移动式烟秆拔秆破碎机拔秆机构的研制及试验

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烟秆作为烟草生产过程中的特殊副产物,在烟叶采摘结束后遗弃田间会成为病虫害和病毒的传染源,需在烟叶收获后立即拔除,且收获后的烟秆资源化利用较广。而我国烟秆的机械化回收程度较低,现有拔秆机械或是效率不高,或功能单一,或是需要辅助收集、清理工序,整体体现出适应性差的特点。因此,开展烟秆的一体式机械化回收处理是现代化烟草农业中烟秆综合利用不可忽视的重要环节。本文设计了一种移动式烟秆拔秆破碎机,能一次性完成烟秆的拔秆、输送、清理和破碎抛送作业,有效地解决了现有烟秆拔秆设备功能单一、拔秆效率较低等问题,并重点对拔秆机构进行了运动学、动力学分析及仿真研究。本文主要研究内容和结论如下:(1)对拔秆破碎机整机结构及关键零部件进行了设计,整机主要由拔秆刀辊、输送对辊、破碎机和液压系统四部分组成,能连续完成烟秆拔秆、输送、破碎抛送作业和实现各工作部件的无极调速,并对机组配套动力进行了选择。(2)对拔秆刀辊进行了运动学和动力学分析,确定了拔秆刀辊的工作参数,研究分析了拔秆刀辊工作阻力和拔秆横刀抛秆工作机理;并对拔秆刀辊进行了运动仿真和模态分析,验证了拔秆刀辊工作参数和结构设计的合理性。(3)对拔秆刀辊进行了离散元仿真分析,应用离散元EDEM软件分别建立了旋耕刀切土仿真和拔秆刀辊切削烟垄仿真模型,研究了土壤颗粒在旋耕刀和拔秆刀辊作用下的破坏和抛土过程,得到了切削过程中旋耕刀和拔秆刀辊的切削阻力、扭矩和功耗等。仿真结果表明所设计拔秆刀辊结构和参数能完成烟垄切削和抛土作业,验证了拔秆刀辊设计的合理性。(4)对样机开展了单因素试验和Box-Behnken响应面试验,通过单因素试验得到了机组前进速度、拔秆刀辊转速、输送对辊转速和破碎机转速对拔秆破碎机各试验指标的影响,确定了各因素的较优作业水平。在单因素试验的基础上,对拔秆破碎机进行了四因素Box-Behnken响应面试验,得到了各试验指标的数学模型,并对试验结果进行响应面分析和参数优化,得到了拔秆破碎机的最优工作参数组合。
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