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烟草移栽机移栽机械装置的设计方案

人气: | 发布日期:2014-05-22 21:58:16

  目前,我国常年种植烟叶的面积在100万hm 左右,主要分布在云南、贵州、四川、河南、山东、陕西以及东北地区,其生产过程的整地?#26041;凇?#32946;苗?#26041;凇?#26893;保?#26041;?#20197;及烘烤?#26041;?#24050;实现机械化或现代化,而劳动强度比较大的移栽?#26041;?#21644;采摘?#26041;?#20173;然沿袭着传统工艺,特别是移栽?#26041;?#30340;传统工艺不能与现代化的烟草漂浮育苗相衔接,?#29616;?#24433;响着烟草种植的高效、高质与高产。另外,传统的烟草栽培工艺费工费时、劳动效?#23454;?平均3人1天移栽0.067hm ),使烟草种植户?#23721;?#25215;受。要实现烟草种植规模化,必须实现种植机械化。为此,在吸收国内外移栽机优点的基础上,结合我国烟草种植区域的特点和现代种植农艺要求,通过分析计算,仿真建模设计出了一种适合我国烟草种植的移栽机构。

  1 移栽装置的结构设计与原理

  1.1 移栽装置的原理

  目前,烟苗移栽的过程?#21069;?#37319;用漂浮育苗长成的幼苗,通过人工挖坑浇水栽植到事?#26085;?#29702;好的田间烟垄上。要想高效实现这一农艺过程就离不开移栽机械化,在吊篮式移栽机构中,要想实现可靠的移栽,栽植器在随驱动盘转动的过程中应该始终处于铅垂状态,待栽植器人土时由打开机构打开实现移栽;也就是说栽植器在随驱动盘做公转的同时还要自传,自传到一定位置便自行打开。实现栽植器基本功能设计,是在充分考虑结构尺寸和移栽株距的情况下设计左右两个回转盘,由牵引动力驱动其回转;在左右回转驱动盘之间均匀设置3个接苗桶及栽植器,由驱动盘带动栽植器转动;在右驱动盘的外侧设置一个偏心转盘,偏心转盘通过3个连杆分别与载植器支撑轴通过键相连,从而保证栽植器在旋转工作过程中始终处于铅垂状态;在栽植器左右两侧驱动盘上设置有位置可调的端面打开凸轮,在栽植器人土后,使其打开。工作?#20445;?#28895;苗投到接苗桶中,待接苗桶和栽植器转动到最下点,在扎入形成坑穴的?#26519;小?#21516;?#20445;?#26685;植器在打开机构的作用下被迫打开,接苗桶?#26800;?#28895;苗在重力的作用下掉人坑穴中,完成移栽。

  在烟苗的栽植过程中,烟苗栽后的直立度直接影响着烟苗栽后的发育和生长,因此必须设计一套合理机构和结构尺寸,来保证移栽质量,保证接苗桶和栽植器转动过程中始终处于铅垂状态。栽植器入土时的绝对速?#20219;?#38646;,即零速栽植原理。这套机构就是合理设计的旋转机构、凸轮机构以及四边形机构的有力组合。该机构的结构尺寸可通过零速原理进行计算。栽植器的运动轨迹如图1所示。

  两驱动盘通过键固定在驱动转轴上;驱动转轴的一端通过轴承支座固定在机架上,另一端通过轴承固定在偏心支架上;偏心支架的另一端通过轴承安装有偏心转盘;接苗桶两端固定有支撑轴,鸭嘴通过鸭嘴销轴固定在接苗桶上。栽植器通过固定在接苗桶两端的支撑轴及轴承安装在左右驱动盘上;为了实现鸭嘴的打开,在鸭嘴上方通过球窝型压盖安装有滚珠,滚珠与安装在驱动盘上的端面凸轮构成打开机构;连杆的一端通过键与接苗桶支撑轴相连,另一端轴承和固定销与偏心转盘相连。这样偏心转盘、连杆、驱动盘和偏心支架构成四边形机构,保证栽植器在转动过程中始终处于铅垂位置。

