導(dǎo)和扶持作用下進(jìn)行快速切割，被切割的植株在輸送裝置的作用下沿固定方向向一側(cè)運(yùn)輸，由于植株本身的牽連作用和機(jī)器輸送過(guò)程中產(chǎn)生的慣性將被切割的植株平整地鋪放在田間進(jìn)行晾曬。

3工業(yè)大麻割曬機(jī)部件設(shè)計(jì)

割曬機(jī)主要工作部件包括撥禾輪、切割器、傳送帶、機(jī)架等組成(如圖1)。

3．1工藝參數(shù)的確定

漢麻植株一般為行距30cm、株距10cm。成熟后的漢麻工藝長(zhǎng)度約為2．3m。本機(jī)器設(shè)計(jì)割幅為1．6m，割茬高度約為0．01m，可扶持的最大高度為2．1m。

3．2動(dòng)力及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

采用動(dòng)力為50kW及以上的拖拉機(jī)，通過(guò)動(dòng)力輸出軸將拖拉機(jī)動(dòng)力傳遞到中間軸，中間軸再向機(jī)器各個(gè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行傳遞。為保證植株可以直立地鋪放在地面，機(jī)組前進(jìn)速度應(yīng)等于切割速度。動(dòng)力輸送到中間軸，通過(guò)鏈輪、鏈條帶動(dòng)主動(dòng)軸運(yùn)動(dòng)，再由主動(dòng)軸通過(guò)傳送帶帶動(dòng)從動(dòng)軸運(yùn)動(dòng)，中間軸下方通過(guò)曲柄傳動(dòng)連接著切割機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)切割器運(yùn)動(dòng)。

3．3輸送機(jī)構(gòu)

輸送機(jī)構(gòu)主要包括主動(dòng)軸、從動(dòng)軸和傳送帶。主動(dòng)軸為一長(zhǎng)軸，中間有一個(gè)鏈輪，用來(lái)接收動(dòng)力。從動(dòng)軸有兩個(gè)，通過(guò)螺栓固定在機(jī)架上。傳送帶上有撥片，其作用是帶動(dòng)撥禾輪進(jìn)行工作并將切割后的植株進(jìn)行橫向輸送。

3．4切割機(jī)構(gòu)

切割裝置由定刀片、動(dòng)刀片和曲柄連桿機(jī)構(gòu)組成。切割器為往復(fù)式切割器，定刀片固定在機(jī)架下方，并裝有護(hù)刃器。動(dòng)刀片安裝在一個(gè)凹槽里，使其實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的水平運(yùn)動(dòng)。

3．5撥禾輪

撥禾輪主要由分麻板和星輪組成。本機(jī)器采用上、下兩排撥禾輪，可以更好地扶持切割，讓被切割的植株更好的保持直立狀態(tài)。圖2為裝配后的撥禾輪。本機(jī)器采用上下兩排撥禾輪，可以更好地扶持切割，讓被切割的植株更好的保持直立狀態(tài)，兩排撥禾輪夾角為30°。兩排的星輪位于傳送帶中央，目的是配合傳送帶更好的帶動(dòng)撥禾輪工作。在撥禾輪兩側(cè)設(shè)有大分麻板，用來(lái)分割未割倒的作物，防止因大麻纏繞影響工作效率。

3．6整機(jī)三維仿真裝配

在進(jìn)行整機(jī)的裝配之前，應(yīng)將部分零、部件先行裝配。需要先行裝配的部件有撥禾輪、定刀片、主動(dòng)軸、動(dòng)刀片、曲柄連桿機(jī)構(gòu)以及傳動(dòng)箱，這樣做便于三維仿真裝配和機(jī)器使用前的安裝，裝配完成的整機(jī)如圖3所示，對(duì)樣機(jī)各運(yùn)轉(zhuǎn)部件進(jìn)行了干涉檢查，仿真結(jié)果該機(jī)符合農(nóng)藝要求。

4結(jié)論

通過(guò)UG軟件對(duì)漢麻割曬機(jī)的零、部件三維建模，然后根據(jù)各機(jī)構(gòu)之間的準(zhǔn)確約束進(jìn)行整機(jī)裝配，并對(duì)樣機(jī)各運(yùn)轉(zhuǎn)部件進(jìn)行了干涉檢查，仿真結(jié)果表明所設(shè)計(jì)的工業(yè)大麻割曬機(jī)符合農(nóng)藝要求。

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作者：王博生 胡軍 徐震 宋江 單位：黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)