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論文導(dǎo)讀:筆者設(shè)計(jì)了適合此機(jī)型的自動(dòng)分缽落苗裝置。進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真。本研究打破傳統(tǒng)設(shè)計(jì)流程。吊籃式棉花移栽機(jī),吊籃式棉花移栽機(jī)分缽落苗裝置設(shè)計(jì)與仿真分析。
關(guān)鍵詞:吊籃式棉花移栽機(jī),分缽落苗裝置,設(shè)計(jì),仿真
現(xiàn)有最適宜棉花膜上打穴移栽的機(jī)型就是吊籃式移栽機(jī),吊籃式移栽機(jī)是膜上打穴移栽機(jī)械中栽植質(zhì)量較好,機(jī)械結(jié)構(gòu)可靠的一種機(jī)械,但通過(guò)試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),用手直接將缽苗投入吊籃中存在一定的危險(xiǎn),稍有不慎,會(huì)造成夾手傷人的事故,且投苗不方便,受到車(chē)速影響較大,當(dāng)車(chē)速增高時(shí),吊籃的線速度提高,從而由于人的投苗不及時(shí)增加了漏苗率。為了改進(jìn)吊籃式移栽機(jī)的不足之處,筆者設(shè)計(jì)了適合此機(jī)型的自動(dòng)分缽落苗裝置,這樣既能保證安全,也加快了投苗速度,提高了生產(chǎn)效率。
一、分缽落苗裝置設(shè)計(jì)
由于棉花移栽機(jī)的分缽落苗系統(tǒng)對(duì)整機(jī)的作業(yè)質(zhì)量和工作速度有很大的影響,所以根據(jù)國(guó)內(nèi)具體情況,在對(duì)現(xiàn)有分缽落苗系統(tǒng)研究的基礎(chǔ)上,確定了如圖1所示的分缽落苗系統(tǒng)。該分缽落苗系統(tǒng)主要
由氣缸、平行推桿A、平行推桿B、分缽器撥齒、平行推桿座、垂直推桿、撥齒復(fù)位拉伸彈簧和垂直推桿復(fù)位壓縮彈簧組成。工作初始狀態(tài),氣缸活塞縮回,分缽器撥齒處于打開(kāi)狀態(tài),輸送帶上的有序缽苗進(jìn)入分缽器中。當(dāng)氣缸接受傳感器發(fā)來(lái)的信號(hào)時(shí),活塞向左運(yùn)動(dòng),開(kāi)始推動(dòng)垂直推桿,分缽器撥齒的弧形前端阻擋住第二個(gè)缽苗在輸送帶上繼續(xù)前行,分缽成功。分缽的同時(shí)氣缸推動(dòng)垂直推桿前行,鉸鏈反
圖 1分缽落苗系統(tǒng)
向運(yùn)動(dòng)中間空隙增大,缽苗在平行推桿A之中開(kāi)始下落,平行推桿A的張開(kāi)度未達(dá)到缽苗直徑時(shí),缽苗靠緊平行推桿A下落,由于一直緊貼平行推桿A,這里認(rèn)為缽苗一直0速度。兩平行推桿A之間的距離隨著垂直推桿的移動(dòng)最后超過(guò)了缽苗的最大直徑,此時(shí)缽苗失去平行推桿的扶持,以0初速度自由落體。采用該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是自動(dòng)化程度高,工作可靠性好(基本沒(méi)有重栽或漏栽現(xiàn)象),并可以避免已損壞的殘缽對(duì)分缽的影響。
二、氣缸運(yùn)動(dòng)的工作原理
1.氣缸運(yùn)動(dòng)回路的設(shè)計(jì)
氣缸運(yùn)動(dòng)回路由氣壓源、氣動(dòng)三聯(lián)件、雙電控電磁閥、單向節(jié)流閥、雙作用氣缸等元件組成,如圖2所示。為了滿足分缽落苗的準(zhǔn)確性,活塞的運(yùn)動(dòng)過(guò)程為:工進(jìn)→停止→快退。為使工進(jìn)時(shí)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn),采用單向節(jié)流閥的排氣節(jié)流調(diào)速回路,調(diào)節(jié)排氣側(cè)的節(jié)流閥開(kāi)度,可以控制不同的排氣速度,從而控制活塞的運(yùn)動(dòng)速度。由于有桿腔存在一定的氣體背壓力,故活塞是在無(wú)桿腔和有桿腔的壓力差作用下運(yùn)動(dòng)的,因而減少了“爬行”發(fā)生的可能性。論文格式,吊籃式棉花移栽機(jī)。這種回路能夠承受負(fù)值負(fù)載,運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性好,受外負(fù)載變化的影響較小。