烟草培土机主要部件的设计及研究

论文摘要

对烟草进行培土是烟田耕作的重要组成部分,是保证烟草产量和质量的主要环节之一。而目前所用的培土机,均无护叶装置,工作中易伤烟叶,因而需人工辅助遮挡烟叶,这种工作方式,落后、费时、费力,同时现有的培土机培土后沟底均无松土层,不能做到保墒蓄水。由西北农林科技大学机电学院设计的一种新型的烟草培土机,采用了一种由推土绞龙与切土旋耕刀组合而成的新型培土器,可实现培土后沟底留有松土层;同时采用了一种垄面仿形分叶及护叶装置,可实现培土时不需人工辅助遮挡烟叶,有效做到培土过程中对烟叶的保护。本文针对上述机械,运用现代设计方法对该机的主要工作部件进行了设计研究,并对该机的功耗进行了分析与测试。首先,本文利用传感器测试了新型培土机在培土过程中培土器的应变,并根据传统理论计算,选择了额定输出功率为5马力的柴油机,从而避免了柴油机功率过小培土机无法正常工作或功率过大造成资源浪费的现象;同时利用应变间接的对绞龙轴的强度进行了校核。其次,本文运用三维造型技术和有限元法对绞龙进行了分析与研究。在PRO/E中对绞龙进行三维造型,利用图形接口将模型导入ANSYS,离散后得到绞龙的有限元模型,并分别对绞龙进行了静力分析和模态分析,分别得到绞龙螺旋叶片节点的应力、应变等值线图和绞龙轴的十阶模态振型,从而得知培土机在培土过程中不会产生共振现象,同时也对绞龙螺旋叶片的强度和绞龙轴的刚度完成了校核,而且绞龙的有限元分析结果也为绞龙的其他动力学分析提供了理论依据。设计完成后的烟草培土机,原理新颖、结构简单紧凑,同时现场培土实践证明,培土后垄面整齐,沟底留有松土层,且烟叶压伤现象少,达到了烟草培土的技术和要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究的目的和意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 我国传统培土机分类
• 1.5 研究的主要内容
• 第二章 新型烟草培土机培土器的设计
• 2.1 烟草培土机的整体结构与工作原理
• 2.1.1 烟草培土机整体结构
• 2.1.2 烟草培土机工作原理
• 2.2 烟草培土机培土器结构和参数设计
• 2.2.1 烟草培土器结构图
• 2.2.2 旋耕刀片的选用
• 2.2.3 旋耕刀刀座的选用
• 2.2.4 绞龙的设计
• 2.3 本章小结
• 第三章 新型烟草培土机动力机功率的确定
• 3.1 扭矩测量方法及原理
• 3.2 电阻应变片的布置与组桥方式
• 3.3 实验条件与设备
• 3.4 DH5920 动态信号测试分析系统简介
• 3.4.1 DH5920 动态应变测试分析系统技术指标
• 3.4.2 DH3810 应变适调器技术指标
• 3.4.3 DH5920 动态应变测试分析系统工作原理
• 3.5 电阻应变传递器（集流环）简介
• 3.5.1 主要用途
• 3.5.2 主要技术性能
• 3.5.3 工作原理
• 3.6 实验过程
• 3.6.1 软件的安装
• 3.6.2 桥路类型的选择
• 3.6.3 通道参数的设置
• 3.6.4 采样频率的设置
• 3.6.5 培土机空转情况下信息采集
• 3.6.6 培土机工作情况下信息采集
• 3.7 机具功率的确定
• 3.7.1 培土中绞龙消耗功率的确定
• 3.7.2 滚动阻力消耗功率的计算
• 3.7.3 传动系统效率的确定
• 3.7.4 烟草培土机功率的确定
• 3.8 烟草培土机其他参数的确定
• 3.9 本章小结
• 第四章 绞龙螺旋叶片的静力分析
• 4.1 螺旋叶片的三维实体建模
• 4.1.1 Pro/ENGINEER 软件简介
• 4.1.2 螺旋叶片的三维实体模型
• 4.2 基于ANSYS 的绞龙螺旋叶片的有限元静力分析
• 4.2.1 有限元法简介
• 4.2.2 ANSYS 软件简介
• 4.3 建立ANSYS11.0 与Pro/ENINEER4.0 的软件接口
• 4.4 螺旋叶片的静力分析
• 4.4.1 选择单元类型
• 4.4.2 定义材料属性
• 4.4.3 网格划分
• 4.4.4 施加载荷
• 4.4.5 求解和后处理
• 4.5 本章小结
• 第五章 绞龙轴的有限元模态分析
• 5.1 模态分析技术及应用
• 5.2 基于ANSYS 的有限元模态分析
• 5.3 模态分析边界条件的定义
• 5.4 绞龙轴的模态分析
• 5.4.1 绞龙轴的自由模态分析
• 5.4.2 绞龙轴的约束模态分析
• 5.5 本章小结
• 第六章 结论和展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介