番茄收获机的设计毕业设计论文.doc
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1、前 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%。新疆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年新疆番茄种植面积已达158万亩,番茄产量达到744万吨,生产番茄制品101.46万吨。然而,目前新疆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,而正值新疆的秋收季节之时,致使劳动力极为
2、紧缺。但经过十几年的发展,新疆的“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,由于新疆是棉花大省,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,严重影响了新疆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
3、等工作。关键词:自走式;收获机;番茄目 录1绪论11.1课题研究的意义11.2国内外葵花籽去壳机发展状况11.3国内外葵花籽去壳机存在的问题11.4研究的内容和方法11.5预期目标21.6重点研究的关键问题及解决思路21.7工作条件及解决方法22葵花籽剥壳机总体设计错误!未定义书签。2.1剥壳的典型方法及剥壳机方案的选择22.2手摇式葵花籽剥壳机的结构错误!未定义书签。2.3手摇式葵花籽剥壳机脱壳的原理错误!未定义书签。3手摇式葵花籽脱壳机机结构设计错误!未定义书签。3.1喂料机构错误!未定义书签。3.2两胶辊轧距的计算错误!未定义书签。3.3机架的设计说明错误!未定义书签。4分选机构的设计错
4、误!未定义书签。4.1分选机构的运动原理错误!未定义书签。4.2筛子的工作分析错误!未定义书签。5动力装置的设计与选用错误!未定义书签。5.1增速系统及传动装置错误!未定义书签。5.2葵花籽脱壳机生产率错误!未定义书签。6.轴的校核错误!未定义书签。6.1胶辊轴的校核错误!未定义书签。6.2变速箱输入轴的校核错误!未定义书签。总 结9致 谢14参考文献15 塔里木大学毕业设计1绪论1.1课题研究的意义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%。新疆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
5、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年新疆番茄种植面积已达158万亩,番茄产量达到744万吨,生产番茄制品101.46万吨。然而,目前新疆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,而正值新疆的秋收季节之时,致使劳动力极为紧缺。但经过十几年的发展,新疆的“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
6、熟季节与棉花成熟季节相同,由于新疆是棉花大省,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,严重影响了新疆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。1.2国内外番茄收获机发展状况1.2.1国外番茄收获机发展现状美国是世界上加工番茄生产第一大国,采用机械化收获以后,不但促进了番茄种植规模的扩大,而且使番茄收获费用从占生产总费用的50%降低到1
7、6%。种植面积的扩大和收获费用的降低对提高美国番茄产业的竞争力起到了极大的促进作用。美国加工番茄机械化收获与其它作物机械化收获发展过程的最大区别是,加工番茄机械化收获的发展充分体现了农艺与机械化技术的结合;它是首先通过选育出适于机械化收获的品种之后,才着手研制番茄收获机的。1962年以后,适于机械化收获的番茄品种达到成熟之后,番茄机械化收获才逐渐得到推广应用。到1968年,美国加工番茄机械化收获水平就达到了80%。美国番茄收获过程已经实现了向自走式大型化自动化方向的发展,从早期人工辅助作业的半机械化番茄收获机过渡到牵引式番茄收获机, 再发展装有光电识别选果的自走式大型化收获机。1.3国内外番茄
8、收获机存在的问题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。新疆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,目前新疆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,人工采摘仍将是新疆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
9、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。1.4研究的内容和方法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
10、率高,果秧分离效果好等优点。1.5预期目标(1)番茄收获机操作方便,结构简单,通用性好,使用寿命长。(2)被分离的番茄果秧分离率高、番茄完整率高、果秧分离效果好。(3)收获效率高,人工劳动量少,同时动力上要消耗少。(4)制造价格便宜,容易普及,能满足农业使用的要求。1.6重点研究的关键问题及解决思路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。 (1)选择合适动力传递方式,设计工作装置和传动装置。(2)运用Auto CAD软件,绘制二维零件图和装配图。(3)利用有限分析和Solidworks进行虚拟样机设计,完成整机各零部件
