可視化繩打結(jié)裝置試驗(yàn)系統(tǒng)研究

摘要：針對打結(jié)器國產(chǎn)化研究過程中缺乏試驗(yàn)設(shè)備支撐打結(jié)器打結(jié)過程研究、打結(jié)器性能測試及可靠性試驗(yàn)等問題，設(shè)計(jì)可視化繩打結(jié)裝置試驗(yàn)系統(tǒng)。結(jié)合方草捆打捆機(jī)繩打捆機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和工作原理，開展成結(jié)機(jī)械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及關(guān)鍵部件的選型，搭建該試驗(yàn)系統(tǒng)。對試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行測試和對國產(chǎn)打結(jié)器進(jìn)行可靠性試驗(yàn)。結(jié)果表明，試驗(yàn)臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室模擬打結(jié)器連續(xù)打結(jié)作業(yè)，其打結(jié)效率為6結(jié)/min，并且可以獲得捆繩拉力、夾繩力、主軸扭矩和轉(zhuǎn)速等參數(shù)，采用高速攝影技術(shù)可以清晰對打結(jié)器的打結(jié)過程進(jìn)行記錄；通過對自主研發(fā)的DJQ01D型打結(jié)器進(jìn)行20 000多個(gè)打結(jié)試驗(yàn)，驗(yàn)證該打結(jié)器成結(jié)率≥99%，平均首次故障前工作時(shí)間MTTFF≥12 000結(jié)，并且在試驗(yàn)過程中主要零部件未出現(xiàn)明顯磨損、變形、折斷等現(xiàn)象。

關(guān)鍵詞：打結(jié)裝置；高速攝影；可靠性；打捆機(jī)構(gòu)；飼草產(chǎn)業(yè)

中圖分類號：S225.2+2； TP391.9" " " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A" " " 文章編號：2095?5553 （2025） 04?0050?08

Research on test system of visual rope knotting device

Yang Li， Meng Yugang， Wang Qiang， Luo Donghui， Tian Feng， He Gang

（Hohhot Branch of Chinese Academy of Agricultural Mechanization Sciences Co.， Ltd.， Hohhot， 010010， China）

Abstract： In response to the lack of experimental equipment to support the research on the knotting process， performance testing， and reliability testing of the knotter during the localization of the knotter， a test system of visual rope knotting device was designed. Based on the structure and working principle of the rope tying mechanism of the square grass bundling machine， the design of the knotting mechanical system， control system， data acquisition and processing system， and the selection of key components were carried out， and the test system was established. Through running tests on the test bench and conducting reliability tests on domestic knotters， the test results show that the test bench can simulate the continuous knotting operation of the knotter in the laboratory， with a knotting efficiency of 6 knots per minute. It can also obtain parameters such as rope tension， rope clamping force， spindle torque， and rotational speed. The knotting process of the knotter can be recorded clearly by using high speed photography technology. Through more than 20 000 knot tying tests on the self?developed DJQ01D knot tying device， it is verified that the knot forming rate of the knot tying device is more than 99%， the average working time before the first failure is more than 12 000 knots， and the main parts do not appear obvious wear， deformation， break and other phenomena during the test.

Keywords： knotting device; high?speed photography; reliability; binding mechanism; forage industry

0 引言

飼草產(chǎn)業(yè)是農(nóng)業(yè)的重要組成部分，是畜牧業(yè)發(fā)展最主要的物質(zhì)基礎(chǔ)和一切畜產(chǎn)品安全生產(chǎn)的源頭[1]。飼草產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展需強(qiáng)化科技和裝備支撐，尤其是推動(dòng)飼草生產(chǎn)機(jī)械裝備關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)和基礎(chǔ)研究，加大裝備核心零部件研發(fā)應(yīng)用，在關(guān)鍵核心技術(shù)方面不受制于人，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)科技自立自強(qiáng)。方草捆打捆機(jī)作為牧草及農(nóng)作秸稈飼料化利用的主要收獲裝備，其適用性和可靠性直接影飼草的生產(chǎn)效率和草產(chǎn)品質(zhì)量。打結(jié)器是方草捆打捆機(jī)的核心部件，也是衡量打捆機(jī)成捆率與穩(wěn)定性的關(guān)鍵裝置[2]。打結(jié)器是一種完全依靠機(jī)械傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)打結(jié)功能的機(jī)構(gòu)，其主要功能是將包絡(luò)草捆的捆繩打成牢固可靠的繩結(jié)[3]。由于打結(jié)器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、傳動(dòng)精度高、時(shí)序嚴(yán)格、制造困難，目前主要依賴于進(jìn)口，導(dǎo)致方草捆打捆機(jī)制造成本高，嚴(yán)重制約著我國方草捆打捆機(jī)的發(fā)展[4]。

