烟草夹持式智能打顶机的研制与试验

发布时间：2020-03-31 23:22

【摘要】：烟草种植业是我国农业产业的重要组成部分,与国民经济,尤其是农业经济的发展有着紧密的联系。随着烟草种植业的不断发展,机械化作业成为高效节本的有效途径。近年来,我国研制了众多的烟草田间管理机械,但大部分机械作业功能单一、可靠性差、作业水平低;绝大多数烟田仍采用传统的人工打顶,其效率低、成本高且操作繁琐;打顶后的烟株还需进行抑芽作业,人工操作不仅效率低还易造成药物中毒。因此,发展代替人工的自动化、智能化联合作业机械是烟草生产的必然选择。为解决国内外现有打顶机固定高度打顶带来的问题,设计了一种能够根据烟草高度进行实时调节的夹持式智能打顶机,能够同时完成烟花的定位、收拢、夹持、切割、割刀的消毒、抑芽剂的喷施和烟花的输送和收集等联合作业。本研究主要开展了以下研究工作:(1)打顶时期的烟草茎秆力学特性研究。通过烟草茎秆的切削试验,确定了烟草茎秆直径大小与最大切割力的关系,并进行切割力的计算;根据弯曲试验得到试验力与位移的关系,计算烟草茎秆的弯剪模量。茎秆力学特性的研究可以为打顶机割刀设计提供参考依据,有利于提高机器的工作效率,也有利于烟草茎秆的综合利用。(2)打顶机整机结构设计和零部件选型。根据国内外烟草打顶机械的研究现状及发展趋势,并结合烟草打顶的农艺要求和生产状况,进行整机结构设计。打顶机整机采用高地隙通用底盘和蓄电池作为动力源,重点对烟草高度检测系统、夹持式打顶机构、升降机构、割刀消毒和抑芽剂喷施系统、烟花输送收集装置等进行设计和零部件选型。(3)打顶机关键部件的有限元分析及运动学仿真。利用ANSYS Workbench对升降机构链轮、夹持打顶机构和升降平台机架进行有限元强度校核,结果表明:各部件的位移变形量较小,所受最大应力均小于材料的屈服强度,满足设计要求;利用ADAMS对割刀进行运动学仿真,分析打顶作业时割刀上切割点的位移和速度随时间的变化情况,仿真结果表明当割刀转速为1000 r/min时,满足切割要求。(4)样机试制和田间试验。在理论分析和仿真模拟的基础上完成整机结构设计,绘制二维图纸,进行样机加工和田间试验。田间试验表明:该机打顶效率大于95%,对烟叶的损伤率小于5%,能够满足烟草的精确打顶要求,同时可完成抑芽剂的定量喷施,实现了烟草打顶的精确化和智能化。
【图文】：

打顶,喷施,烟草,割刀

图 1-1 人工打顶和抑芽剂喷施Fig.1-1 Manual topping and spraying of suckercides2009 年，马利强等研制了一种打顶消毒联合作业装置（图 1-2），该装置挂载在式行走机构上，通过高度调节挂载部件来调节打顶高度，工作时由电动机带动钩形旋转切割，同时喷头对烟草伤口进行消毒，切下的烟花进入卸料口，排送到空地上（强等，2010）。2010 年，耿爱军等研制了 3YD-3 型烟草打顶机（图 1-3），该打顶机采用割刀绕轴旋转且割刀切削切线方向与打顶机前进方向相同的切割方式，能够同时完成烟草、抑芽剂喷施和割刀消毒联合作业，该机可通过一系列红外光电开关组成的高度检统，检测烟草高度，实现了烟草高度的精确检测、准确打顶和对靶施药（耿爱军10；马敏等，2011）。

联合作业,打顶,烟草

图 1-1 人工打顶和抑芽剂喷施Fig.1-1 Manual topping and spraying of suckercides2009 年，马利强等研制了一种打顶消毒联合作业装置（图 1-2），该装置挂载行走机构上，，通过高度调节挂载部件来调节打顶高度，工作时由电动机带动钩转切割，同时喷头对烟草伤口进行消毒，切下的烟花进入卸料口，排送到空地等，2010）。2010 年，耿爱军等研制了 3YD-3 型烟草打顶机（图 1-3），该打顶机采用割刀旋转且割刀切削切线方向与打顶机前进方向相同的切割方式，能够同时完成烟抑芽剂喷施和割刀消毒联合作业，该机可通过一系列红外光电开关组成的高度，检测烟草高度，实现了烟草高度的精确检测、准确打顶和对靶施药（耿爱军；马敏等，2011）。
【学位授予单位】：山东农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S224.9

【参考文献】