自动喂料草绳编织机毕业论文(编辑修改稿)

自动喂料草绳编织机毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

43 致谢 45 哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文） 1 第一章 绪 论 课题背景及研究的目的和意义 课题背景 草绳 又叫 稻草绳 ， 是 一种以稻草秸秆为原料经过专用的草绳机加工而成的草制品。 草绳是由稻草加工而成，价格低廉，对环境无污染，是一种属于绿色环保的农业加工产品。 其 用途很广主要用于：瓷器厂，砖瓦厂，预制件机械厂，园林公司，建筑工地等。 由于草绳的用途越来越广，市场中对草绳的需求也 不断 的扩大，现在已经成了农民一项创收的主要途径。 由此也引发了稻草编织机的大量投入与生产。 稻草编织机是工程中用以实现机械化和自动化编制草绳的一种专业机械设备，具有很大的发展前景。 选题意义 现在，我国的科学技术发展迅速， GDP 也迅速增长。 但是，我国仍然是一个以农业生产为主的大国，每年对农作物的需求巨大，但由此也会产生大量的废弃植物秸秆。 一般农民会进行焚烧或是掩埋处理，这样不仅会造成很多生物资源浪费，还会产生大量二氧化碳等气体加快温室效应，所以合理的利用稻草将显得非常重要 [1]。 其中，一个不错的选择便是加工稻草绳。 其用途很广， 主要用于：瓷器厂，砖瓦厂，预制件机械厂，园林公司，建筑工地等。 现在市场上以手动喂料草绳机为主，但这类机器有明显的缺点：需要大量的人力物力， 生产效率低，供不应求，满足不了市场的需求。 因此，市场急需一种自动喂料草绳机来解决供不应求的问题，并充充分分的利用起稻草秸杆 [2]。 研究目的 毕业设计目的是培养学生综合运用专业知识解决实际问题的能力，是机械设计制造及自动化专业之前各种学习环节的深化和检验。 通过此毕业设计，使学生深刻理解专业机械设备的设计方法及各个机构构成，使学生能够充分利用所学过的知识，理论联系实际，独立开展设计工作，从而掌握从事机械设计及自动化相关工作的实际能力， 使学生能全面系统的运用所学知识解决工程中的实际问题，培养进行专 业机械设备设计的能力，并且培养学生查找、阅读文献和撰写论文的基本科学研究能力。 国内外在该方向上的研究现状及分析 哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文） 2 国内外现状 2020 年 3 月份，全国第一台自主知识产权的自动喂料草绳机在洪梅镇诞生，这台机器的创意、研发以及制造的人员全部由本地人完成，是真真正正东莞制造的自主品牌。 东莞市宏辉机械设备厂总经理胡润环：草绳机研发成功，对农民有很大作用，因为草绳机织绳的产量是人工织绳的 3 倍，如果一个人可以开 2 台机器的情况下，就会超过现在人工织绳的 5 倍 [3]。 黑龙江省农业机械工程科学研究院 研制的 6HZ16 型半自动草绳机 [4]，其结构紧凑、体积小、质量轻、占地面积小。 每台草绳机重量 70kg，占地面积 2m2。 同时，机器性能可靠、效率高、操作简便，加工出的草绳抗拉强度大、表面光滑，且捻目数可调，适应不同直径的精制草绳 [5]。 江苏省南通市供销合作社利用自己的优势和长处，推行了秸秆综合利用服务组织，探索出了一条“政府支持与引导、合作社企业化运作，社员增加收入、社会效益明显”的可复制、可持续的模式，目前该模式的推广与应用已呈现出良好的势头。 他们组建的草金秸秆加工农民专业合作社的草绳加工车间里 ：机声轰鸣，轮盘飞转，草绳编织机将进来的稻草编织成了草绳，并有序缠绕在编织机的转盘上。 就这样，一堆堆稻草就变成一盘盘扁圆柱状的草绳捆 [6]。 