國外打結(jié)器的研究始于19世紀(jì)末，形成了C型、D型、CD型等具有不同成結(jié)特點(diǎn)的打結(jié)器[5]。D型打結(jié)器分為單結(jié)打結(jié)器和雙結(jié)打結(jié)器，單結(jié)打結(jié)器捆繩所受拉力較大，雙結(jié)打結(jié)器捆繩所受拉力較小[6]。C型打結(jié)器的繩結(jié)較緊，捆繩所受拉力較小，但草捆密度較小[7]。從結(jié)構(gòu)看，C型打結(jié)器與D型打結(jié)器結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度相差不多。從繩結(jié)的穩(wěn)定性看，D型打結(jié)器的繩結(jié)穩(wěn)定性要高于C型打結(jié)器，目前國內(nèi)外使用最廣泛的是D型打結(jié)器[8]。我國對打結(jié)器的研究起步于20世紀(jì)70年代，對打結(jié)器的研究主要集中于打結(jié)器的結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)特性研究和關(guān)鍵部件結(jié)構(gòu)性能分析[9]，在打結(jié)器試驗(yàn)系統(tǒng)方面研究較少，已有的打結(jié)器試驗(yàn)臺(tái)[10]雖能進(jìn)行打結(jié)工作原理驗(yàn)證研究，但是測量參數(shù)較少，需要在人工輔助下才能完成打結(jié)過程，不能滿足在實(shí)驗(yàn)室條件下對打結(jié)器進(jìn)行更多性能參數(shù)測試和可靠性試驗(yàn)考核的要求。因此，打結(jié)器的試驗(yàn)研究大多數(shù)是在田間進(jìn)行，既不方便而且局限性大，限制了對打結(jié)器性能和可靠性等方面的試驗(yàn)研究。

針對打結(jié)器國產(chǎn)化研究過程中缺乏試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行深入探究打結(jié)過程、檢測打結(jié)器性能及開展打結(jié)器可靠性試驗(yàn)研究的問題，本文通過研究基于高速攝影技術(shù)的可視化繩打結(jié)裝置試驗(yàn)系統(tǒng)，為打結(jié)器能夠在實(shí)驗(yàn)室開展試驗(yàn)研究分析提供試驗(yàn)條件。

1 試驗(yàn)系統(tǒng)總體方案

試驗(yàn)系統(tǒng)需滿足的設(shè)計(jì)要求：（1）具有模擬草捆運(yùn)動(dòng)功能，實(shí)現(xiàn)連續(xù)自動(dòng)打結(jié)；（2）能夠采集、顯示與處理捆繩拉力、主軸扭矩等信號；（3）通過高速攝影記錄打結(jié)過程中各部件運(yùn)動(dòng)情況，并存儲(chǔ)數(shù)據(jù)；（4）結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠，打捆機(jī)構(gòu)、控制系統(tǒng)完善，實(shí)現(xiàn)打結(jié)器性能測試與可靠性試驗(yàn)。根據(jù)上述要求，結(jié)合方草捆打捆機(jī)繩打捆機(jī)構(gòu)的工作原理，通過對比分析，設(shè)計(jì)可視化繩打結(jié)裝置試驗(yàn)系統(tǒng)，其由成結(jié)機(jī)械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)等組成，技術(shù)參數(shù)見表1。采用變頻電機(jī)作為動(dòng)力，通過變頻器調(diào)節(jié)變頻電機(jī)轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)打結(jié)時(shí)間快慢。通過電磁離合器控制打結(jié)起始時(shí)間，通過扭矩儀、編碼器測量打結(jié)器主軸轉(zhuǎn)速及允許極限轉(zhuǎn)速、扭矩。采用氣動(dòng)系統(tǒng)控制氣缸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)模擬打結(jié)后快速脫繩。采用高速攝影分析打結(jié)器工作時(shí)序。成結(jié)機(jī)械系統(tǒng)主要由架體、動(dòng)力傳遞裝置、打結(jié)裝置、草捆運(yùn)動(dòng)模擬裝置等組成，如圖1所示。

2 關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)

