番茄收获机的设计【说明书+CAD+SOLIDWORKS】
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番茄收获机的设计学生:郭毅 指导老师:王红飙(1. 塔里木大学机械电气化工程学院, 阿拉尔 843300)摘要:目前中国已成为继美国之后世界第二大加工番茄生产基地,其加工番茄的种植面积约占世界总种植面积的28%。是我国最大的加工番茄生产基地,其具有发展加工番茄生产得天独厚的农业资源。昼夜温差大、日照时间长、干燥炎热、病虫害少、独特的自然条件为大规模发展加工番茄产业提供了非常有利的条件,约占中国加工番茄的种植面积的80%左右。2009年番茄种植面积已达158万亩,番茄产量达到744万吨,生产番茄制品101.46万吨。然而,目前的加工番茄普遍采用人工采收,劳动强度大,生产效率低,费时费力,采收费用高,且常由于采收不及时,造成大量的加工番茄腐烂在地里,而正值的秋收季节之时,致使劳动力极为紧缺。但经过十几年的发展,的“红色产业”发展迅猛,产量逐年递增。关键词:收获机;自走式;番茄中图分类号:文献标识码:0引言目前中国已成为继美国之后世界第二大加工番茄生产基地,其加工番茄的种植面积约占世界总种植面积的28%。是我国最大的加工番茄生产基地,其具有发展加工番茄生产得天独厚的农业资源。昼夜温差大、日照时间长、干燥炎热、病虫害少、独特的自然条件为大规模发展加工番茄产业提供了非常有利的条件,约占中国加工番茄的种植面积的80%左右。2009年番茄种植面积已达158万亩,番茄产量达到744万吨,生产番茄制品101.46万吨。然而,目前的加工番茄普遍采用人工采收,劳动强度大,生产效率低,费时费力,采收费用高,且常由于采收不及时,造成大量的加工番茄腐烂在地里,而正值的秋收季节之时,致使劳动力极为紧缺。但经过十几年的发展,的“红色产业”发展迅猛,产量逐年递增。大力发展番茄产业,加快发展步伐,就促使番茄收获实现机械化。番茄收获是农业生产过程中的重要环节,目前大都是人工采收,生产效率低,而番茄成熟季节与棉花成熟季节相同,由于是棉花大省,占用劳动力很多,往往都是因为劳动力不足,影响了番茄的最佳成熟时节,严重影响了番茄的品质,造成了一定的损失!由于进口番茄收获机存在价格昂贵服务周期长和收费高等问题,对我国番茄机械化采收技术的推广和普及造成很大障碍,严重影响了和兵团番茄产业的可持续发展。 为此,设计一种番茄收获机,并对该机的关键部件进行研制,该机可同时完成番茄秧的切割、果秧分离和输送等工作。1总体设计思路我国研究葵花籽去壳机起步较晚发展缓慢,和发达国家相比只能望其项背,目前市场上流行的一些机具中,存在一些问题,因此,难以大范围推广应用。是我国番茄主要种植地区,目前机械化程度也已越来越高,但要实现完全自动化还需要很长一段时间的努力,目前番茄收获机械化存在的问题主要有一下几个方面:1)番茄品种还不能完全适应机械化收获2)缺乏与机械化收获相适应的科学种植和田间管理规范3)缺乏机械化收获番茄的收购标准4)缺乏适用的番茄收获机5)番茄种植户规模较小6)番茄收获时间过于集中因此,在很长的一段时间内,人工采摘仍将是地区番茄收获的主要方式。相对于人工收获来说,番茄收获机明显是一个良好的选择,是既可以节约劳动力又可以节约成本的一种机械。1.1设计原理根据我国番茄收获机的发展现状和存在问题以及未来番茄收获机发展要求,设计农用番茄收获机。农用番茄收获机主要由动力输入装置、传动装置、切割装置、果秧分离装置和输送装置组成。其中,动力装置是通过发动机经三角带传递,切割装置将番茄秧割断,经由输送带的一系列输送,经过果秧分离装置实现果实和果秧的分离,最后由输送带进行运输。通过本机能一次性完成对番茄的收获。先确定我国已有番茄收获机的类型,根据已有大型番茄收获机的原理及结构设计新型的番茄收获机,使番茄收获机能满足农业生产的要求,也就是番茄收获机要能工作稳定,保证收获率高,番茄完整率高,果秧分离效果好等优点。1.2设计总体结构该机动力源于发动机,通过带轮、三角带实现动力的传输,番茄通过采摘头、输送装置、分离装置等实现一次性完成对番茄的收获。图1番茄收获机的总体结构示意图1.割刀 2.果秧输送带 3.驾驶室 4.格栅 5. 梳齿 6.分离滚筒7. 秧苗输送带 8.果实装车输送带 9.秧苗输送架 10.机架 11.果实输送带 12.主动带轮 13.柴油发动机 14.从动带轮15.