赣榆县秸杆综合利用的历史已有多年，早在 70 年代末 80 年代初，赣榆农民就用稻草加工草包、草绳，利用麦杆编织枕头、草席，利用碎草、人蓄粪混合密封产生沼气做饭、照明。 在 80 年代末 90 年代初，农机部门研制了简易的草绳机，有效的提高了劳动生产率 [7]。 近几年，随着草制品需求量的增加，农机部门进行积极的探索和研究，研制开发了单线式草帘编织机和双线式草帘编织机，极大地提高了劳动生产 率。 发展前景 近年来，一些新型草绳机得到了广泛应用。 在技术上也曾设计过全自动草绳机的方案。 这种全自动草绳机虽然解决了自动喂料、自动盘绳问题，但是由于自动输草、控草部分尚存在一些技术问题，断草、断绳的故障率较高。 如中国知识产权局授权公告号 CN202005483U 自动喂料草绳机未能有效控制稻草在进入草绳机过程中出现的稻草供给不能受控制，稻草进口出现稻草堆积或供给不足的问题 ， 也未能彻底解决盘绳中盘绳力度的控制，造成盘绳中拉断绳的问题 [8]。 我国的草绳机行业已经具备了较为完善的基础条件，良好 的社会经济环境，广阔的市场空间，完善的工业配套体系，国家历来 重视该领域的发展，相关引导和鼓励性政策频频发布，为行业发展注入政策动力 [9]。 在《产业结构调整指导目录（ 2020 年本）》中 ，稻草机行业 被列为鼓励类。 在 2020 年由工业和信息化部、科学技术部、财政部、国务院国有资产哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文） 3 监督管理委员会四部委会同颁布的《重大技术装备自主创新指导目录（ 2020年版）》中，指出将其发展为行业技术 [10]。 主要研究内容 内容如下： (1)根据水稻种植农业技术要求及草绳加工特点，确定草绳机各工作部件的总体布局。 (2)对 草绳机主要机构部件进行设计、校核。 (3)通过 PLC 控制电机实现对稻草编织机发射轮速度的控制，进而控制草绳的粗细及编织紧密程度。 (4)对草绳机进行二维图及三维图的绘制，并进行运动仿真。 (5)对草绳机设计提出改进性的方案。 研究路线和研究方法 具体研究技术路线如下： 提出问题 研究现有草绳机 绕绳机构设计 捻绳机构设计 送料机构设计 PLC 调速控制 二维三维图绘制 运动仿真 改造型方案 研究方法： 通过查看文献了解稻草的内部特性以及草绳机的现状及不足，进行分析设计，运用 Solidworks 和 CAD 等绘图软件进行图形绘制、仿真，最后分析现有草绳机的不足进行改进。 哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文） 4 第二章 自动喂料草绳机的机构设计 设计目标 对照现有研究成果，本研究设计的草绳机拟达到以下几个工作特点： (1)生产的草绳符合草绳强度要求，承载能力在 50kgf80kgf。 (2)操作方便，生产效率高。 自动喂料草绳机为全自动机械化新型产品，工作稳定，仅需一人便可操控机器，编织速度是普通手动草绳机的 5 倍之多。 (3)机器寿命高，故障率低，断绳后再接起来需要的时间短。 (4)编织草绳的粗细范围可连续调节，适应度高，能满足广大用户。 手动草绳机的结构分析 结构分析 6. 机架 图 两股草绳机 [11] 工作原理 人工将稻草送到喇叭口，稻草通过两个喇叭口预搓管进入捻绳机构，捻绳机构是由旋转的齿轮带动预搓管旋转进行捻绳，其内部有螺纹，可使通过它的稻草变成螺旋状。 通过捻绳设备捻制成的两小股草 绳合成一股大草绳，在电机皮带传动作用下，进入后面的绕绳机构进行一系列的压绳、绕绳，最后绕在绳轮上。 哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文） 5 自动草绳机的结构设计 绕绳机构的设计 自动喂料草绳机的绕绳机构与手动草绳机的绕绳机构大致原理相似，主要分两部分：一是前面的拉绳机构，二是后面的绕绳机构。 