2.1 打結(jié)裝置

為能夠真實(shí)模擬方草捆打捆機(jī)在田間的打捆過程，按照方草捆打捆機(jī)的繩打捆機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)本試驗(yàn)系統(tǒng)的打結(jié)裝置，如圖2所示。

在打結(jié)裝置主軸上依次安裝曲柄連桿機(jī)構(gòu)、打結(jié)器、撥繩板凸輪、制動(dòng)器、帶座軸承、扭矩傳感器、編碼器、打結(jié)器驅(qū)動(dòng)鏈輪。長度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、步進(jìn)電機(jī)、電機(jī)支架、打捆針架安裝在成結(jié)機(jī)械系統(tǒng)的架體上。打捆針安裝在打捆針架上。

打捆針架的輸出功率

由于打捆針架在送繩過程中，打捆針架對打捆針軸的力矩與繩對打捆針軸的力矩始終是在變化的，當(dāng)打捆針運(yùn)動(dòng)至距離夾繩盤72 mm處，夾繩器盤夾緊捆繩，打結(jié)器開始打結(jié)，此時(shí)打捆針架受力最大，標(biāo)記為極限點(diǎn)A，計(jì)算極限點(diǎn)的總力矩，取最大力矩記為總力矩。把打捆針頂住捆繩時(shí)的點(diǎn)標(biāo)定為A點(diǎn)。則A點(diǎn)的總力矩

打捆針架的重量包括針架焊合和捆針焊合兩部分的重量，約178.7 N，打捆針架的重心到打捆針軸的作用力臂L1A=0.32 m，所以打捆針架對打捆針軸的力矩為M1A為7.18 N ? m。

繩對打捆針軸的力矩

由式（3）可得，A點(diǎn)打捆針軸在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的最大力矩約為196.25 N ? m。當(dāng)打捆針軸的轉(zhuǎn)速n為100 r/min時(shí)，由式（1）可得，打捆針架需要的輸出功率P為2.06 kW。

2.2 動(dòng)力傳遞裝置

2.2.1 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選型

試驗(yàn)臺(tái)動(dòng)力傳動(dòng)裝置如圖4所示，調(diào)頻電機(jī)通過聯(lián)軸器和編碼器將動(dòng)力傳遞給電磁離合器，電磁離合器再將動(dòng)力通過鏈傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)打結(jié)器主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，打結(jié)器主軸帶動(dòng)2臺(tái)打結(jié)器驅(qū)動(dòng)齒盤轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)齒盤驅(qū)動(dòng)打結(jié)器其他零部件運(yùn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)打結(jié)動(dòng)作。電磁離合器信號的通斷由安裝在打結(jié)器主軸上的扭矩傳感器與編碼器獲取打結(jié)過程中的扭矩與主軸轉(zhuǎn)角進(jìn)行控制。

電機(jī)為打結(jié)器試驗(yàn)臺(tái)提供動(dòng)力，其選型應(yīng)在滿足各種機(jī)械特性要求的基礎(chǔ)上，使其功率能被充分利用，且可靠性高，便于維修。

電機(jī)的額定功率

經(jīng)方草捆打捆機(jī)作業(yè)時(shí)檢測得到打結(jié)器所需功率P1為1.34 kW，由式（7）可得，P電機(jī)為3.4 kW，因此選擇額定功率為3.7 kW的電動(dòng)機(jī)。

2.2.2 主軸動(dòng)力傳遞裝置

由方草捆打捆機(jī)的繩打捆機(jī)構(gòu)可知，打結(jié)器驅(qū)動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)速n1=100 r/min，傳動(dòng)比i=1.29，工作載荷平穩(wěn)。電機(jī)主動(dòng)鏈輪由平鍵裝配于直徑50 mm軸上，鏈傳動(dòng)中心距為570 mm且不可調(diào)，兩輪中心連線與水平面夾角為1.3°，主軸動(dòng)力傳遞裝置如圖5所示。

綜上所述，主動(dòng)鏈輪為31齒，從動(dòng)鏈輪為40齒，鏈節(jié)為108節(jié)，所選驅(qū)動(dòng)電機(jī)為3.7 kW三相異步電動(dòng)機(jī)。