轮胎2关键部件的设计2.1梳齿滚筒式分离装置的设计梳齿滚筒式分离机构是果秧分离装置的核心部件,主要由滚筒主轴、分离滚筒、分离弹齿、传动轮等零件组成。被割台切割的果秧由输送带6输送至果秧分离装置,通过滚筒的作用,番茄进行果秧分离,分离后的番茄果实从格栅落下进入下面果实输送带;剩余果秧被滚筒弹齿抛出。2.2分离滚筒的设计分离滚筒是果秧分离装置的主体,滚筒的直径和长度决定着分离转速和工作效率等工作参数,其直径还间接影响了分离弹齿的长度范围,因此,对其直径和长度的确定具有一定意义。目前现有的适合机械采收的加工番茄种植模式为宽窄行40cm +80cm,株距3540 cm,国外进口的番茄收获机生产率为2035t/h,机车行走速度为1.53km/h。本装置设计所配套机车行走速度为2.5 km/h,滚筒转速范围由下式确定:2na2.5km/h7m/s(式中,n为滚筒转速,r/s,a为拨杆长度与滚筒半径之和,m。)设计滚筒的半径为180mm,材料选择为钢,长度为1400mm。2.3分离弹齿拨杆的设计分离弹齿是分离果秧的主要部件,其直接作用在果秧上,因此,弹齿的形状和分布为设计的要点。根据目前已有分离弹齿的造型和田地采集的番茄果秧的尺寸以及番茄果实尺寸,该分离拨杆采用直径为12mm的橡胶棒。拨杆间距为82mm。分离弹齿与滚筒相结合,根据滚筒半径确定弹齿的长度为350mm。拨杆与滚筒采用焊接的连接方式。2.4 切割装置的设计 根据我国番茄种植现状,在国内外相关技术调研的基础上,充分考虑到各项技术经济指标,我与导师经过讨论提出两种番茄收获机割台设计方案。 方案一圆盘式割刀切断植株,利用圆盘式割刀切割番茄茎杆,圆盘式割刀的运动是刀盘的水平旋转与机器前进运动所合成的。刀片某一点对地面的轨迹为余摆线,刀片刃线对地面所扫过的面积为余摆带,其带宽与刃部长度相近似。但是固定盘式割刀功耗大、使用不方便甩刀回转式割刀果实损失较多,使用不够经济。 方案二往复割刀切断植株,经输送链输送茎杆,割台配置分禾器,输送带,结构紧凑,碎茎杆容易收集。 本设计采用第二种切割装置。2.5输送带的设计 输送带是由尼龙带与横杆铆接组成,横杆之间的间隙设计是根据番茄的截面直径设计的,横杆是10号钢筋截得。根据收获要求番茄最小直径28mm,根据受力分析设计间隙为25mm,如果按要求设计28mm,会挤压受力,番茄会变型,所以间隙要比要求小。 果秧分离后,由于有可能番茄依旧在果秧上,没有脱落到下方果实输送带上,故果秧输送带横杆之间的间隙应该大于番茄的最大直径92mm,设计为100mm,在输送过程中由于机体的震动使番茄能够掉落到果实输送带中故需要横杆中间的带中空。果秧分离后,果实输送带横杆之间的间隙应该大于番茄的最大直径92mm,设计为100mm,高度为80mm。3总结 本文是围绕农用机械产品番茄收获机的设计,实现了番茄收获的机械化。此机器使用后,改变了以前人工劳动强度大、效率低的缺点,节省了广大农民群众的劳动量,提高了生产效率和生产质量。此番茄收获机的研制满足了大部分用户的需要。该机器果秧分离率高,番茄的损伤率低,也解放了劳动力,可实现自动化收获的全过程。 该机的关键部分是果秧分离结构与秧苗捡拾切割结构,因为番茄收获的整个过程都是由这两部分完成的,分离后的番茄损伤情况,完全是看果秧分离结构的性能能不能达到要求。本文也介绍了目前各种番茄收获机分离装置和切割捡拾装置的原理及装备,并对番茄收获机械的发展现状以及发展前景作出了简明的概括和分析。参考文献1江英兰,梁荣庆,坎杂,李成松,谭洪洋,冯 玉磊.番茄收获机果秧分离装置液压系统 能耗分析J.农机化研究,2012.2李成松,坎杂,谭洪洋,张若宇,孙日宾,陈 端凤.4FZ-30型自走式番茄收获机的研制 J.农业工程学报,2012.3江英兰,李成松,冯玉磊,坎杂.番茄收获机 割台特点及发展现状J.安徽农业科 学,2012.4高治国,齐伟,王玲玲,邓成伟,程兰兰,高 爱弟,郭健.国产4FZ-2型自走式番茄收获 机J.农机化,2012.5李成松,坎杂,谭洪洋.4FZ-30型自走式番 茄收获机的研制J.农机化,2012.6高治国,邹邦权,齐伟,郭健,王玲玲,高爱 弟,邓成伟,程兰兰.番茄收获机采摘头的 改进设计J.农机化,2012.7高治国,齐伟,郭健.4FZ-2型自走式番茄收 获机的总体设计J.农机化研究,2013.8周军平,郝朝会,杨学军,金鑫,孙星,王锦 江.番茄收获机喂入机构运动特性分析与 参数优化J.农业机械学报,2013.
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