工業大麻割曬機的三維仿真設計

王博生 胡軍 徐震

摘 要：針對當前我國工業大麻割曬機研究現狀與發展需求，運用三維軟件UG設計了一款工業大麻割曬機，包括夾持輸送機構、切割機構、傳動機構、機架等。首先對星輪式撥禾機構、往復式切割器等零部件進行三維建模，然后根據各零部件之間的準確約束進行整機裝配，并對樣機各運轉部件進行了干涉檢查，仿真結果表明所設計的工業大麻割曬機符合農藝要求，并為后續的虛擬樣機運動仿真、割臺的結構優化奠定了良好的基礎，提高了樣機的研發速度。

關鍵詞：工業大麻;割曬機;三維仿真設計;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

工業大麻指四氫大麻酚含量低于0.3%的大麻，中國將工業大麻稱為漢麻（后文中漢麻均指工業大麻）。工業大麻制成的服裝衣飾相較于棉綸和滌綸，具有抑菌除臭、吸濕排汗等多種優勢，并且穿起來柔軟舒適，也更為環保。黑龍江省的獨特地理條件和氣候優勢使之成為中國主要的工業大麻種植基地之一。

1 我國漢麻割曬機研究現狀

隨著漢麻的需求增加，我國的種植面積也逐年增加，漢麻生產的機械化作業也更受關注。國內漢麻種植與收獲要求與國外不同，成熟后的植株較國外的高，莖稈較粗，收獲后漢麻需要在田間晾曬抽絲，稱為“漚麻”。因此進口機械在國內使用，適應性較差，工作效率低，所以迫切需要研制出符合我國漢麻收獲農藝要求的新型割曬機。

2 割曬機的工作原理

本次設計的割曬機利用拖拉機的動力進行工作。收獲時植株在撥禾輪的引導和扶持作用下進行快速切割，被切割的植株在輸送裝置的作用下沿固定方向向一側運輸，由于植株本身的牽連作用和機器輸送過程中產生的慣性將被切割的植株平整地鋪放在田間進行晾曬。

1.撥禾輪2.切割裝置3.大分麻板4.從動軸5.傳送帶

6.傳動箱7.主動軸8.中間軸 9.鏈輪10.固定架

11.曲柄連桿機構

3 工業大麻割曬機部件設計

割曬機主要工作部件包括撥禾輪、切割器、傳送帶、機架等組成（如圖1）。

3.1 工藝參數的確定

漢麻植株一般為行距30 cm、株距10 cm。成熟后的漢麻工藝長度約為2.3 m。本機器設計割幅為1.6 m，割茬高度約為0.01 m，可扶持的最大高度為2.1 m。

3.2 動力及傳動機構

采用動力為50 kW及以上的拖拉機，通過動力輸出軸將拖拉機動力傳遞到中間軸，中間軸再向機器各個機構進行傳遞。為保證植株可以直立地鋪放在地面，機組前進速度應等于切割速度。動力輸送到中間軸，通過鏈輪、鏈條帶動主動軸運動，再由主動軸通過傳送帶帶動從動軸運動，中間軸下方通過曲柄傳動連接著切割機構，帶動切割器運動。

3.3 輸送機構

輸送機構主要包括主動軸、從動軸和傳送帶。主動軸為一長軸，中間有一個鏈輪，用來接收動力。從動軸有兩個，通過螺栓固定在機架上。傳送帶上有撥片，其作用是帶動撥禾輪進行工作并將切割后的植株進行橫向輸送。

3.4 切割機構

切割裝置由定刀片、動刀片和曲柄連桿機構組成。切割器為往復式切割器，定刀片固定在機架下方，并裝有護刃器。動刀片安裝在一個凹槽里，使其實現穩定的水平運動。

3.5 撥禾輪

撥禾輪主要由分麻板和星輪組成。本機器采用上、下兩排撥禾輪，可以更好地扶持切割，讓被切割的植株更好的保持直立狀態。圖2為裝配后的撥禾輪。本機器采用上下兩排撥禾輪，可以更好地扶持切割，讓被切割的植株更好的保持直立狀態，兩排撥禾輪夾角為30°。兩排的星輪位于傳送帶中央，目的是配合傳送帶更好的帶動撥禾輪工作。在撥禾輪兩側設有大分麻板，用來分割未割倒的作物，防止因大麻纏繞影響工作效率。

3.6 整機三維仿真裝配

在進行整機的裝配之前，應將部分零、部件先行裝配。需要先行裝配的部件有撥禾輪、定刀片、主動軸、動刀片、曲柄連桿機構以及傳動箱，這樣做便于三維仿真裝配和機器使用前的安裝，裝配完成的整機如圖3所示，對樣機各運轉部件進行了干涉檢查，仿真結果該機符合農藝要求。

4 結論

通過UG軟件對漢麻割曬機的零、部件三維建模，然后根據各機構之間的準確約束進行整機裝配，并對樣機各運轉部件進行了干涉檢查，仿真結果表明所設計的工業大麻割曬機符合農藝要求。

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