2.3 草捆運(yùn)動(dòng)模擬裝置

方草捆打捆機(jī)工作時(shí)，捆扎好的草捆在后續(xù)物料的推動(dòng)下逐漸移動(dòng)到壓捆室出口，經(jīng)放捆板跌落到地面。在試驗(yàn)系統(tǒng)上若只讓草捆向后移動(dòng)，則無法進(jìn)行下一次的打捆試驗(yàn)。為能夠在試驗(yàn)系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)連續(xù)自動(dòng)打捆動(dòng)作，設(shè)計(jì)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的草捆運(yùn)動(dòng)模擬裝置，如圖6所示。該裝置由脈沖電機(jī)、上滑板、下滑板、運(yùn)動(dòng)絲杠、滑軌和滑塊等組成。2個(gè)脈沖電機(jī)分別與2個(gè)絲杠通過聯(lián)軸器聯(lián)接，分別為上滑板、下滑板的運(yùn)動(dòng)提供動(dòng)力。上、下滑板通過運(yùn)動(dòng)絲杠分別沿各自的滑軌移動(dòng)。為使機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)更精準(zhǔn)，減少運(yùn)動(dòng)時(shí)滑軌摩擦帶來的不必要功耗，運(yùn)行更平穩(wěn)，選擇線性導(dǎo)軌和運(yùn)動(dòng)絲杠并使用脈沖電機(jī)直驅(qū)運(yùn)動(dòng)絲杠進(jìn)行傳動(dòng)，帶動(dòng)上滑板、下滑板實(shí)現(xiàn)連續(xù)自動(dòng)打捆模擬運(yùn)動(dòng)。

驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)為脈沖電機(jī)，試驗(yàn)系統(tǒng)工作過程中有一定負(fù)載，脈沖電機(jī)為保持一定轉(zhuǎn)矩，其轉(zhuǎn)速不會(huì)太高，假設(shè)啟動(dòng)后電機(jī)轉(zhuǎn)速n'=500 r/min，暫定絲杠導(dǎo)程H=5 mm，電機(jī)與運(yùn)動(dòng)絲杠直連，傳動(dòng)比i'=1。則最大運(yùn)動(dòng)速度

草捆運(yùn)動(dòng)模擬裝置設(shè)計(jì)總行程為1 080 mm，按照上述絲杠導(dǎo)程[H=5] mm，30 s可以完成1次拉繩循環(huán)，滿足設(shè)計(jì)要求。初選草捆運(yùn)動(dòng)模擬裝置的脈沖電機(jī)的步距角為1.8°，則每轉(zhuǎn)的脈沖數(shù)S為200 ppr。

3 測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 測控系統(tǒng)組成與功能

試驗(yàn)系統(tǒng)的測控系統(tǒng)主要電器元件有計(jì)算機(jī)、脈沖電機(jī)、扭矩傳感器、拉力傳感器、編碼器、接近開關(guān)、數(shù)據(jù)采集卡等。脈沖電機(jī)是2.3節(jié)中選定的型號為110BYG350GH-SAKSMA-0501全閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)。系統(tǒng)采用BK-2B型和BK-2BX型傳感器，量程為0.2 t，精度等級為0.1。由脈沖電機(jī)配合編碼器、接近開關(guān)和計(jì)算機(jī)軟件上的按鈕，實(shí)現(xiàn)打結(jié)針?biāo)屠K、打結(jié)、打結(jié)針返回、落繩等動(dòng)作，最終完成模擬打結(jié)器打結(jié)動(dòng)作。由PLC內(nèi)的控制程序，配合脈沖電機(jī)控制器，驅(qū)動(dòng)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)草捆運(yùn)動(dòng)模擬裝置按照設(shè)定速度和預(yù)定位置的定位移動(dòng)。數(shù)據(jù)采集處理，采用高精度拉力傳感器，實(shí)現(xiàn)打結(jié)器結(jié)繩受力的采集，可啟動(dòng)實(shí)時(shí)曲線，實(shí)時(shí)顯示檢測到的捆繩拉力變化曲線。采用計(jì)算機(jī)、PLC和高速采集卡的方式，通過控制臺(tái)控制成結(jié)機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和傳感器的數(shù)據(jù)采集、計(jì)算與分析，并且在控制臺(tái)的系統(tǒng)主界面上顯示試驗(yàn)系統(tǒng)的作業(yè)信息、數(shù)據(jù)檢測結(jié)果等。檢測軟件包括：打結(jié)器性能檢測軟件主程序、參數(shù)配置文件、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的樣式表文件。軟件采用微軟的VB.net 2010高級編程語言編寫，運(yùn)行于試驗(yàn)系統(tǒng)中的PC主機(jī)上，運(yùn)行環(huán)境為Windows7 32位操作系統(tǒng)，可以在打結(jié)運(yùn)行過程中顯示各個(gè)傳感器傳回的數(shù)據(jù)，并根據(jù)需求進(jìn)行處理和記錄，用以分析打結(jié)器性能。測控系統(tǒng)控制原理如圖7所示。