11、的三维建模。1.7工作条件及解决方法塔里木大学位于南疆中心位置,校内有实习工厂、土槽实验室、农业工程重点实验室等,设计条件较好,为项目开展提供了场地和基本条件。校内拥有优良的硬件环境,机械电气化工程学院拥有先进的实验设备和机械加工制造设备,并且师资力量雄厚,完全可以满足番茄的工作条件。2果秧分离的典型方法及果秧分离机构方案的选择2.1梳齿式分离机构如下图2-1所示,这是一种强制性分离机构,当机器沿行垄行驶时,梳齿插入番茄秧茎,强制 性地把果实从果枝上捋下来,实现果实与茎杆的分离。该机型的分离过程对西红柿果实带来很大损伤,并且它只是把果实分下来,茎秆仍长在地里,除去他们还需要其他后续的工作。图2
12、-1 从动梳齿式果秧分离装置2.2滚筒式分离机构如图2-2所示,果秧被送至倾斜的滚筒式分离装置中,滚筒通过回转,对西红柿果秧进行多次起落摔打,从而使果实脱落,实现果实的分离。该分离机构在进行果秧分离的过程中无法保证分离的效果,当滚筒回转速度过快或过慢时,分离效果都不理想。转速过慢,分离不完全;过快时被分离下来的果实来不及落下,与番茄秧一块被抛甩在田地里,造成收获损失。图2-2 滚筒式分离装置2.3摘果器式分离机构如图2-3所示,先由收获机把整株番茄茎秧拔出来,固定在输送带上,再由分离机构敲打植株,使植株振动。依据果实质量集中同时惯性较大的特点,使果实脱落,从而实现果实的分离。该机构果茎分离的工
13、序过多,果实分离结束还要将茎秧取下。生产率过低,不符合高效率作业的要求。图2-3 摘果实分离装置2.4振动分离机构振动分离机勾大多为转动机构,保证单向转动的同时,来实现速度大小的周 期性变化。通过速度大小变化产生的惯性力,将西红柿果实甩落下来。因此可以通过改变转速变化的快慢,来实现不同的分离效果,同时可以很方便地实现连续作业。这种机型在番茄联合收获机领域应用最为广泛。由意大利 FMC 公司所生产的 SZ 系列的西红柿收获机上的果秧分离机构就属于此类。该分离机构包括分离滚筒和分离驱动机构。分离弹齿结构简单,通过它拨动西红柿茎秧,分离驱动 机构则是弹齿滚筒的动力源, 用来带动滚筒的旋转,滚筒以变化
14、的速度进行转动 从而实现对西红柿果秧的抛甩。西红柿果秧通过抛甩作用,果实分离下来落到果实输送带上,输送到集果器中。而果秧通过抛秧链抛洒到田间。2.5键式果实分离器如图2-4所示,该分离装置由10个键体连接成两组,利用键和曲柄形成平行四杆装置,键上各杆均做半径相同的圆周运动来实现分离。这种机型结构复杂,体积庞大,生产效率低,没有得到广泛应用。图2-4 键式果实分离器2.6果实分离装置方案的选择经过方案的比较及选择,在设计要求内能够满足设计的要求条件,本文设计了一中能够适应新疆番茄种植模式的梳齿滚筒分离装置,同时对该装置主要的结构参数、运动参数进行了参数化设计。3番茄分离装置的总体设计3.1番茄种
15、植模式及物理机械特性3.1.1 番茄果实在茎叶中状态分析 在番茄收获过程中,一般采取收获机切割组件将番茄果秧从根部切除,然后将切除后的果秧输送至分离机构进行分离。切断主茎秆后的番茄果秧或是以果实单体的形式夹杂于茎叶中,或是连接在侧枝上,其中连接侧枝的果实是需要分离的对象。机械收获时,切断主茎杆后的番茄果秧不是定向输送给分离装置,果实相对于茎秆、叶子、分离器的位置不同,果实与侧枝的连接强度也不同,果实的存在状态有以下几种情况:(a)处于物料最下层的番茄果实可能存在的状态,果实自由悬挂在侧枝上; (b)处于物料中间层的果实属于这种情况,果实挂在侧枝上,受到叶层和茎秆的作用,在一个垂直方向上受到约束
16、; (c)果实挂在侧枝上,被叶层和茎秆夹住,处于物料中间层的果实可能存在的状态; (d)处于物料上层的果实主要属于这种情况,果实在茎秆和叶层的上部。 3.12 加工番茄的种植模式加工番茄植株被收获机割台切割后,通过输送装置送至分离装置,在分离装置中完成果秧分离, 分离装置的阻秧板,栅格间距等基本设计参数依据来源植株特性,故需对加工番茄的植株相关特性进行测量,实测加工番茄植株的主茎杆直径和高度、植株重量、侧枝直径和长度、果实数量等参数,加工番茄的种植主要有两种滴灌机械采收栽培模式: (1)宽窄行间距 100cm+40cm,1膜1管布置,滴灌带间距 1.4m; (2)宽窄行间距 80cm+40cm
17、,1 膜 1 管布置,滴灌带间距 1.52m;(3)株距为3540cm。 这两种栽培模式的窄行滴灌带距均为20cm,以利于水的测向渗透并使水及早被番茄根系吸收利用,中间行距为100cm 或 120cm 的行距有利于番茄收获机的行走。根据番茄品种的生长特性,对长势强或密度大的品种选用1.52m 滴灌带间距,长势稍弱的品种选用1.4m滴灌带间距,调研中发现还有部分地块采用宽窄行间距为80cm+40cm。图3-1 加工番茄植株形态3.1.2 加工番茄果实形状,单果重测量加工番茄果实的直径、长度是为了设计出与其相适应的采摘机构,提升加工番茄的采收效果。通过采样测得里格尔 87-5,石红20,屯河41的
18、果实形状和单果重,采集数据各 100 个。数据统计结果如图 3-2 所示:其结果平均值如表3-1所示:(a)里格尔87-5果实形状(b)石红20果实形状(c)屯河41果实形状(d)三种果实形状图3-2不同果实形状参数表3-1 加工番茄果实形状及单果重品种单果质量/g纵径/mm横径/mm最大最小平均最大最小平均最大最小平均里格尔87-513115.162.4790.7124.0650.0979.4821.3945.12石红20101.2430.2860.7690.7330.2355.4880.3338.2548.29屯河4196.4725.3570.9180.5825.3850.0874.362
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