為了讓活塞左移到位置B時(shí)(此時(shí)鉸鏈機(jī)構(gòu)足夠打開(kāi)缽苗可以無(wú)阻下落)停止,在氣缸B位置安裝了磁性開(kāi)關(guān),當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到位置B時(shí),磁性開(kāi)關(guān)發(fā)出信號(hào),缸停止運(yùn)動(dòng),因此選用三位五通電磁閥執(zhí)行其中位機(jī)能。此外,為了保證氣缸不被水汽污染,保證電磁閥和氣缸潤(rùn)滑,氣動(dòng)回路中還必須有氣壓調(diào)節(jié)表、空氣濾清器和油霧器。論文格式,吊籃式棉花移栽機(jī)。
圖2氣動(dòng)回路圖
1-氣動(dòng)三聯(lián)件 2-三位五通電磁換向閥 3-單向節(jié)流閥 4-氣缸
2.氣缸運(yùn)動(dòng)的工作原理
當(dāng)滾載輪上的吊杯轉(zhuǎn)到離左側(cè)水平面θ角時(shí),此處傳感器發(fā)出信號(hào),電磁鐵2YA帶電,電磁閥右位處于工作狀態(tài),壓縮空氣經(jīng)氣動(dòng)三聯(lián)件→換向閥右位→氣缸右腔,左腔氣體→單向節(jié)流閥→電磁換向閥排出,活塞桿左移伸出,推動(dòng)分缽落苗裝置的垂直推桿向左運(yùn)動(dòng),當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到位置B時(shí),開(kāi)始落苗,磁性開(kāi)關(guān)發(fā)出信號(hào)給時(shí)間繼電器并延時(shí),同時(shí)讓電磁鐵2YA失電,活塞停止運(yùn)動(dòng)。當(dāng)延時(shí)時(shí)間結(jié)束,時(shí)間繼電器發(fā)出信號(hào),讓電磁鐵1YA帶電,電磁閥換向,壓縮空氣經(jīng)氣動(dòng)三聯(lián)件→換向閥左位→單向閥→氣缸左腔,右腔氣體→電磁換向閥排出,活塞桿右移縮回,分缽器撥齒在回復(fù)拉伸彈簧的作用下回復(fù)打開(kāi)位置,允許阻擋的缽苗通過(guò);垂直推桿在螺栓導(dǎo)桿外的回復(fù)壓縮彈簧的作用下復(fù)位。
三、分缽落苗系統(tǒng)的仿真分析
用ADAMS/View對(duì)分缽落苗裝置進(jìn)行建模,建完整體模型圖后,進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真。仿真結(jié)果如圖3-圖7所示。論文格式,吊籃式棉花移栽機(jī)。論文格式,吊籃式棉花移栽機(jī)。
圖 3 活塞受力變化曲線
圖 4垂直推桿復(fù)位壓縮彈簧受力曲線
圖 5 平行推桿A張開(kāi)距離變化曲線
圖 6 缽苗落入吊杯距離變化曲線
圖 7 缽苗落入吊杯時(shí),吊杯轉(zhuǎn)過(guò)角度
從以上曲線可以看出,保證每秒播種兩株,栽植輪的角速度應(yīng)為180度/秒。給定氣缸活塞一個(gè)100mm/s的勻速度推動(dòng)垂直推桿,由于垂直推桿復(fù)位壓縮彈簧的反作用力逐步增大,可以看出活塞的受力也是由0N增加到35N左右。由平行推桿A張開(kāi)距離變化曲線可以看出,張開(kāi)距離從50mm逐步增加到60mm,大約需要0.029s。論文格式,吊籃式棉花移栽機(jī)。缽苗落入吊杯距離為280.8mm時(shí),時(shí)間為0.239s。論文格式,吊籃式棉花移栽機(jī)。為保證分缽喂入裝置最后落缽能夠準(zhǔn)確落入吊杯之中,此時(shí),傳感器離左側(cè)水平面的位置角度為:0.239s時(shí),吊環(huán)轉(zhuǎn)過(guò)的角度,與氣缸推開(kāi)分缽裝置的時(shí)間0.029s時(shí)吊環(huán)轉(zhuǎn)過(guò)的角度之和,共計(jì)43.02+180*0.029=48.24度。
四、結(jié)束語(yǔ)
本研究打破傳統(tǒng)設(shè)計(jì)流程,采用了先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法,將虛擬技術(shù)應(yīng)用在農(nóng)業(yè)機(jī)械的設(shè)計(jì)上,進(jìn)行了有益的探索,對(duì)分缽落苗裝置的分缽和準(zhǔn)確落缽的過(guò)程進(jìn)行了仿真分析。仿真結(jié)果可以得出,分缽落苗裝置的設(shè)計(jì)可以基本滿足實(shí)際的生產(chǎn)需要,為移栽機(jī)分缽落苗系統(tǒng)的研究提供了新的思路和方法。