新型苎麻剥麻机的设计与关键部件仿真

发布时间：2020-06-20 19:02

【摘要】：苎麻,是我国传统农作物,种植历史悠久,又称“中国草”。但近年来,由于手工成本日益增加和苎麻收剥机械化水平低下,苎麻种植面积锐减,苎麻产业面临严重的危机。国内从二十世纪70年代开始研制苎麻剥麻机,现已经研制出40多种剥麻设备,但能应用到实际生产中的不足十种,最终也由于各种原因被弃用。调研发现,现有苎麻剥麻机的问题主要表现在:工作效率低、劳动强度大、剥麻质量低等。本文在研究分析各类剥麻机特点和麻农切实需要的基础上,从苎麻自身力学性能出发,提出了一种纵向劈裂、横向提拉的剥麻方式,设计出一种提拉式苎麻剥麻机,并对核心部件进行了有限元分析,主要研究结论如下:1.测量了苎麻的基本外形尺寸,分别对苎麻茎秆、木质部、韧皮层进行了拉伸、压缩、弯曲和扭转实验,得到了各部分的本构关系和工艺性能,为提拉剥麻方式的实现和样机的设计提供了理论基础。2.完成了机架、传送机构、导向机构和压紧机构等的结构设计,绘制了各个零部件的三维模型,并完成了整机的装配,创建出提拉式苎麻剥麻机虚拟样机,从理论上证实了提拉剥麻方式的可行性。3.对劈麻组合刀具、提麻刀臂和刮骨刀等核心部件进行了试验,完成了各部件的优化设计,并用Solid Works Simulation对各部件进行了有限元分析,结果表明应力、应变、位移和安全系数皆满足设计要求。4.根据提拉剥麻方案的要求,对自动提麻刮骨系统进行了设计。完成了控制器、驱动器、变频器和光电开关等硬件的选型,并以PLC控制器为核心,根据各部件动作要求,设计出一套自动拉麻刮骨控制系统。5.加工样机,进行试验。结果表明:样机原麻生产率为12 kg/h,鲜茎出麻率为4.68%,含杂率为1.32%。
【学位授予单位】：中国林业科学研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S226.72
【图文】：

苎麻,苎麻叶

如图1-1 所示。苎麻是热带亚热带植物，在我国分布在气候温和湿润的江南地区[2]。苎麻适宜在温和多湿的环境下生长，最适宜的生长温度是摄氏 18-30°，温度低于 8°，则停止生长；低于零下 10°，便有冻死的危险[3]。图 1-1 苎麻Fig.1-1 Ramie苎麻可谓全身是宝。苎麻叶子含有丰富的维生素、蛋白质和动物所需的氨基酸，可以食用或做动物饲料[4]。福建龙岩一带至今还流传着用苎麻叶加工夹心饼和八宝包子等食品[5]。但目前，苎麻叶大都用于制作饲料，与谷物配合，蛋白质含量较高、营养丰富[6]。苎麻根内含“苎麻酸”

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图 1-9 技术路线图Fig.1-9 Technology route在对苎麻茎秆进行力学性质测试的基础上，查阅资料、进行需求分析后进行各部分设计，经理论验证和有限元分析，最终完成图纸并试制样机。1.5 小结本章节指出了苎麻作为我国特色作物巨大的商业价值，分析了苎麻产业落后萧条的主要原因，回顾了苎麻剥麻设备的发展历程，概括了各类型苎麻剥麻机工作原理、剥麻效率、推广情况等，总结相关类剥麻机的优缺点，从而提出设计一种机械化程度高、剥麻效率高、安全可靠的高效剥麻机。主要研究内容包括，苎麻物理性质分析；核心部件设计；有限元分析和运动学仿真；现场试验，并根据研究内容制定了技术路线。

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