  2 关键?#32771;?#30340;设计

  2.1 驱动盘

  驱动盘设计的合理与否,直接关系着移栽质量、移栽株距和移栽效?#23454;取?#39537;动盘?#26412;?#35774;计的过大,鸭嘴在转动过程中向后的线速度将大于牵引机向前的行驶速度,使烟苗处于最下点具有向后的速度,造成栽后烟苗向后倾倒。此?#20445;?#33509;提高牵引机的速?#26579;?#20250;造成移栽株距增大,满足不了农艺要求;驱动盘?#26412;?#36807;小,鸭嘴在转动过程中向后的速度将小于牵引机向前的速度,使烟苗处于最下点时具有向前的速度,造成烟苗栽后前倾,此?#27604;?#25918;慢牵引机速度,会造成移栽效率降低和移栽株距减小。通过分析得出鸭嘴中烟苗的运动规律(如图3所示的烟苗运动分析)为Y= 奎一27r(R+L)n.c0s式中R一驱动盘支撑点的回转半径;

  L一鸭嘴中心到驱动盘支撑点的距离;n一驱动盘回转速度;一牵引机的前进速度。

  2.2 栽植器

  栽植器是实现烟苗栽入?#26519;械?个组合?#32771;?#20854;结构如图5所示。整个栽植器通过支撑轴和轴承安装在驱动盘上;鸭嘴通过小轴与接苗桶相连,并可绕小轴摆动。当滚珠上有外力作用?#20445;?#40493;嘴绕小轴摆动,即被打开;外力消失后,鸭嘴在复位弹簧的作用下闭合。鸭嘴的结构形状对移栽质?#22353;?#24456;大影响,因此通过对烟草漂浮育苗成苗茎叶尺寸的测量、分析及大量的模型试验,确定?#25628;?#22068;的尺寸;通过对鸭嘴随驱动盘转动到最下点时入土和出土情况的实验分析,确定?#25628;?#22068;的形状为扁锥形,此形状的鸭嘴即起到了对烟苗的保护作用,又具有锋利人土的功能;由于内表面平直光滑,丢苗?#26438;伲?#22240;此不会出现带苗?#22270;?#33495;现象。

  1.滚珠2.支撑轴3.鸭嘴4.复位弹簧5.销轴6.接苗柏图5 栽植器结构图

  2.3 打开机构打开机构是实现栽植器打开的关键机构,其设计得合理与否决定着烟苗栽人?#26519;械?#28145;度和质量。打开机构示意图如图6所示。1.滚珠2.端面凸轮3.驱动盘图6 打开机构?#35745;?#32467;构特点是两块形状完全相同的圆柱凸轮通过6个螺栓紧固在回转驱动盘上,钢球l通过球窝型压盖紧固在鸭嘴上部导桶上(钢球1/4露出球窝型压盖)。旋转盘转动?#20445;?#22278;柱凸轮随其一起转动,鸭嘴上部导桶在随旋转盘一起转动的同时还做自转(因另有机构限制着鸭嘴在转动时始终处于铅垂位置),这样固定在鸭嘴上部导桶上的钢球就由圆柱凸轮的低处移动到高处,迫使鸭嘴上部导桶绕鸭嘴销轴向里摆动,实现鸭嘴打开。鸭嘴打开、闭合的时刻关系着移栽质量。鸭嘴打开时刻过早,导致鸭嘴还没有完全人土就开?#32423;?#33495;,造成烟苗移栽深度过?#24120;?#29978;至没有把烟苗栽人?#26519;?若鸭嘴关闭时刻过早,导致鸭嘴从?#26519;?#20986;来没运行多高距离就开始关闭,造成夹持已栽好的烟苗从?#26519;?#25300;出。

  2.4 四边形机构

  四边形机构是保证栽植器工作位置的机构,即保证栽植器在工作时始终处于铅垂状态。此状态不仅是投苗机构实现可靠投苗的?#26579;?#26465;件,而且也是保证烟苗栽后垂直度的一个?#26579;?#26465;件。其结构特征是在栽植器回转驱动盘的一侧设置偏心转盘,偏心转盘通过连杆销、连杆与栽植器的鸭嘴支撑轴相连接,这样回转驱动盘、偏心圆盘、连杆以及偏心座构成双曲柄机构(平行四边形机构),如图9所示。

  通过合理选取连杆与鸭嘴支撑轴连接键槽的位置,保证在初始状态时连杆水平和鸭嘴铅垂。工作?#20445;?#22238;转盘转动,连杆平动,由于鸭嘴与连杆是通过键实现的固定连接,所以鸭嘴也做平动。根据驱动盘的尺寸,同时考虑连杆的制造工艺性,通过分析计算,两圆盘偏心距取,J=70mm(即连杆长?#20219;?0mm)。


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