自走式红枣收获机液压控制系统的设计.doc

16 届毕业设计

自走式红枣收获机液压控制系统的设计

学生姓名 梁昆
学 号 8021212122
所属学院 机械电气化工程学院
专 业 农业电气化与自动化
班 级 16-1
指导教师 胡灿
日 期 2016.5

塔里木大学机械电气化工程学院制

一．自走式红枣收获机液压控制系统研究的目的及意义
（一）研究背景
红枣是我国广泛种植的特色林果，其种植面积和产量占全世界的99%。红枣中含有丰富的芦丁、环磷酸腺苷，能够防止和治疗心脑血管疾病，具有抗过敏作用，抑制癌细胞生长并促进癌细胞转化成正常细胞的功能，其经济价值和药用价值极高。新疆地处亚欧大陆腹地，干旱少雨，日照长，光热资源丰富，昼夜温差大，适宜栽培品质优良、产量高的红枣。
随着新疆农业产业结构的调整，林业果业种植面积迅速扩大，其中红枣种植面积增长最快，给农民带来了巨大的经济效益。但是目前林果业的机械化水平较低，目前红枣收获主要依赖于人工，劳动强度大，效率低，成本高，且收获季节多与棉花等其它经济作物收获期重合，导致雇工困难，不能适时收获，造成不必要的损失。随着红枣规模化、产业化发展，依赖人工收获已不能满足红枣产业化生产的需求，实现红枣机械化收获已是红枣产业发展的必然趋势。
（二）研究目的与意义
1.通过对自走式农用机械的研究引申到自走式红枣收获机从而了解其动力装置、传动装置、行走及变速装置、操向装置、工作部件等装置；
2.通过对液压控制系统的了解研究，分析自走式红枣收获机液压控制系统的元件构成及液压控制系统的优势；
3.通过相关文献的研究和导师的指导，再结合红枣田地的实际情况提出具有建设性的建议和措施以解决出现的问题；
4.本课题的研究目的是通过对‘自走式红枣收获机液压控制系统的设计’的研究从而提高红枣的收获效率、降低收获作业成本。做到适时收获，减少收获过程中的机械损伤，保证红枣质量，对促进枣业生产的规范化、标准化具有重要现实意义。
二. 国内研究现状及分析
新疆红枣收获机发展现状：
2009年新疆农垦科学院研制的4YS-24型红枣收获机主要有机架、果树振摇装置和液压控制系统组成，适用于收获行距4M以上，树杆直径在8-20CM的枣树。非常便利，但对果树有一定的损伤，不利于推广。
2012年石河子大学设计并试制出了4ZZ-4自走式红枣收获机。该机实现了自走和红枣收集，但对于提前落的枣子无法收集，而且整机庞大，价格高。
2012年塔里木大学设计了牵引式棒杆式红枣采摘机。该机没有捡拾装置但是结构简单，易于加工，制造成本低，有一定的市场前景。
分析：
1. 突出重点，解决好红枣机械化收获问题。
2. 加大科研投入力度，加强关键设备的开发研究。
3. 引进消化国内外先进技术，加快发展红枣机械化收获技术。
三. 任务要求及实现预期目标的可行性分析
1.根据矮化密植枣园种植模式的要求，设计出一种适用于矮化密植枣园自走式红枣收获机的液压系统。
2.通过对自走式红枣收获机结构和工作原理分析，确定液压振动系统的参数和元件选型，完成自走式红枣收获机液压振动系统设计。
3.通过对液压控制系统的分析，验证液压控制系统设计方案的可行性和合理性。
4.利用设计出的液压系统行液压控制系统的运行调试试验。
四. 关键问题及解决思路
关键问题：
1． 自走式农用机械
自走式农用机械指本身备有动力、由驾驶员操纵自动行驶的农业机械。主要由动力装置、传动装置、行走及变速装置、操向装置、工作部件等组成。具有机动灵活、转弯半径小、生产效率高、操作方便、视野良好等优点。但结构复杂，动力部分的利用率较低。
自走式农用机械用于田间作业其动力部分一般为柴油机或汽油机动力经传动装置传递给行走装置并驱动各工作部件进行作业。自走势农用机械的行走装置有轮式、履带式和半履带式。
2. 液压控制系统
液压系统的作用为通过改变压强增大作用力。一个完整的液压系统由五个部分组成，即动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件（附件）和液压油。液压系统可分为两类：液压传动系统和液压控制系统。液压传动系统以传递动力和运动为主要功能。液压控制系统则要使液压系统输出满足特定的性能要求，通常所说的液压系统主要指液压传动系统。
