山地果园单索循环输运索道的研制.pdf

目 录 中 文 摘 要I Abstract II 1 引言 1 1.1 课题研究背景及意义 1 1.2 国内外研究现状 2 1.2.1 丘陵山地果园运输系统研究现状 2 1.2.2 悬索理论究现状 5 1.3 课题研究方法及内容 6 1.4 技术路线 7 2 整体结构与工作原理 9 2.1 整体结构 9 2.2 索道园区布局与工作原理 10 3 系统关键部件设计 12 3.1 驱动系统设计 13 3.1.1 初选循环牵引索 13 3.1.2 托压索装置 14 3.1.2 驱动轮设计 14 3.1.3 电动机功率计算与选型 15 3.1.4 减速器选型 17 3.1.5 联轴器选型 18 3.1.6 制动器选择 18 3.2 拉紧系统设计 20 3.2.1 索道拉紧方式 20 3.2.2 索道拉紧装置的配置选择 20 3.2.3 配置方案仿真分析 22 3.2.4 拉紧绞车的设计 28 3.3 驱动支架与托索轮分析 31 3.3.1 驱动支架结构分析 31 3.3.2 托索轮结构分析 34 3.4 果箱轨、索转运系统设计 36 3.5 远程遥控控制系统设计 37 3.5.1 远程遥控控制系统原理 37 3.5.2 控制系统硬件设计 38 4 索道钢丝绳横向振动分析 41 4.1 卸载工况时索道横向振动分析 41 4.1.1 振动方程建立与求解 41 4.1.2 索道卸载模型参数确定 43 4.1.3 卸载时钢索自由振动规律分析 44 4.2 运动工况下索道自由振动分析 48 4.2.1 运动钢索振动方程 48 4.2.2 运动钢索振动频率及共振分析 51 5.样机试制及试验 55 5.1 样机的试制 55 5.2 样机试验 55 6 结论和建议 60 6.1 结论 60 6.2 创新点 61 6.3 展望 61 参考文献 62 致 谢 66 研究生期间发表的论文及专利情况 67 山东农业大学硕士学位论文 中 文 摘 要 目前林果产业已成为果农增收的重要支柱，随着果园生产经营模式的转变和劳动成 本的增加，果园机械化的需求越来越迫切。而我国大部分果园分布在丘陵山地，地形复 杂、果园郁闭，现有作业机械存在进地难、容易失稳等问题，尤其果品运输环节，多以 人工为主，劳动强度大、运输效率低。尽管一些地区已出现了轨道运输机，但不适宜大 坡度地形和长距离运输，且运输形式单一。因此本文研制了一种山地果园单索循环输运 索道，通过果品转运平台与轨道运输机和田间运输车形成网格输运系统，主要研究内容 如下： （1）根据实际果园地形，确定了山地果园单索循环输运索道整体方案。该机主要由 驱动机构、拉紧系统、转载机构、迂回转向机构、循环钢丝绳、支架、托索轮和遥控系 统等组成；通过电动机驱动，利用迂回转向机构实现果箱循环运动；采用纵向布置方式， 通过转载机构与横向的单轨车或田间运输小车构成网格输运系统；通过工业遥控器实现 系统的远程遥控。 （2 ）依据整体方案，明确了山地果园单索循环输运索道的关键部件参数，并对其进 行结构设计与仿真。利用Solidworks 建立了虚拟样机三维模型，通过Ansys 软件对支架 和托索轮进行静应力分析，结果显示结构满足强度要求；根据理论分析和ADAMS 动力 学仿真，确定驱动机构安装在上站、拉紧系统安装在下站时为最优配置方案。 （3 ）为避免单索循环输运索道运行时振动过大产生脱索现象，分析了不同工况下 的钢索振动规律。通过卸载和运动时钢索的受力分析，分别建立了两种工况下的振动方 程；利用Matlab 绘制卸载时钢索的振型图，其中第一阶主振动振幅最大，据此确定了卸 载点位置；分析了钢索运动时振动频率与钢索张力、负载质量和载具挂接间距的关系， 其振动频率随钢索张力和间距的增加而增大，随负载质量的增加而减小。 （4 ）根据以上设计和分析，试制了样机，并进行挠度测量，运行速度测量和遥控距 离试验。结果表明，该机运行速度为0.8m/s，在重锤质量为100kg 时，无荷挠度为11.3cm， 10kg 荷重下挠度为28.5cm ，无线遥控最远距离为285m ，基本满足