【摘 要】
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艾草是一种中药价值极高的菊科类植物,我国的湖北蕲春与河南南阳为两大种植基地。艾草的中药药用价值逐渐得到发掘,其药用成分主要存在于艾叶中。随着人们生活水平的提升,蕲艾保健品受众人群越来越广。在蕲春当地政府的大力扶持下,艾草种植面积逐年上升,艾制品相关企业数量逐年增加。但面临的最大问题是艾草脱叶机械化程度低,市面上已有的艾草脱叶机也无法满足药用艾叶完整率高、含杂率低的要求,优质药用艾叶来源仍依靠人工手
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艾草是一种中药价值极高的菊科类植物,我国的湖北蕲春与河南南阳为两大种植基地。艾草的中药药用价值逐渐得到发掘,其药用成分主要存在于艾叶中。随着人们生活水平的提升,蕲艾保健品受众人群越来越广。在蕲春当地政府的大力扶持下,艾草种植面积逐年上升,艾制品相关企业数量逐年增加。但面临的最大问题是艾草脱叶机械化程度低,市面上已有的艾草脱叶机也无法满足药用艾叶完整率高、含杂率低的要求,优质药用艾叶来源仍依靠人工手动脱叶,人工成本在艾叶生产成本中占据主要地位。为实现艾草脱叶机械化,本文主要完成了以下工作:（1）通过对蕲艾的几何参数与力学性质测量分析,作为工艺方案设计依据。试验结果表明:样品株高分布区间为103～155cm,平均值为132.8cm,艾草梢部茎杆直径分布区间为1.87～4.42mm,平均值为3.36mm;艾草梢部10cm处的茎杆拉断破坏力在36.4～92.4N之间变化波动,梢部茎杆平均拉断破坏力为65.1N。不同种植基地的艾草株高、茎杆直径无明显差别,艾叶集中分布区域为中部和梢部,根部除外的茎杆叶片分布更紧凑,中部叶片分布均匀,下端部茎杆叶片较少。（2）艾草机械化脱叶工艺方案研究与总体结构设计。广泛查阅文献资料,分析比较现有脱（除）叶设备工作原理,综合艾制品加工企业提出的性能要求,结合比较各工艺方案优缺点,采用同步带送料装置喂料、夹持拉茎装置抓茎、人手仿生法脱叶的工艺方案。完成艾草脱叶机传动系统与总体结构设计。（3）依据夹持拉茎装置设计要求,分析现有夹持工作原理并提出夹持拉茎装置工作方式与总体结构方案,通过拉茎过程受力分析优化相关参数设置。通过Recur Dyn软件对核心工作部件拉茎夹持链进行运动学仿真与分析,得到拉茎夹爪稳定性最高时的工作速度和惰轮张紧装置中弹簧最佳张紧力。（4）依据脱叶装置设计要求,提出气动夹茎脱叶装置工作原理与总体结构方案,完成气动系统控制部分结构设计与与标准件选型。设置脱叶材料对比试验。在医用纱布（脱脂棉材）、医用胶布（无纺布）、网状绷带（PBT）三种材质中选出脱叶效果最优的材料。试验结果表明:医用纱布脱叶效果最佳。（5）依据送料装置设计要求,提出送料装置总体结构设计方案,对拉茎夹爪的抓茎初始位置和张开角度分析,对送料—拉茎装置配合展开运动分析。设置送料—拉茎漏抓率试验验证送料装置工作性能。试验结果表明:喂入根数小于3根时漏抓率皆低于20%,满足设计要求。（6）艾草脱叶机整机加工试制与组装。在整机调试完毕的基础上,以平均破碎率和平均脱净率为指标,设置正交试验确定各关键部件的最优参数组合。试验结果表明,以夹持拉茎链速度0.8m/s、喂料根数1根、气缸压力0.5MPa的参数配合下为平均破损率的最优组合;以夹持拉茎链速度0.8m/s、喂料根数1根、气缸压力0.6MPa的参数配合下为平均脱净率的最优组合。在最优因素水平组合时,破碎率和脱净率分别为6.9%和84.1%。
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