工業(yè)大麻割曬機(jī)的三維仿真設(shè)計(jì)

王博生 胡軍 徐震

摘 要：針對當(dāng)前我國工業(yè)大麻割曬機(jī)研究現(xiàn)狀與發(fā)展需求，運(yùn)用三維軟件UG設(shè)計(jì)了一款工業(yè)大麻割曬機(jī)，包括夾持輸送機(jī)構(gòu)、切割機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、機(jī)架等。首先對星輪式撥禾機(jī)構(gòu)、往復(fù)式切割器等零部件進(jìn)行三維建模，然后根據(jù)各零部件之間的準(zhǔn)確約束進(jìn)行整機(jī)裝配，并對樣機(jī)各運(yùn)轉(zhuǎn)部件進(jìn)行了干涉檢查，仿真結(jié)果表明所設(shè)計(jì)的工業(yè)大麻割曬機(jī)符合農(nóng)藝要求，并為后續(xù)的虛擬樣機(jī)運(yùn)動(dòng)仿真、割臺(tái)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化奠定了良好的基礎(chǔ)，提高了樣機(jī)的研發(fā)速度。

關(guān)鍵詞：工業(yè)大麻;割曬機(jī);三維仿真設(shè)計(jì);UG

Abstract.In view of the current research situation and development demand of industrial hemp swather in China， this paper designs an industrial hemp swather with three-dimensional software UG， including clamping and conveying mechanism， cutting mechanism， transmission mechanism， frame， etc. Firstly， the three-dimensional modeling of the components such as the starwheel reel mechanism and the reciprocating cutter is carried out， then the assembly of the whole machine is carried out according to the accurate constraints between the components， and the interference check is carried out for the operating components of the prototype.The simulation results show that the designed industrial hemp swather meets the agricultural requirements， and lays a good foundation for the following virtual prototype motion simulation and header structure optimization， and improves the efficiency of prototype research and development.

Key words.industrial hemp;swather;three-dimensional design;UG

0 引言

工業(yè)大麻指四氫大麻酚含量低于0.3%的大麻，中國將工業(yè)大麻稱為漢麻（后文中漢麻均指工業(yè)大麻）。工業(yè)大麻制成的服裝衣飾相較于棉綸和滌綸，具有抑菌除臭、吸濕排汗等多種優(yōu)勢，并且穿起來柔軟舒適，也更為環(huán)保。黑龍江省的獨(dú)特地理?xiàng)l件和氣候優(yōu)勢使之成為中國主要的工業(yè)大麻種植基地之一。

1 我國漢麻割曬機(jī)研究現(xiàn)狀

隨著漢麻的需求增加，我國的種植面積也逐年增加，漢麻生產(chǎn)的機(jī)械化作業(yè)也更受關(guān)注。國內(nèi)漢麻種植與收獲要求與國外不同，成熟后的植株較國外的高，莖稈較粗，收獲后漢麻需要在田間晾曬抽絲，稱為“漚麻”。因此進(jìn)口機(jī)械在國內(nèi)使用，適應(yīng)性較差，工作效率低，所以迫切需要研制出符合我國漢麻收獲農(nóng)藝要求的新型割曬機(jī)。

2 割曬機(jī)的工作原理

本次設(shè)計(jì)的割曬機(jī)利用拖拉機(jī)的動(dòng)力進(jìn)行工作。收獲時(shí)植株在撥禾輪的引導(dǎo)和扶持作用下進(jìn)行快速切割，被切割的植株在輸送裝置的作用下沿固定方向向一側(cè)運(yùn)輸，由于植株本身的牽連作用和機(jī)器輸送過程中產(chǎn)生的慣性將被切割的植株平整地鋪放在田間進(jìn)行晾曬。

1.撥禾輪2.切割裝置3.大分麻板4.從動(dòng)軸5.傳送帶

6.傳動(dòng)箱7.主動(dòng)軸8.中間軸 9.鏈輪10.固定架

11.曲柄連桿機(jī)構(gòu)