整体绕绳机构： 轴 15 .固定锥齿 轮 图 自动喂料草绳机整体绕绳机构 工作流程： 如图 所示，空心主轴 驱动锥齿轮 2 以及固定锥齿轮 15 固定不动。 电机通过皮带传动带动大带轮 13 转动，从而带动机身绕驱动锥齿轮 2 和固定锥齿轮 15 转动。 驱动锥齿轮 2 与拉绳锥齿轮 3 啮合，带动了拉绳齿轮组 8 的转动，从而带动了主动碾轴 从动碾轴 7 以及丝杠轴 9 的转动，丝杠轴 9 转动通过螺纹连接带动滑块 10 的平移。 绕绳锥齿轮 14 与固定锥齿轮 15 的啮合，带动了绕绳齿轮 12 和绳轮 11 的转动。 通过捻绳机构输送过来的大股草绳，从空心主轴 1 输出来，并从主动碾轴 6 与 从动碾轴 7 之间穿过，再通过滑块 10 的索引绕在绳轮 11 上。 拉绳机构： 如图 ，该拉绳机构包括主动碾轴 从动碾轴 7 及拉绳齿轮组 8。 驱动锥齿轮 2 固定于空心主轴 1 上并与拉绳齿轮组啮合，主动碾轴、从动碾轴及拉绳齿轮组均与机身枢接，主动碾轴及从动碾轴分别与拉绳齿轮哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文） 6 组的两小齿轮同轴心。 动碾轴 图 压绳机构 驱动锥齿轮 2 与拉绳锥齿轮 3 啮合，带动 拉绳齿轮组 8 转动，拉绳齿轮 5 带动两个小齿轮转动，从而带动主动碾轴 6 和从动碾轴 7 转动。 拉绳齿轮 8 带动丝杠轴 9 转动，滑块 9 与丝杠轴螺纹连接，用来辅助后面的绕绳机构，使草绳均匀绕在绳轮上。 捻绳完成后，草绳在主动碾轴、从动碾轴及滑块之间通过，主动碾轴及从动碾轴转动能带动草绳前进，对绕绳机构绕绳起辅助作用，防止草绳在所述捻绳机构处出现卡草、卡绳或堆绳的现象，同时，主动碾轴及从动碾轴转动将草绳进行压紧，使草绳捻得更为紧凑，防止草绳松散。 绕绳机构： 图 绕绳机构 哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文） 7 如图 所示，该绕绳机构包括大带轮 1固定锥齿轮 1绕绳锥齿轮 1绕绳齿轮 1绳轮 11。 电机通过皮带传动带动大带轮 13 转动，大带轮带动机身转动，使绕绳锥齿轮 14 绕固定锥齿轮 15 转动，从而驱动绕绳齿轮 12 转动，最后带动绳轮 11 转动进行绕绳。 捻绳机构的设计 (a) (b) 管入口 7.捻草从动齿轮 图 捻草装置示意图 与前文介绍的绕绳机构一样，自动喂料草绳机的捻绳机构 [12]与手动喂料草绳机相似，原理如图 (a)所示。 电机通过一系列传动装置带动捻草主动齿轮 2 旋转，齿轮 2 再带动捻绳从动齿轮 7 旋转，齿轮 2 和 7 带动捻草管 3 转动，捻草管 3 内部有内螺纹。 当稻草秸秆从入口 3 进入捻草管后，在捻草管内螺纹的旋转带动下，完成捻草作用，同时也依靠后面绕绳机构的拉动将草绳往后续机构送草。 当第一根秸秆被打入喇叭口后，在齿轮旋转力量的带动下，向前 运动，在它还没有完全离开喇叭口之前，后续秸秆会被打入，从而保证前后秸秆能够连在一起。 两个喂料口也就是两个喇叭口同时运行，进而编织出一根完整的草绳。 图 捻草装置 哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文） 8 送料机构的设计 送料机构分两部分，一部分是分草机构，一部分是射草机构。 分草机构是通过一系列传动装置，将一捆稻草秸秆分离出一根根的秸秆，并送到发射口。 射草机构是利用两个高速旋转的飞轮组成的发射口将分草机构送过来的秸秆推射到接草筒里，然后送到捻草机构。 分草机构一设计： 图 分草机构一 如图。