打结器支架精铸毛坯误差分析与五轴数控加工方法

针对打结器支架铸造毛坯存在误差、支架结构复杂、难以加工成型等问题，为了减小支架毛坯铸造误差对加工质量的影响，基于三维扫描技术对打结器支架毛坯进行逆向检测与分析，得到同一批次铸造支架毛坯的误差分布规律。通过推导不同空间坐标系下的轴孔中心坐标变换规律，提出一种支架轴孔加工位置偏离理想位置的调整方法。针对打结器支架的5个空间交错轴孔和1个凸轮曲面，设计了打结器支架的专用夹具，制定了五轴数控加工工序，通过一次装夹可完成5个空间交错的轴孔和凸轮曲面的加工。将加工成型的支架和其他零部件组装成打结器，进行了方草捆打结试验，结果表明，打结器支架上各轴孔的相对位置与角度关系准确，打结动作精准、可靠，支架加工成品率为99%，方草捆成结率为100%。     

打结嘴缠绳故障分析与曲面形态改进设计

针对打结嘴绕扣过程出现的缠绳故障问题,应用虚拟打结方法,分析夹绳盘搭绳点位置与打结嘴凸台倾角对绕扣与钳咬动作的影响,得出夹绳盘搭绳点偏差是打结嘴发生缠绳故障的主要因素,减小打结嘴凸台倾角有利于避免打结嘴缠绳故障。通过受力分析建立捆绳不沿打结嘴凸台曲面向上滑动的临界条件,获得改进的打结嘴凸台倾角。基于边界相似与B样条曲面造型方法重构打结嘴凸台曲面,获得改进的打结嘴模型。600次打结试验表明,凸台倾角50°的打结嘴模型具有更好限制捆绳沿打结嘴凸台曲面上滑的效果,能有效防止打结嘴缠绳故障发生,提高打结器的打结可靠性,可为打结嘴的改进设计提供参考。60°凸台倾角的打结嘴绕扣,夹绳盘搭绳点偏差应控制在±3°之内,而50°凸台倾角的打结嘴允许夹绳盘搭绳点偏差范围在[-4.5°,3°],可为夹绳盘搭绳点位置控制提供参考。     

打结器连续打结试验方法与疲劳试验台设计

针对国内缺乏打结器连续打结的性能测试与疲劳试验系统,模拟方捆机捆草作业过程,提出了一种打结器连续打结试验方法与疲劳试验台设计方案。通过设计可模拟草捆回弹特性的拉绳装置使其在水平面按矩形轨迹拉绳,在绳针送绳动作配合下在垂直面形成矩形绳环,使受测试的打结器完成打结。试验台循环实现拉绳-送绳-打结动作,同时测试打结过程中的捆绳张力、主轴转矩和主轴转角。按此方案在Solidworks下建立了试验台机械系统三维模型,并对关键部件进行选型。构建了试验台参数测量与运动控制系统,基于拉绳-送绳-打结动作逻辑设计了试验台控制流程,采用Lab VIEW图形化编程语言编写了测试与控制程序。打结器疲劳试验台的运行试验结果表明,该试验台机械系统与测控系统运行可靠,连续打结效率为3个/min,可为打结器研发及短时疲劳寿命考核提供试验平台。     

打结嘴的材质及疲劳寿命分析

打结器是方草捆捡拾压捆机上的关键部件,为了分析捆绳打结嘴的材质及性能,对捆绳打结嘴进行了金相组织分析,并进行了硬度试验和拉力试验.为了验证材料具体成分含量,又进行了光谱分析.通过试验发现:打结嘴的材料成分为15cr,外表面的硬度为HRC46,芯部硬度为HRC25,热处理工艺采用了调质处理和表面镀铬.为了预测打结嘴的疲劳寿命,采用局部应力应变法对打结嘴进行了分析运算.     