3.2 草捆運(yùn)動(dòng)模擬裝置的設(shè)定

草捆運(yùn)動(dòng)模擬裝置在測試系統(tǒng)主界面上的運(yùn)動(dòng)過程如圖8所示。試驗(yàn)系統(tǒng)啟動(dòng)后，草捆運(yùn)動(dòng)模擬裝置從①段的起始位置開始向前移動(dòng)到②段右側(cè)最遠(yuǎn)端，再向左平移到③段最上端。在③段，草捆運(yùn)動(dòng)模擬裝置向后移動(dòng)的同時(shí)完成第一步掛繩，然后行進(jìn)到第二步掛繩起始位。在④段，草捆運(yùn)動(dòng)模擬裝置繼續(xù)向后移并完成第二步掛繩，行進(jìn)到第三部步掛繩起始位。在⑤段，草捆運(yùn)動(dòng)模擬裝置完成第三步掛繩，當(dāng)草捆運(yùn)動(dòng)模擬裝置運(yùn)動(dòng)到⑤段的最下端時(shí)，系統(tǒng)完成打結(jié)過程。最后，草捆運(yùn)動(dòng)模擬裝置在⑤段的最下端向右移動(dòng)到⑥段最右端的起始位置，再進(jìn)行下一個(gè)打結(jié)過程。如此往復(fù)循環(huán)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)連續(xù)打結(jié)功能。由草捆運(yùn)動(dòng)模擬裝置運(yùn)移過程可知，③段、④段、⑤段之和等于①段，②段與⑥段相同。試驗(yàn)系統(tǒng)可以分別對草捆運(yùn)動(dòng)模擬裝置的①段～⑥段移動(dòng)距離、左右移動(dòng)速度和前后移動(dòng)速度進(jìn)行設(shè)定（單位為脈沖數(shù)）。在⑥段包括打結(jié)后的捆繩脫落時(shí)間2 s。根據(jù)以上設(shè)定，一個(gè)打結(jié)過程所用時(shí)間為9.6 s，則試驗(yàn)臺(tái)打結(jié)效率為6結(jié)/min。

4 試驗(yàn)系統(tǒng)搭建與試驗(yàn)

4.1 試驗(yàn)系統(tǒng)搭建

經(jīng)過對成結(jié)機(jī)械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)的自制件進(jìn)行加工、采購?fù)赓徏驼{(diào)試測控程序，搭建可視化繩打結(jié)裝置試驗(yàn)系統(tǒng)，如圖9所示。

4.2 試驗(yàn)與分析

4.2.1 試驗(yàn)方法

對可視化繩打結(jié)裝置試驗(yàn)系統(tǒng)開展運(yùn)行測試、打結(jié)程序試驗(yàn)和國產(chǎn)打結(jié)器可靠性試驗(yàn)。（1）試驗(yàn)系統(tǒng)運(yùn)行測試：在該試驗(yàn)系統(tǒng)上對國外的6003型打結(jié)器進(jìn)行打結(jié)試驗(yàn)，測試該試驗(yàn)系統(tǒng)的功能和打結(jié)效率。（2）打結(jié)程序試驗(yàn)：通過高速攝影技術(shù)記錄打結(jié)器的打結(jié)過程，測試打結(jié)器各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)關(guān)系與時(shí)序，為打結(jié)器研發(fā)提供參考。（3）國產(chǎn)打結(jié)器可靠性試驗(yàn)：在該試驗(yàn)系統(tǒng)上對自主研發(fā)的DJQ01D型打結(jié)器進(jìn)行打結(jié)試驗(yàn)，測試打結(jié)器的成結(jié)率和平均首次故障前工作時(shí)間。

4.2.2 試驗(yàn)指標(biāo)

4.2.3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

1） 試驗(yàn)臺(tái)運(yùn)行測試。在測試過程中，采集到捆繩拉力、夾繩力、主軸扭矩和轉(zhuǎn)速等數(shù)據(jù)，如表2和圖11所示，為打結(jié)器的關(guān)鍵零部件疲勞強(qiáng)度分析提供計(jì)算依據(jù)。

