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基于PRO_E的新型棉花采摘机的设计.pdf

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基于PRO_E的新型棉花采摘机的设计.pdf

2012年7月农机化研究第7期基于PRO/E的新型棉花采摘机的设计任丰兰常德职业技术学院,湖南常德415000摘要结合常德市棉花采摘情况,设计了一种新型的棉花采摘机。对棉花采摘机的采摘头、吸棉管、储棉桶和减压装置进行了设计,采用Pro/E软件对其模型进行了建立,并对其材料进行了强度校核。结果表明,满足强度要求,设计方案基本可行。关键词棉花采摘机Pro/E采摘头减压装置储棉桶中图分类号225.911文献标识码A文章编号1003188X2012070093040引言常德是湖南省的棉花产业基地,但由于棉花收获机械没有全面推广,许多棉农仍然采用手工的方法进行剥桃净棉,生产率低,严重浪费了劳动力资源。因此,为了使棉农能获得更大的经济效益,研制简便、低廉的采棉机就十分重要。而本文设计的新型棉花采摘机就能实现上述的这些功能,具有十分重大的现实意义。1总体结构设计新型棉花采摘机属于小型农机产品,为了便于携带和操作,结构相对于大型机械来说比较简单。该机器主要由4大部分组成①采摘头②吸棉管③储棉桶④减压装置,如图l所示。其中,采摘头的作用是对棉花进行采摘减压装置的作用是产生一个负压,把采摘头上摘下的棉花通过吸棉管吸到储棉桶中。图l新型棉花采摘机的总体结构图新型棉花采摘机工作原理类似吸尘器,通过减压装置的作用,在吸棉管处产生一定的负压,形成有一定流速的空气流,棉枝上的棉花经过采摘头的采摘从收稿日期201108~25基金项目常德职业技术学院院级基金项目ZYl026作者简介任丰兰1976,男,湖南永州人,讲师,Emailfenglanren163.corn。93而在空气流的吸引作用下进入棉花桶,相当于人工将棉花从棉枝上采摘下来。2采摘头的设计2.1采摘头的工作原理j采摘头的原理主要是通过拉动扳手推动套口向前,采摘爪子受力向前,由原先的斜状变成竖直状态从而将棉花摘取,送到吸棉管口。采摘头主要由采棉爪、传动杆、集棉管、弹簧和扳机组成,其结构简图如图2所示。传动杆图2采摘头的绪构衙圈采摘头是棉花机的主要设计部分,是能正确地采摘棉花以及能将棉花输送到输棉管口,从而达到棉花的采摘的目的,也是棉花采摘的首要任务。2.2采摘头结构Pro/E设计在采摘头太体形状和尺寸设计完成后,进入Pro/E软件进行三维建模。打开Pro/E软件,在新建里面选择零件设计模块进行设计。具体尺寸按照自己原先设计好的尺寸进行建模。采棉爪主要是用于棉花的采摘。它有4个采摘爪,结构如图3所示。集棉管设计为长筒形状,主要万方数据2012年7月农机化研究第7期是为了避免采棉者在棉株问的穿梭。由于单朵棉花质量不超过59,所以吸棉口形状采用圆形口,材料选用塑料或不锈钢,内壁一定要光滑、无毛刺,吸口直径控制在50ram左右。由于棉花株与株之问的距离在4050em左右,所以在设计过程中.采摘头中集棉管长度控制在60em左右较为合适,结构如图4所示。图3采摘爪结构图囝4集棉桶结构隔扳手是本设计中起到主要作用的部件.采摘头的工作主要是通过扳动扳手,从而通过传动杆促使彩棉爪由原先的斜状慢慢变成竖直状态,达到将棉花传输到集棉管中,实现棉花的采摘。由于在设计中采摘头中扳手的长度只需适合采棉者手能合适的掌握,所以长度太小控制在15em左右,结构如图5所示。豳5扳手鞲杓田弹簧主要是实现扳手的往还运动,扳手受力后完成了棉花的采摘,弹簧又将扳手送到原状,从而实现运动的可循环性,结构如图6所示。由于扳手与传动杆的链接需要一个链接杆。所以在设计过程中需要用到连接杆和定位销,设计形状如图7所示。囝6掸赞结构图目7j生什牮樗目2.3采摘头材料的选取采摘头是棉花机设计的主要部件,所以在材料的选取过程中务必要注意。在考虑设计要求和实际需要时,应合理地选取材料。在株问采摘时,采棉机的质量要尽量小,以减少棉农的负担。本设计过程中,传动装置的材料主要选取钢.由于其是链接扳手和采棉爪子的主要部件,要保证其实用性和持久性,要求钢的质地好,且耐磨和防水不生锈,持久力好。集棉管主要选取塑料作为制造的材料,采摘爪子选取铁或是钢来制造。3吸棉管和储棉桶的设计吸棉管在该设计中起到连接采摘头和储棉桶的作用,主要用于棉花的输送,起到辅助作用。储棉桶的作用主要是用来储存棉花.与其减压装置连接,在减压装置的作用下降低储棉桶的气压,使得棉花被输送到储棉桶中。3.1吸棉管的设计吸棉管主要是连接采摘头和储棉桶的辅助工具,它采用塑形材料制造,便于扭转。可为棉农采摘带来方便。万方数据2012年7月农机化研究第7期由于该棉花机的设计主要是用于小户型的棉花采摘,质量和价格问题的考虑是无可厚非的,所以在选取采摘的时候务必要尽量减少棉花机的总质量。因此,在选取材料时选取聚氯乙烯PVC塑料,大小选取外圆半径9cm,厚度】cm的管道。