纵轴流双螺旋滚筒的设计与试验分析

为解决目前国内大豆机械收获出现的损失率大、含杂率高、破碎率高的问题,设计出一款纵轴流双螺旋脱粒滚筒。由于滚筒工作环境及工作载荷复杂,为防止脱粒滚筒在脱粒工作过程与其他结构引起共振或者谐振而影响脱粒效果和机具损坏,利用ANSYS Workbench对设计的纵轴流双螺旋脱粒滚筒进行模态分析。模态分析结果表明:纵轴流双螺旋脱粒滚筒的1阶固有频率为43.881Hz,远大于滚筒自转和发动机自转产生的激励频率,螺旋滚筒结构是安全的。以收获速度为试验因素,破碎率、含杂率、损失率为试验指标,对纵轴流双螺旋脱粒滚筒与普通齿杆脱粒滚筒的作业效果进行对比试验,得出纵轴流双螺旋脱粒滚筒损失率、破碎率、含杂率最大为0.153 9、4.75、3.86,普通杆齿脱粒滚筒最小损失率、破碎率、含杂率为0.502、6.85、0.29。试验结果表明:设计的螺旋脱粒滚筒的破碎率、损失率均低于普通滚筒,能够满足大豆收获的需求。该研究可以为大豆收获脱粒装置的设计提供参考。     

联合收获机脱粒滚筒模态分析与结构参数优化

联合收获机在工作时会产生振动等,为避免联合收获机脱粒滚筒在工作时发生共振,利用Solid Works软件对雷沃RG50稻麦联合收获机的脱粒滚筒进行CAD参数化建模,利用ANSYS Workbench软件中的模态分析模块对脱粒滚筒进行模态分析,得到其固有频率与相应的振型图。为了验证有限元模型的可靠性,对联合收获机脱粒滚筒进行模态试验,结果表明:脱粒滚筒的固有频率与联合收割机的外部激励频率均不相同,故不会产生共振。为了降低制造成本,对脱粒滚筒的幅盘进行结构优化改进,并对其进行强度校核,最大应力为16MPa,远小于材料屈服极限。改良后的脱粒滚筒与改良前相比,滚筒的质量缩减了17%,满足了脱粒滚筒结构优化设计的目标。该研究结果为联合收获机脱粒滚筒结构优化提供了设计依据。     

联合收获机脱粒滚筒有限元模态分析与试验

针对联合收获机脱粒滚筒在工作中的振动和噪声问题,为了避免共振,利用软件ANSYS Workbench对联合收获机脱粒滚筒进行了有限元模态分析,得到了前6阶的固有频率和振型。对脱粒滚筒进行了模态实验,与有限元分析结果进行对比,其固有频率相对误差在4.6%以下,且振型一致,验证了有限元分析的准确性。模态分析结果表明:前6阶固有频率与主要振源激励频率相差较大,较好地避开了共振区;钉齿杆与幅盘的振幅较大,且两者的连接处最为薄弱,在设计和焊接时应尤为注意。该研究为联合收获机脱粒滚筒的设计与优化提供了参考。     

玉米柔性脱粒滚筒仿真分析

脱粒滚筒是玉米籽粒收获机的重要工作部件,影响着籽粒收获的质量。为此,设计玉米柔性脱粒滚筒,并应用NX软件进行三维建模。通过ADAMS和Abaqus分析软件进行脱粒滚筒的动平衡仿真分析、模态分析与静应力仿真分析。动平衡仿真分析结果表明该滚筒动平衡许用不平衡量符合国家相关标准,模态分析表明滚筒受到的激励频率远小于1阶固有频率避免了共振现象,静应力仿真分析表明的应力主要集中在滚筒壳体及与轴头接板连接处,但远小于材料屈服强度。上述仿真分析为后续该型滚筒的结构优化改良提供参考。     

切-双纵流脱分装置试验研究与分析

阐述了切-双纵轴流脱粒分离装置的结构组成及工作原理,基于切-双纵流联合收获机,以喂入量、切流滚筒间隙及滚筒转速为影响因子,脱粒破碎率及脱粒损失率为指标,进行田间性能试验,并利用极差分析分别对破碎率、脱粒损失率单影响因子进行分析。结果表明:对脱粒破碎率影响的主次因素为BCA,即切流滚筒转速纵轴流滚筒转速喂入量,最佳组合为切流滚筒间隙25/30mm、滚筒转速907/1 043r/min、喂入量10.2 kg/s;对脱粒损失率影响的主次因素为BAC,即切流滚筒间隙喂入量滚筒转速,最佳组合为切流滚筒间隙25/30mm、喂入量10.2kg/s、滚筒转速953/1 096r/min。     

