久保田NSD8插秧机遥控插秧档执行机构的设计.pdf

第4期总第202期
农业科技与装备
No.4 Total No。.202
2011年4月Agiculuralscicnce&TechnolosyandEqupment
Apr.2011
久保田NSD8插秧机遥控插秧档执行机构的设计
魏东宇,迟德霞
(沈阳农业大学工程学院,沈阳110866
搞要:为提高插秧机操作自动化水平,实现插秧档的遥控控制,以久保田NSD8插秧机为研究平台,在不改变原插秧机换档机构的
基础上设计出一套助系统,使改造后的插秧机技能满足自动化需求,又能实现常规的手柄操作。该机构主要由步进电机、滚珠丝
杠、滑块机构和末端执行器组成,可实现遥控控制櫃秧档位的升降,为后期久保田NSD8插秧机的导航设计提供前期理论与实践
基础。
关词:农业工程;插秧机;插秧档;遥控;执行机构
中图分类号:S22.19文标识码:A文章编号:1674-111(201104-0063-02
目前,商品化的农田作业机械一般都是采用人工
表165BYGH306型步进电机技术参数表
驾驶和手工操作机构,将其改造为自动控制是插秧机
Table 1 Technical parameters of 85BYGH306 mode
stepping motor
导航的关键技术。本文设计研究的遥控插秧档执行机一に形距角/和电流/保持转矩/电压
构,可实现遥控控制插秧档位的升降,为后期久保田
型号相数
NSD8插秧机的导航设计做好了前期的理论和实践
85BYGH3062
1.8
5
2,7
基础
1步进电机的选型
钟摆运动相似。传动装置通过电机轴转动带动滚珠丝
1.1档杆受力的测量
杠,其工作原理为:通过丝杠和螺母的旋合传递运动
用zP-500N电子拉压力计测量久保田NSD8插和动力,将旋转运动变成直线运动,以较小的转矩得
秧机插秧档工作时所需力的大小。该拉压力计的最大到一定的推力,从而代替人手去推动手柄做相应的运
量程为500N,精度为0.1N。在峰值测量模式下测量动。整个传递装置是一个滚珠丝杠副,它由丝杠、螺
档杆工作时所需力的大小(即测试过程中显示的最大母滚珠(钢球)及滚珠循环返回装置组成。滚珠丝杠
值)为档杆工作所需最大力F,它乘以力矩R,即为步副就是指在具有螺旋槽的丝杠与螺母之间,连续填满
进电机的扭矩。经测量,档杆在上下两端极限位置处滚珠作为中间体的螺旋传动。当丝杠随电机轴转动
所需的力分别为2.0N和2.5N,档杆的工作半径为时,在丝杠与螺母间布置的滚珠依次沿螺纹滚道滚
30cm,由此可得档杆工作时所需的扭矩7=2.5×03=动,同时滚珠促使螺母作直线运动。为防止滚珠沿螺
0.75N·mn
纹滚道滚出,在螺母上设有滚珠循环返回裝置,构成
12步进电机型号的确定
个滚珠循环通道。借助于该返回装置,可以使滚珠
静力矩选择的依据是点击工作的负载,而负载可沿滚道面运动后,经通道自动返回到其工作的人口
分为惯性负载和摩擦负载2种。一般情况下,静力矩处,从而使滚珠能在螺纹滚道上继续不断地工作。
以在摩擦负载的2-3倍内为好,静力矩一但选定,电2.2滚珠丝杠的优点
机的几何尺寸便能确定下来。
滚珠丝杠副具有如下优点:1)传动效率高。由于
参照上述选型规则,步进电机的型号为滚珠丝杠采用滚珠滚动代替普通丝杠螺母副的滑动,
85BYGH306,由江苏常州金坛四海电机电器厂生产。减小了摩擦力,所以其能量损失小,机械效率可达到
其技术参数见表1。
92%以上。2)运动具有可逆性。既可将回转运动变为
2滚珠丝杠的选型
直线运动,又可将直线运动变为回转运动,两种传动
2.1滚珠丝杠工作原理
效率几乎相同。3)传动精度高。经过淬硬并糒磨螺纹
档杆的工作过程是上下往复运动,其运动过程与滚道后的滚珠丝杠副本身具有很高的制造精度,又由
于摩擦力小,丝杠副工作时温升小、热变形小,因而容
收稿日期:2010-1-06
易获得较高的传动精度。
作者筒介:东守(1984-),男,项士,从事农业机械系统理论2.3滚珠丝杠行程的确定
与设计研究。
用游标万能角度尺测量档杆上下极限位置的角
万方数据
农业科技与装备
2011年4月
度,其角度均为16.75°,机构的工作半径为300mm,示。图3为遥控插秧档原理图。
丝杠行程的一半应为300 mm. Sin16.75-86.4m,所
以丝杠的行程只要大于172.8mm即可,本设计选取
其行程为180m
参照上述选型规则,滚珠丝杠的型号为
SFU1065R,由上海机盛轴承有限公司生产。
0
3滑块的设计
图1为插秧档简化的滑块机构图,其中AB为插
秧档原始位置;AB1、AB2分别为档杆上下极限位置1.操作手柄;2支撑架;3.触头压盘;4先导阀触电;5,万向节点;
处;∠a,∠B分别为档杆在上下极限位置处与原始状
6滚珠丝杠;7步进电机;8滑块;9.导轨;10.螺母
态的档杆AB所行程的角度。经测量,∠a=∠B=
图2滑块设计图
16.75°,B点垂直运动距离ん和水平运动位移d可分
Figure 2 Design of slider block
别由式(1)和(2)计算得出。其中AB=AB1=AB=L=13
图3遥控插秧档原理图
Figure 3 Diagram for the principle of remote control
transplanter gea
图1滑块机构
4结论
Figure 1 Slider blocks
本文设计了由步进电机、滚珠丝杠滑块机构组
ん=2 xixin
(1)成的遥控插秧档执行机构。该机构既能满足自动化需
求,又能实现常规的手柄操作。它没有改变原插秧档
d=lx(1-cosa)
(2)换档机构,避免了对原换档机构的破坏。这为后期久
根据(1)、(2)两式分别计算得出ん和d为13.3保田NSD8插秧机的导航设计奠定了前期的理论和
cm和4cm,即滑块的设计尺寸,其设计如图2所实践基础。
参考文献
[]胡炼,罗锡文,赵祚喜,等插秧机电控操作机构和控制算法设计[J]农业工程学报,200,25(4):118-122
2]张智刚插秧机的DGPS自动导航控制系统研究[D]广州:华南农业大学,200
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4]王闻字同步换档电动车控制器设计与实现[D]武汉:华中科技大学,200
5]李成华,杨世风,袁洪印.机电一体化技术[M]北京:中国农业出版社,2001
Design of the Actuating Mechanism of Remote Control Gears
of Jiubaotian NSD8 Rice Transplanter
WEI Dongyu, CHI Dexia
(Engineering College of Shenyang Agricultural University, Shenyang 110866, China)
Abstract: In order to improve the automation of rice transplanting and realize the remote control