3 工業(yè)大麻割曬機(jī)部件設(shè)計(jì)

割曬機(jī)主要工作部件包括撥禾輪、切割器、傳送帶、機(jī)架等組成（如圖1）。

3.1 工藝參數(shù)的確定

漢麻植株一般為行距30 cm、株距10 cm。成熟后的漢麻工藝長度約為2.3 m。本機(jī)器設(shè)計(jì)割幅為1.6 m，割茬高度約為0.01 m，可扶持的最大高度為2.1 m。

3.2 動(dòng)力及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

采用動(dòng)力為50 kW及以上的拖拉機(jī)，通過動(dòng)力輸出軸將拖拉機(jī)動(dòng)力傳遞到中間軸，中間軸再向機(jī)器各個(gè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行傳遞。為保證植株可以直立地鋪放在地面，機(jī)組前進(jìn)速度應(yīng)等于切割速度。動(dòng)力輸送到中間軸，通過鏈輪、鏈條帶動(dòng)主動(dòng)軸運(yùn)動(dòng)，再由主動(dòng)軸通過傳送帶帶動(dòng)從動(dòng)軸運(yùn)動(dòng)，中間軸下方通過曲柄傳動(dòng)連接著切割機(jī)構(gòu)，帶動(dòng)切割器運(yùn)動(dòng)。

3.3 輸送機(jī)構(gòu)

輸送機(jī)構(gòu)主要包括主動(dòng)軸、從動(dòng)軸和傳送帶。主動(dòng)軸為一長軸，中間有一個(gè)鏈輪，用來接收動(dòng)力。從動(dòng)軸有兩個(gè)，通過螺栓固定在機(jī)架上。傳送帶上有撥片，其作用是帶動(dòng)撥禾輪進(jìn)行工作并將切割后的植株進(jìn)行橫向輸送。

3.4 切割機(jī)構(gòu)

切割裝置由定刀片、動(dòng)刀片和曲柄連桿機(jī)構(gòu)組成。切割器為往復(fù)式切割器，定刀片固定在機(jī)架下方，并裝有護(hù)刃器。動(dòng)刀片安裝在一個(gè)凹槽里，使其實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的水平運(yùn)動(dòng)。

3.5 撥禾輪

撥禾輪主要由分麻板和星輪組成。本機(jī)器采用上、下兩排撥禾輪，可以更好地扶持切割，讓被切割的植株更好的保持直立狀態(tài)。圖2為裝配后的撥禾輪。本機(jī)器采用上下兩排撥禾輪，可以更好地扶持切割，讓被切割的植株更好的保持直立狀態(tài)，兩排撥禾輪夾角為30°。兩排的星輪位于傳送帶中央，目的是配合傳送帶更好的帶動(dòng)撥禾輪工作。在撥禾輪兩側(cè)設(shè)有大分麻板，用來分割未割倒的作物，防止因大麻纏繞影響工作效率。

3.6 整機(jī)三維仿真裝配

在進(jìn)行整機(jī)的裝配之前，應(yīng)將部分零、部件先行裝配。需要先行裝配的部件有撥禾輪、定刀片、主動(dòng)軸、動(dòng)刀片、曲柄連桿機(jī)構(gòu)以及傳動(dòng)箱，這樣做便于三維仿真裝配和機(jī)器使用前的安裝，裝配完成的整機(jī)如圖3所示，對樣機(jī)各運(yùn)轉(zhuǎn)部件進(jìn)行了干涉檢查，仿真結(jié)果該機(jī)符合農(nóng)藝要求。

4 結(jié)論

通過UG軟件對漢麻割曬機(jī)的零、部件三維建模，然后根據(jù)各機(jī)構(gòu)之間的準(zhǔn)確約束進(jìn)行整機(jī)裝配，并對樣機(jī)各運(yùn)轉(zhuǎn)部件進(jìn)行了干涉檢查，仿真結(jié)果表明所設(shè)計(jì)的工業(yè)大麻割曬機(jī)符合農(nóng)藝要求。

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