闭式脱粒滚筒的静动态性能分析

针对联合收割机中闭式脱粒滚筒有可能在外载荷作用下会发生较大变形和在外激励作用下发生共振的问题,采用SolidWorks软件对闭式脱粒滚筒进行了三维建模,以*.x_t格式导入Ansys Workbench建立有限元模型,然后对闭式脱粒滚筒进行静动态性能分析(即静态分析和模态分析)。静态分析结果表明,闭式脱粒滚筒的刚度和强度足够,变形均在设计允许范围之内;模态分析得到的闭式脱粒滚筒前6阶固有频率和振型结果表明,在规定的工况范围内,闭式脱粒滚筒在外激励作用下不会产生共振。研究结果为后续样机的设计和改进提供了理论依据。     

双孢菇工厂化搔菌机机架模态及有限元分析

为增强双孢菇工厂化生产自走式搔菌机作业可靠性和安全性,运用SolidWorks三维建模软件建立机架的三维模型,在ANSYS Workbench中对其进行模态分析。提取出前10阶固有频率和模态振型,并与外部激振频率进行对比分析,排除可能发生共振现象的固有频率,并进行机架的有限元分析。结果表明:机架前10阶固有频率在35.26~113.41 Hz之间,在第9阶固有频率106.31 Hz出现最大振幅为24.153 mm,在第3阶固有频率51.737 Hz出现第2大振幅19.06 mm,振幅范围在8.705~24.153 mm,机架上各阶固有频率有效地避开了可能发生共振现象的外部激励频率范围,且机架满足设计强度要求,进一步提高了搔菌机作业安全性。本研究为双孢菇工厂化生产自走式搔菌机的设计与优化提供参考。     

基于ANSYS的脱粒滚筒模态分析

脱粒滚筒是联合收割机工作时做旋转运动且质量较大的部件,所以其工作时的最大变形量和固有频率的大小直接关系到脱粒滚筒功能的实现和是否会发生共振的问题。运用三维设计软件PRO/E建立脱粒滚筒的实体模型,并将其导入到有限元分析软件ANSYS中进行模态分析,提取其前六阶固有频率,并与脱粒滚筒工作转速进行比较,计算出脱粒滚筒工作时的危险转速范围;查看其可能存在的最大变形,以判断是否会与周围零部件发生干涉。最后的分析结果表明,该设计已经初步达到设计目的,并有继续改进提高的空间。同时,该分析结果也为后续的试验及改进提供依据。     

残膜回收机机架有限元分析及优化

针对残膜回收机的整机振动强烈、机架开裂等问题,运用ANSYS Workbench19.0软件对残膜回收机的机架进行静力学分析和约束模态分析,研究机架的静力学特性和模态特性,获得机架的固有频率、振型、阻尼等参数,并在此基础上采用正交试验设计的方法,以机架的左右边板厚度、主连接梁管厚、副支撑梁宽度为试验因素,第1、2阶固有频率为试验指标对其进行结构优化。当机架左右边板厚度为12 mm、主连接梁管厚为6 mm、副支撑梁宽度为70 mm时,机架的第1、2阶固有频率50.747 Hz、53.557 Hz不在外部激励频率范围（0.833~40 Hz）内,并且优化后的最大应力值降低3.295 MPa,优化前的最大振幅为17.642 mm,优化后的最大振幅为12.719 mm,降低了4.923 mm,有效避免共振现象的发生,优化前后的机架均满足刚度和强度要求。该研究可以为残膜回收机的机架设计、可靠性研究上提供理论参考。     

切纵流联合收获机脱粒分离装置田间试验与参数优化

为了研究切纵流联合收获机脱粒分离装置的最佳结构参数和运动参数,对履带式切纵流联合收获田间试验机进行结构改进、载荷测试系统的构建和水稻田间试验,研究切流滚筒、纵轴流滚筒间隙和切流滚筒、纵轴流滚筒转速对脱粒总功耗、切流滚筒功耗、纵轴流滚筒功耗和夹带损失率等性能的影响。并对总功耗和夹带损失率的数据进行二次多项式回归分析和复合型优化分析得到最佳参数配置:切流滚筒间隙为30.99 mm,纵轴流滚筒间隙为14mm,切流滚筒和纵轴流滚筒转速为892.95、848.95 r/min。试验表明,该参数组合下,脱粒总功耗39.03 k W,切流滚筒功耗11.72 k W,纵轴流滚筒功耗27.31 k W,夹带损失率0.50%。对切流滚筒和纵轴流滚筒下方脱出混合物分布进行了研究,为清选装置的设计与优化提供了依据。     

