工业大麻割晒机的三维仿真设计

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　　摘 要：针对当前我国工业大麻割晒机研究现状与发展需求，运用三维软件UG设计了一款工业大麻割晒机，包括夹持输送机构、切割机构、传动机构、机架等。首先对星轮式拨禾机构、往复式切割器等零部件进行三维建模，然后根据各零部件之间的准确约束进行整机装配，并对样机各运转部件进行了干涉检查，仿真结果表明所设计的工业大麻割晒机符合农艺要求，并为后续的虚拟样机运动仿真、割台的结构优化奠定了良好的基础，提高了样机的研发速度。
　　关键词：工业大麻;割晒机;三维仿真设计;UG
　　Abstract.In view of the current research situation and development demand of industrial hemp swather in China， this paper designs an industrial hemp swather with three-dimensional software UG， including clamping and conveying mechanism， cutting mechanism， transmission mechanism， frame， etc. Firstly， the three-dimensional modeling of the components such as the starwheel reel mechanism and the reciprocating cutter is carried out， then the assembly of the whole machine is carried out according to the accurate constraints between the components， and the interference check is carried out for the operating components of the prototype.The simulation results show that the designed industrial hemp swather meets the agricultural requirements， and lays a good foundation for the following virtual prototype motion simulation and header structure optimization， and improves the efficiency of prototype research and development.
　　Key words.industrial hemp;swather;three-dimensional design;UG
　　0 引言
　　工业大麻指四氢大麻酚含量低于0.3%的大麻，中国将工业大麻称为汉麻（后文中汉麻均指工业大麻）。工业大麻制成的服装衣饰相较于棉纶和涤纶，具有抑菌除臭、吸湿排汗等多种优势，并且穿起来柔软舒适，也更为环保。黑龙江省的独特地理条件和气候优势使之成为中国主要的工业大麻种植基地之一。
　　1 我国汉麻割晒机研究现状
　　随着汉麻的需求增加，我国的种植面积也逐年增加，汉麻生产的机械化作业也更受关注。国内汉麻种植与收获要求与国外不同，成熟后的植株较国外的高，茎秆较粗，收获后汉麻需要在田间晾晒抽丝，称为“沤麻”。因此进口机械在国内使用，适应性较差，工作效率低，所以迫切需要研制出符合我国汉麻收获农艺要求的新型割晒机。
　　2 割晒机的工作原理
　　本次设计的割晒机利用拖拉机的动力进行工作。收获时植株在拨禾轮的引导和扶持作用下进行快速切割，被切割的植株在输送装置的作用下沿固定方向向一侧运输，由于植株本身的牵连作用和机器输送过程中产生的惯性将被切割的植株平整地铺放在田间进行晾晒。
　　1.拨禾轮2.切割装置3.大分麻板4.从动轴5.传送带
　　6.传动箱7.主动轴8.中间轴 9.链轮10.固定架
　　11.曲柄连杆机构
　　3 工业大麻割晒机部件设计
　　割晒机主要工作部件包括拨禾轮、切割器、传送带、机架等组成（如图1）。
　　3.1 工艺参数的确定
　　汉麻植株一般为行距30 cm、株距10 cm。成熟后的汉麻工艺长度约为2.3 m。本机器设计割幅为1.6 m，割茬高度约为0.01 m，可扶持的最大高度为2.1 m。
　　3.2 動力及传动机构
　　采用动力为50 kW及以上的拖拉机，通过动力输出轴将拖拉机动力传递到中间轴，中间轴再向机器各个机构进行传递。为保证植株可以直立地铺放在地面，机组前进速度应等于切割速度。动力输送到中间轴，通过链轮、链条带动主动轴运动，再由主动轴通过传送带带动从动轴运动，中间轴下方通过曲柄传动连接着切割机构，带动切割器运动。
　　3.3 输送机构
　　输送机构主要包括主动轴、从动轴和传送带。主动轴为一长轴，中间有一个链轮，用来接收动力。从动轴有两个，通过螺栓固定在机架上。传送带上有拨片，其作用是带动拨禾轮进行工作并将切割后的植株进行横向输送。
　　3.4 切割机构
　　切割装置由定刀片、动刀片和曲柄连杆机构组成。切割器为往复式切割器，定刀片固定在机架下方，并装有护刃器。动刀片安装在一个凹槽里，使其实现稳定的水平运动。
　　3.5 拨禾轮
　　拨禾轮主要由分麻板和星轮组成。本机器采用上、下两排拨禾轮，可以更好地扶持切割，让被切割的植株更好的保持直立状态。图2为装配后的拨禾轮。本机器采用上下两排拨禾轮，可以更好地扶持切割，让被切割的植株更好的保持直立状态，两排拨禾轮夹角为30°。两排的星轮位于传送带中央，目的是配合传送带更好的带动拨禾轮工作。在拨禾轮两侧设有大分麻板，用来分割未割倒的作物，防止因大麻缠绕影响工作效率。
　　3.6 整机三维仿真装配
　　在进行整机的装配之前，应将部分零、部件先行装配。需要先行装配的部件有拨禾轮、定刀片、主动轴、动刀片、曲柄连杆机构以及传动箱，这样做便于三维仿真装配和机器使用前的安装，装配完成的整机如图3所示，对样机各运转部件进行了干涉检查，仿真结果该机符合农艺要求。
　　4 结论
　　通过UG软件对汉麻割晒机的零、部件三维建模，然后根据各机构之间的准确约束进行整机装配，并对样机各运转部件进行了干涉检查，仿真结果表明所设计的工业大麻割晒机符合农艺要求。
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