卡扣式方草捆打结器的集成与试验

为了满足生产中对方草捆打结器的实际需求,在分析方草捆打捆机使用的D型打结器及食品包装打卡机结构和工作原理的基础上,将两者优点加以集成,设计了打卡装置,取代D型打结器的打结钳嘴及驱动机构,从而组成了新型卡扣式方草捆打结器。由原来D型打结器的打结动作变为挤压卡扣,为验证新型打结器的适用性,制作了打结器试验台,进行了卡扣挤压的力学试验。3种不同规格的的U型卡扣和聚乙烯捆绳正交试验结果表明,用506号U型卡扣捆扎直径为2.5 mm的聚丙烯捆绳,卡扣成结率达99%,捆绳锁紧率为100%。在整个试验过程中,送绳、夹绳、打卡和割绳等主要动作时间配合恰当,依序顺利完成,满足设计要求。研究结果为进一步优化结构、工作参数及生产考核提供参考。     

D型打结器夹绳盘-打结嘴空间角度参数分析

D型打结器夹绳盘回转轴孔中心线与打结嘴回转轴孔中心线的空间角度参数是机架结构设计的基本设计参数,本文通过建立空间坐标系,对夹绳盘与打结嘴回转轴孔中心线之间的空间角度关系进行了表达。借助微分几何理论,建立了夹绳盘与打结嘴运动关系的数值解析条件,分析了k0轴与k1轴在i1o1k1平面的夹角α2、圆心o1与圆心o2在i1轴方向距离d5对送绳-搭绳动作的影响,得出当α2=8°、d5=54 mm时可实现可靠的送绳-搭绳动作;分析了j2轴与j1轴在j1o1k1平面的夹角α1、k0轴与k1轴在j1o1k1平面的夹角α3对绕扣-钳咬动作的影响,通过代入不同的α1、α3参数组合进行解析,得出当α1=10°、α3=25°时打结器可以实现可靠的绕扣-钳咬动作。基于解析的角度参数对打结器机架进行了试制,对装有试制机架的打结器与德国进口打结器(RS3770)同时开展空载打结试验,试验次数200次,试验结果显示捆绳在两个打结器上成结动作基本一致,两种打结器的成结率均为100%。可知本文解析的D型打结器夹绳盘和打结嘴的空间角度参数匹配合理。     

基于TRIZ理论的D型打结器设计与试验

发明问题解决理论（TRIZ）是指导人们进行发明创新、解决工程问题的系统化的方法学体系。打结器是捡拾打捆机的核心部件,它的主要功能是将包络草捆的捆绳打成牢固可靠的绳结。针对捡拾压捆机打结器架体在损坏后拆装麻烦、难于维修更换,生产率急剧下降的问题,应用TRIZ理论对打结器进行了分析。通过对存在问题的描述,利用鱼骨图进行因果分析,找到问题发生的原因;通过功能分析法找到初步解决问题的思路,进一步应用矛盾分析法得到问题的最终解决方案。试验证明,新型打结器平均每11.5万捆损坏一次,超出了国家标准和设计要求。     

方草捆捡拾压捆机打结器控制系统运动分析

通过对方草捆捡拾压捆机上实现自动打结的控制系统进行研究,详细地分析了9JK-1.7型捡拾压捆机实现控制自动打结的动作过程,并利用Pro/E软件分析了穿针四杆机构的运动过程,不仅为打结器的调节和使用提供了理论指导,也为打结器的后续试验分析及研究打结器与穿针的运动关系进行了前期工作.     

双齿盘驱动打结器设计与成结试验分析

通过对D型打结器空间传动方案改进提出了双齿盘驱动打结器,将驱动夹绳器的空间传动布置在打结器支架的另一侧,将进口打结器支架一组空间交错轴角度关系简化为平面相交轴角度关系,降低了打结器支架的加工难度,克服了进口打结器空间交错轴锥齿轮齿廓设计与制造难的问题,便于批量化生产。通过将蜗杆与斜齿轮的传动比调整为1∶3使原四槽口夹绳盘改进为三槽口夹绳盘,并匹配设计了夹绳盘、打结嘴和刀臂的运动时序,建立了双齿盘驱动打结器的结构模型。与进口打结器的成结动作对比试验表明双齿盘驱动打结器的空间传动方案改进合理,驱动夹绳器、打结嘴和刀臂的运动时序匹配设计正确,夹绳和割绳动作比进口打结器更优,夹绳时捆绳直接入夹绳盘槽口,割绳时捆绳靠近刀片中间位置。室内台架的打结试验表明双齿盘驱动打结器的成结率为100%。     

D型打结器的结构及运动分析

D型打结器是将方草捆自动打成死结的装置,是方草捆捡拾压捆机上非常关键的部件.为此,对D型打结器主要零件及结构进行了描述,分析了其实现自动打结的动作过程,同时也计算了打结器3条传动路线平面自由度,为更好的使用打结器提供了理论指导,也为国内设计制造D型打结器及打结器后续试验作了前期工作.