牵引式红枣残枝粉碎机的设计与试验

红枣残枝粉碎还田是目前亟待解决的问题。为此,设计了一种牵引式红枣残枝粉碎机,通过对辊破碎和动定刀粉碎共同作用实现粉碎效果。对破碎辊轴、粉碎主轴的转速和功率等参数进行了详细阐述,规范了动刀在主轴上的排布方式,选用双螺旋式刀具排布,确保同一时刻有且仅有两个动刀同时工作,有效降低了振动和机组动力损耗,提高了工作效率。运用ANSYS软件对主轴进行了静力学分析及模态分析,得出了应力应变图及粉碎主轴前6阶固有频率和振型图。应力应变图表明:最大应力为8.3326 MPa,最大变形量为0.017419 mm,参考材料特性,主轴强度满足设计要求,故主轴设计合理、安全。模态分析结果表明:最低固有频率为98.286Hz,所对应的临界转速5897 r/min远大于初定主轴转速2000 r/min,因此在工作中主轴转动时不会产生共振现象。样机试验结果表明:粉碎机工作生产率为817.67kg/h,吨功耗为49.06kW/h,噪声为95.3dB,粉碎粒度合格率为86.97%,可以实现连续稳定运作,粉碎粒度符合还田技术要求。     

基于ANSYS Workbench脱粒滚筒的模态和瞬态分析

针对工作载荷比较复杂的脱粒滚筒,在工作中可能因设计不当而引发的共振或谐振等问题,运用Pro/E软件对脱粒滚筒进行建模,导入ANSYS Workbench软件中,然后对脱粒滚筒进行模态分析和瞬态分析。分析结果表明:所设计的脱粒滚筒是安全与可靠的,不会发生共振而导致机器被破坏。通过模态和瞬态的分析,可以为后续的样机制造提供理论依据。     

纵轴流玉米脱粒分离装置喂入量与滚筒转速试验

在玉米籽粒直收过程中,脱粒滚筒转速与联合收获机的额定喂入量相匹配才能发挥出最佳的作业效果。为了获得不同喂入量时玉米联合收获机最优的滚筒转速范围,设计了一种零部件可更换、结构参数和工作参数均可调的纵轴流玉米脱粒分离装置,并在自主研制的试验台上以脱粒滚筒转速、喂入量为影响因素,以籽粒破碎率、未脱净率为性能指标进行玉米脱粒试验。通过台架试验、回归分析和单变量求解,最终确定了不同喂入量的最优滚筒转速范围:喂入量为8 kg/s时,最优的滚筒转速为254~486 r/min;喂入量为10 kg/s时,最优的滚筒转速为278~466 r/min;喂入量为12 kg/s时,最优的滚筒转速为313~445 r/min。在以上条件下籽粒破碎率均小于5%,未脱净率小于2%,达到了国家和相关标准的要求。     

拖拉机双向耦合电驱动系统设计与性能分析

针对双电机驱动电动拖拉机的多工况作业需求,提出了一种电动拖拉机双向耦合装置结构基本方案。在对行星齿轮机构传动理论研究的基础上,对提出的方案进行拓扑设计,推导各个方案的转速转矩关系式,通过分析其传动特性,优选出最终方案。对优选出的方案进行动力匹配、参数计算及参数化建模,得到双向耦合装置的三维模型。基于ADAMS搭建耦合装置的虚拟样机模型,对其进行运动学仿真分析,并试制样机进行装机试验。基于ANSYS Workbench建立耦合装置的有限元模型,通过模态分析,求得其前10阶振型以及相应的振型图。仿真和试验结果表明：设计的电动拖拉机双向耦合装置可实现功率的双向耦合流动,且响应速度快、动力传递平稳、无较大冲击;双向耦合装置的1阶固有频率为1 905.5 Hz,高于电动机激振频率带1 020～1 380 Hz,可避免产生共振,满足电动拖拉机多工况作业需求。     