2） 打結(jié)器打結(jié)程序試驗(yàn)。利用高速攝影技術(shù)對打結(jié)器的打結(jié)過程進(jìn)行記錄，如圖12所示。打捆針由起始位置向上擺動(dòng)，將次級捆繩引向打結(jié)器。當(dāng)打捆針上升到打結(jié)器底板上方時(shí)，撥繩板將打捆針引上來的次級捆繩撥向打結(jié)鉗嘴，如圖12（a）所示。驅(qū)動(dòng)鉗嘴開始傳動(dòng)，鉗嘴在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中“抓住”靠緊它的兩股捆繩開始繞繩打結(jié)，鉗嘴旋轉(zhuǎn)一定角度后，上卡爪滾輪與打結(jié)器架體上的外凸輪接觸，使閉合著的上卡爪被強(qiáng)行打開，如圖12（b）所示。隨著鉗嘴和夾繩盤的繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，首先夾繩器下方的捆繩被引入上卡爪與鉗嘴下腭之間，繼而上卡爪滾輪與上卡爪壓緊凸輪接觸，使上卡爪強(qiáng)行閉合，從而緊緊咬住引入上卡爪下方的兩股捆繩，如圖12（c）所示。隨著脫繩桿的繼續(xù)擺動(dòng)，首先固定在脫繩桿上的割繩刀割斷夾繩器下方的兩股捆繩，然后再將纏繞在鉗嘴上的捆繩脫下來，形成繩結(jié)，如圖12（d）、圖12（e）所示。

3） 國產(chǎn)打結(jié)器可靠性試驗(yàn)。將DJQ01D型打結(jié)器安裝在試驗(yàn)臺(tái)上開展臺(tái)架性能和壽命試驗(yàn)。由式（24）計(jì)算得到該打結(jié)器的成結(jié)率為99.2%，符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[12]規(guī)定的成結(jié)率≥99%的要求。在對DJQ01打結(jié)器進(jìn)行可靠性考核試驗(yàn)過程中，打結(jié)到28964結(jié)時(shí)，打結(jié)器出現(xiàn)上卡爪固定銷折斷故障，驅(qū)動(dòng)齒盤、脫繩桿、打結(jié)鉗嘴等工作部件均未在此試驗(yàn)期間內(nèi)出現(xiàn)明顯磨損、變形、折斷等現(xiàn)象。因此，該打結(jié)器可靠性考核指標(biāo)符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[13]中規(guī)定的[MTTFF≥12 000]結(jié)。

5 結(jié)論

針對打結(jié)器國產(chǎn)化研究過程中缺乏試驗(yàn)設(shè)備支撐打結(jié)過程研究、打結(jié)器性能測試及可靠性試驗(yàn)的問題，基于方草捆打捆機(jī)的繩打捆機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)，提出可視化繩打結(jié)裝置試驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)，開展試驗(yàn)臺(tái)架設(shè)計(jì)和關(guān)鍵部件的選型，并且搭建該試驗(yàn)系統(tǒng)。

1） 采用高速攝影技術(shù)對打結(jié)器的打結(jié)過程進(jìn)行記錄，得到其工作過程中每一個(gè)關(guān)鍵動(dòng)作圖，可直觀、清晰地表示打結(jié)器工作過程，為研究打結(jié)過程提供條件。

2） 通過對試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行測試和對國產(chǎn)打結(jié)器進(jìn)行可靠性試驗(yàn)。結(jié)果表明：試驗(yàn)臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)打結(jié)器連續(xù)打結(jié)作業(yè)，其打結(jié)效率為6結(jié)/min，能夠測得捆繩拉力、夾繩力、主軸扭矩和轉(zhuǎn)速等參數(shù)。通過對自主研發(fā)的DJQ01D型打結(jié)器進(jìn)行20 000多個(gè)打結(jié)試驗(yàn)，驗(yàn)證該打結(jié)器成結(jié)率≥99%，MTTFF≥12 000結(jié)，并且在試驗(yàn)過程中主要零部件未出現(xiàn)明顯磨損、變形、折斷等現(xiàn)象。在試驗(yàn)過程中該試驗(yàn)系統(tǒng)運(yùn)行良好，工作可靠，為打結(jié)器研發(fā)及其性能、可靠性測試提供試驗(yàn)設(shè)備。

參 考 文 獻(xiàn)

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