长度选取50cm,其Pro/E图如图8所示。田9储棉牺的结柑田4减压装置的选择在采棉机系统中,减压装置一般采用抽风机,用来抽去集棉桶中的空气,从而使储棉桶产生一定的负压,促使空气从采摘头中由集棉管进入.一定强度的空气流能将棉花顺利地传送到储棉桶中。抽风机是整个自动剥桃净棉机的动力部分,是这个棉花采摘实现的重要部分之一。抽风机的主要作用是用来减压.从丽使吸棉管产生一定的风速。采棉机的吸棉口风速大小取决于抽风机功率的大小。由于单朵棉花的质量一般不超过59,包括棉花粘在棉枝上有一定的连接力,因此吸棉口风速一般控制在1015m/s之间,这个风速可以有效地将采摘后的棉花顺利吸入到采棉机中。在抽风机的选取时必须遵循整体采棉机的便携性和实惠型。所以,在抽风机的选取时过程中,选择型号为XFCFJ100的气动抽风机为该采棉机的减压装置。5材料的校核材料的校核是指在设计和制造过程中,对材料的强度、硬度等进行校核.使得设计过程中误差更小。在棉花采摘机的设计中,由于诙棉花机属于便携性,所以大部分的部件采用塑料。设计中扳手、储棉桶和集棉桶等都采用塑料翻造,所以其精度、强度等需要校核。I推杆尺寸计算。在求出脱模力的前提下可以对推杆或推管做出初步的直径预算并进行强度校核。本设计采用的是圆形推杆,圆形推杆的直径由欧拉公式简化为df鞫i。20mm、r以,式中d一推杆直径n一推杆的数量,n取1把推管当作推杆£一推杆长度参考模架尺寸,估取L22nunE一推杆材料的弹性模量,取E2.1x105MPak一安全系数,取女I.5‰一总的脱模力,F33324N。实际推杆尺寸直径为5mm,因为它由4根推杆,可见是符合稳定性要求的。但为了安全起见,再对其进行强度校棱,强度校核公式为d≥/掣k。20Ⅲ~n1|L矿&J其中,【口。】为推杆材料的许用压应力,并且f矿E】陋150MPa.满足强度要求。2推杆与模体的配合。推杆和模体的配合性质万方数据2012年7月农机化研究第7期一般为H8/f7或H7/tr/。推板厚度的计算为H≥o』4£【蒜。≈L9mm、曰E【6,其中,£为推杆对推板的作用间距,参考模架取己取80ram较远处的一对推管距离为188mm,考虑到推杆的作用,所以取较近的一对推杆作为校核B为推板宽度,B20mm【6】模板中心允许的最大变形量,【6】0.065ram,【剐取1/8塑件推出方向上的尺寸公差推出方向上的尺寸公差△0.52ram。模具推板的厚度为20ram,从计算结果看,满足强度要求。6结论笔者结合常德市的情况,设计了一种新型的棉花采摘机,对棉花采摘机的采摘头、吸棉管、储棉桶和减压装置分别进行了设计,采用PRO/E软件对建立了模型,并对其进行了校核,结果满足强度要求,设计方案基本可行。参考文献1】机械设计编委会.机械设计手册3版K.北京机械工业出版社。2004.2仇建龙.采棉机的工作原理及设备选用J.机械研究与应用,20082114115.3韦皆顶.采棉机器人的研究现状及关键技术J.农机化研究,200771418.4】袁新芳,袁建宁,于滨.基于神经网络的智能型采棉机器人开发与研究J.农机化研究,200828891.5刘克毅,王维新.统收式采棉机风送系统参数研究J.农业机械,2010131517,6吕在民.棉花机械采摘一摘铃的探讨J.石河子科技,1995631.7叶伟,王维新.软摘锭采棉机输棉系统设计与分析J.农业机械.200916104106.8张良.储棉箱的设计安装分析J.中国棉花加工,200341212.9陈杰,黄鸿,传感器与检测技术M.北京高等教育出版社,2002.【lO王宛山,邢敏蔡.光起.机械制造手册M.沈阳辽宁科学技术出版社,2002.BasingonPRO/EoftheNewDesignoftheCottonPickingMachineRenFenglanChangdeVocationalTechnicalCollege,Changde415000,ChinaAbstractWiththesituationofcottonpickinginchangedcity,anewtypeofcottonpickingmachineisdesigned.Thatthepickinghead,suctiontubeofcotton,storageofcottonbucket,vacuumdevicesofthecottonpickingmachinealedesigned,thesemodelaleestablishusingPRO/Esoftware,andthestrengthofitsmaterialsarechecked,theresultsmeetthestrengthrequirements,SOthedesignisbasicallyfeasible.KeywordscottonpickingmachinePRO/Epickingheaddecompressiondevicestorageofcottonbucket96万方数据

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