草谷比对多滚筒脱粒分离装置性能影响的试验研究

为研究不同草谷比的水稻对多滚筒联合收获机脱粒分离装置的功耗、脱粒损失率及杂余含量的影响,在多滚筒脱粒分离装置试验台上采用切轴流滚筒与双横轴流滚筒组合式3滚筒脱粒分离装置（简称切轴轴3滚筒脱粒分离装置）,在相同结构参数和工作参数下对喂入不同草谷比的水稻（即不同茎秆长度的水稻）进行脱粒分离性能对比试验。试验结果表明：喂入茎秆长度越短的水稻（即草谷比越小）。脱粒滚筒功耗和脱出物杂余含量越低,但脱粒损失率越高,在保证脱粒损失率≤0．6％并尽可能降低多滚筒脱粒分离装置功耗和杂余含量的情况下选取最佳喂入水稻长度为675mm,当喂入量为4．5kg／s且喂入水稻长度为675mm时．切轴轴3滚筒脱粒分离装置的总功耗为22．47kW,脱粒损失率为0．587％,脱出物杂余含量为6．92％。     

弹性短纹杆-板齿组合式大白菜种子脱粒装置研究

大白菜种子市场规模发展迅速，其大面积、产业化种植使得机械化收获需求日益增长。针对人工收获效率低、常规脱粒方式下种子破碎率高问题，设计了一种由弹性短纹杆-板齿、柔性圆头钉齿等脱粒元件与圆管凹板组合的大白菜种子脱粒装置。利用ANSYS Workbench对脱粒滚筒进行有限元模态分析，验证脱粒滚筒结构的合理性。选取喂入量、滚筒转速及脱粒间隙为试验因素，以种子损失率和破碎率为试验指标开展了响应面优化及田间对比试验，建立各试验因素与试验指标之间的数学模型，分析各因素对指标的影响并对装置的结构及工作参数进行了优化。试验结果表明，当滚筒转速为726r/min、脱粒间隙为22.3mm、喂入量为1.73kg/s时，种子损失率为0.68%，破碎率为0.39%。试验结果满足设计要求，能够实现对收获期大白菜种子的低破碎率机械化脱粒作业。     

弧形扎膜钉齿设计与试验弧形扎膜钉齿设计与试验

为研究弧形扎膜钉齿设计合理性和作业可靠性的问题,采用理论分析的方法研究弧形扎膜钉齿在土壤中的受力情况,并基于Ansys有限元分析软件对其进行模态仿真与静力学仿真,最后根据田间试验结果验证设计与仿真试验的合理性。通过理论分析可知,弧形扎膜钉齿结构参数和机具牵引力对其在土壤中运动时的受力情况影响显著;通过对弧形扎膜钉齿的模态分析可知,其1阶固有频率为788.15 Hz,远大于外界激励频率,弧形扎膜钉齿不会发生共振;通过对弧形扎膜钉齿的静力学分析可知,弧形扎膜钉齿的最大变形为6.705 8 mm,最大应变为3.889 2×10-3 mm/mm,最大等效应力为466.27 MPa;通过田间试验结果表明残膜回收机的残膜捡拾率均值为58.53%,脱膜率均值为98.14%,弧形扎膜钉齿的设计达到预期目标,工作满足实际作业要求,强度也满足实际工作需求。本研究可为新型残膜回收机的设计提供基础。     

汽车变速箱输入轴有限元仿真分析

变速箱输入轴将发动机提供的转矩和转速传递给变速箱,其强度和动态特性极大地影响了发动机动力传输的高效性、平稳性。运用ANSYS Workbench对输入轴进行强度分析、模态分析和谐响应分析,由强度分析结果可得出额定工况下输入轴强度满足要求,由模态分析结果可知轴的模态发生的部位和固有频率的大小,由谐响应分析结果可得出引起输入轴共振的模态。     

组合式轴流油葵脱粒装置的设计与试验

现有的油葵脱粒机未脱净损失率高,为研制低未脱净损失率的脱粒装置,设计了一种组合式轴流脱粒装置,脱粒间隙为20mm,并开展了不同滚筒转速对未脱净损失率、滚筒扭矩及功耗的试验研究。结果表明:滚筒转速在300～470r/min的区间,未脱净损失率先减小、后增大;当滚筒转速在450r/min时,未脱净损失率最小,为1. 14%,油葵的脱粒速度范围为8. 5～10. 0m/s;滚筒扭矩在547～557N·m的范围之内波动,波动范围不大;滚筒功耗在17. 20～27. 11k W范围递增,滚筒功耗与转速呈正相关的关系。