液压控制系统是以液压控制与换能元件为主要控制元件构建的控制系统。液压控制与换能元件通常指液压控制阀、液压控制泵等。液压控制技术是典型的机电液一体化技术。液压控制用油液作为工作介质，故能把由于功率的损耗而产生的热量，从发生的地方带到别处，这样在一定的功率情况下，可以大大减小部件的尺寸；从负载的影响看，液压系统具有机械上的刚性，用在闭环系统中，定位刚度较大，位置误差较小；与机械机构相比，液压执行器的响应速度较高，能高速启动、制动与反向，同时其力矩—惯量比也较大，因而其加速能力较强；液压传动易实现无级调速，具有自身润滑等优点。
液压系统的缺点是：由于难以避免漏油，因而会影响运动的平稳性，并使效率降低；油液被尘埃或流体截止中其他杂质污损后，会造成液控系统发生故障；油液具有易燃性，有引起爆炸的危险；液体粘度受温度影响，使供油量和执行机构的运动速度不稳定；油液中有空气会引起工作机构的不均匀跳动；就处理小功率信号的数学运算、误差检测、放大、测试与补偿等功能而言，液压装置不如电子或机电装置那样灵活、线性、准确和方便，因而在控制系统的小功率部分，一般不宜采用，主要应用于系统的动力部分。
3. 自走式红枣收获机的工作原理
自走式红枣收获机振动采收主要针对矮化密植枣树。该机采摘装置的液压振动系统主要由液压泵、液压马达、PLC控制程序、电磁换向阀和单向节流阀等组成。红枣收获机进行采收时，由发动机带动液压泵工作；液压泵将发动机的机械能转化为液压能，利用PLC控制电磁换向阀频繁换向，改变进入液压马达的液压油方向，控制马达的正、反转，产生不同的振幅和频率，驱动采摘装置进行转动。采摘装置上的拨杆插入枣树，枣树枝受到振动拨杆击打，产生往复性振动。在惯性力大于红枣与果枝的结合力时，红枣就会掉落，最终完成采摘。
解决思路：
通过对自走式农用机械、液压控制系统的分开研究，再进行其工作原理的分析从而找出问题，提出解决方案并试验可行性。
五. 所需工作条件及解决方法
1. 工作条件：
1.1需要图书馆查找资料
1.2需要实验室进行实验
1.3需要仿真软件
2. 解决方案
2.1将查阅到的所需资料记录以备实验时参考
2.2申请学校实验室
2.3安装仿真软件进行仿真实验设计
六. 工作方案及进度计划
第一、二周：攥写任务书、开题报告
第三周：查找资料、文献，确定设计方案
第四周～第六周：计算参数，绘制图纸
第七周～第九周：仿真实验
第十周～第十二周：根据图纸组装原件，实际测量记录数据
第十三周：对实验数据进行分析，进一步改进与实验达到预期效果
第十四周：准备毕业答辩
七. 主要参考文献
[1]新疆维吾尔自治区统计局.新疆统计年鉴[M].北京：中国统计出版社,2014.
[2]孙雨,坎杂,付威,何荣,杨红英,梁荣庆,李霞.自走式红枣收获机采摘装置的液压系统仿真设计[J].农机化研究,2014,03:78-81.
[3]李成松,孙雨,付威,坎杂,何荣.自走式红枣收获机液压升降调平系统的设计[J].农机化研究,2014,02:110-112+116.
[4]王乐,坎杂,李成松,付威,张慧明,王丽红.红枣收获机液压转向系统的设计与研究[J].农机化研究,2015,10:120123.
[5]张志起,崔中凯,刘继元,邸志峰,魏训成,姜伟,周进.4YX-4型全液压自走式玉米收获机液压系统设计[J].农机化研究,2015,12:97-101.
[6]史高昆.气吸式红枣收获机设计与试验研究[D].塔里木大学,2014.
[7]张雪,公衍峰,袁玉龙.4YZ244型自走式玉米收获机液压及电气系统的研究设计[J].农机使用与维修,2014,01:7-8.
[8]汤智辉,沈从举,孟祥金等.4YS-24型红枣收获机的研制[J].新疆农机化,2010(1):30-32.
[9]付威,杨红英,王丽红等.4ZZ-4型自走式红枣收获机[J].湖南农机,2012,32(5):68-69.
[10]范修文,张宏,马少辉等.棒杆式红枣采摘机的设计与计算[J].塔里木大学学报,2013,25(3)34-38.