基于牧草压缩特性的凸轮式压捆机设计优化研究

发布时间：2020-08-28 10:37

　　牧草是发展优质畜牧业的重要物质基础。我国具有丰富的牧草资源,但是由于草场的天然分布以及草场退化,导致牧草不能被合理高效的利用。限制牧草高效利用的最主要原因是牧草自身松散的特性,解决该问题最有效的方法就是对牧草进行压缩打捆,增大牧草体积密度。牧草压缩有一定的规律,存在“松散”和“压紧”阶段。目前市面上的压捆机大多采用曲柄滑块压缩机构,没有考虑不同阶段压缩力与速度之间的匹配关系。并且整机尺寸较大,不适合分散小户以及山地丘陵草场使用,因此本文提出一种小型凸轮式牧草压捆机,利用凸轮能够实现复杂运动的特点弥补传统压捆机的不足。本文首先分析了牧草在压缩过程中的特性,根据压缩力与密度比之间的关系,结合活塞行程确定两个阶段的分界点,再选择合适的从动件运动规律进行凸轮设计。对凸轮进行了优化改进,解决了在分界点处从动件产生的停顿,提高了压捆机的工作效率。用Pro/E软件进行了零部件的三维建模装配,对压捆机中主要受力零件做了有限元分析,并对整台压捆机进行运动模拟仿真。得出优化后凸轮机构的位移、速度曲线,与牧草压缩特性相符。试制样机并进行试验验证。通过对试验测得的压缩力和位移分析得出,凸轮式压缩装置能够实现变速压缩,减小压捆机能耗。压出草捆质量较好,密度达到中密度草捆要求。证明了凸轮式压捆机设计的可行性。
【学位单位】：内蒙古农业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S817.115
【部分图文】：

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内外研究现状草的压缩方式主要分为两种：“闭式”压缩和“开式”压缩[11]。“闭式牧草的压缩过程是在密闭容器中进行的（如图 1 所示）。牧草喂入一次缩，压缩完成后打开压缩容器取出草块。喂入压缩与取出是交替的，续，只能压缩一个草捆取出一个。压缩阻力主要由堵头的支撑力、牧摩擦力以及牧草之间相互移动、变形的阻力构成。压缩力在后期主要作用力，理论上可以接近无穷大。由于“闭式”压缩具有这样的特点研实验和理论研究。“开式”压缩（如图 2 所示）在压缩室的出口处没有喂入压缩和草捆的出料是连续进行的，其压缩阻力主要来自牧草与压擦力和牧草之间的相互作用力，随着压缩力的不断增大，当压缩力大，草块就会被向后推移出压缩室。由于“开式”压缩的连续性，其压市面上的压捆机一般多采用此种压缩方式。

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理论上可以接近无穷大。由于“闭式”压缩具有这和理论研究。“开式”压缩（如图 2 所示）在压缩室的出缩和草捆的出料是连续进行的，其压缩阻力主要来自牧草之间的相互作用力，随着压缩力的不断增大，当就会被向后推移出压缩室。由于“开式”压缩的连续的压捆机一般多采用此种压缩方式。图 1 开式压缩示意图Fig.1 Sketch of the open-type compression

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图 3 凸轮结构示意图Fig.3 Scheme of the cam mechanism的过程，压缩过程中所需压缩力力的变化而变化。采用凸轮机构。合理的凸轮设计不仅可以使整其紧凑轻便。个明显的阶段:“松散阶段”和“间的相对位移和摩擦上；在“压缩的变形阻力。其分界线约在压缩草物料直接压缩流变学研究为参(1)0γγ D

【参考文献】