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。     

多滚筒动平衡试验台设计及模态分析

以联合收获机中多个并联脱粒滚筒为对象,研究并联型轴系的动平衡方法。针对联合收获机存在多级传动、振源复杂及不便于在整机上研究多滚筒动平衡等问题,依据传动包角的计算方法对联合收获机中的一般传动路径进行提炼、分类,并对传动链进行了受力分析,设计了多滚筒动平衡试验台。通过有限元约束模态分析,得到了脱粒滚筒与试验台架的前6阶模态频率和振型。通过有限元仿真与模态试验结果的对比分析,得知模态频率相对误差低于7.2%,且振型一致,验证了有限元模型的正确性。模态分析结果表明:在脱粒滚筒工作转速下,试验台不会产生共振现象并对动平衡试验产生干扰,本试验台可用于开展联合收获机存在多级传动及多源激振耦合特性研究。     

水稻联合收割机切流滚筒结构分析与优化

国产切纵流水稻联合收割机切流滚筒脱粒过程中存在喂入不畅及振动较大等问题,通过对切流滚筒结构进行静力学和模态分析得知,切流滚筒的结构强度满足设计要求,但工作转速760~800r/min频率位于第1阶固有频率14.51Hz的0.8~1.2倍共振区内。为此,设计了一种具有伸缩脱粒元件的偏心切流滚筒结构,并在ANSYS软件中进行了静力学仿真及轴端约束模态分析,结果表明:所设计的偏心切流滚筒结构强度满足要求,偏心切流滚筒的转速频率12.67~13.33Hz,小于偏心切流滚筒的第1阶固有频率25.59Hz;同时,偏心切流滚筒重心产生的力矩平衡了7.2%的茎秆对切流滚筒产生的阻力矩。     

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。     

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。     

基于ANSYS Workbench的玉米籽粒收获机脱粒装置的模态分析

玉米脱粒装置是自走式玉米籽粒收获机的重要组成部分。玉米籽粒收获机脱粒装置田间作业环境复杂和作业载荷变化较大。玉米脱粒装置由于喂入量的不同、田间地面不平整、脱粒滚筒周期性转动和抖动筛曲柄转动产生的震动等容易引起机架和脱粒滚筒的共振,机架的受力变化较大且复杂。本文采用Solid Works2016对玉米脱粒装置机架和脱粒滚筒进行建模,然后导入ANSYS workbench17.0中进行模态分析,分析出固有频率,振型特征云图和最大振动变形量,测算出其振动特性,有效避免共振的发生,为以后的产品设计奠定基础、提供依据和数据参考。     

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。     

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。     

履带式大豆联合收获机振动测试与分析

为研究履带式大豆联合收获机在不同工况下的整机振动特性,以久保田4LZ-2. 5履带式联合收获机为研究对象,选取了收获机在发动机怠速空转、整机空转及田间收获作业等5种工作状态,利用DH5902动态信号采集分析系统对切割器、发动机及脱粒滚筒等6个振动较强的位置进行测试,获取其振动特性。试验结果表明:切割器左右运动、脱粒滚筒的旋转和振动筛的前后运动是引起联合收获机的主要因素;发动机和风机的运转是联合收获机振动的次要因素。联合收获机空载时,振动最强的位置是切割器,振幅有效值达到了31. 84m/s^2;田间收获时切割器附近振幅比空载时降低,其他测点振幅都不同程度增加,脱粒滚筒处振幅有效值最大,达到43. 74 m/s^2。发动机的运转对驾驶座垂直方向上的振动影响最强,需进一步优化驾驶座的减振系统。研究结果可为收获机减振设计、结构优化及各部件的模态分析提供参考。     

基于ANSYS Workbench纹杆式滚筒模态分析

纹杆式滚筒工作环境及工作载荷比较复杂,在脱粒作业过程中可能因设计、操作不当引起共振或谐振。采用Solid Works三维设计建模软件对纹杆式脱粒滚筒进行建模,导入ANSYS Workbench软件中进行模态分析。分析结果表明:甘草种子脱粒所用的纹杆式脱粒滚筒安全可靠,不会引发共振等问题而导致设备损坏,为种子脱粒机的样机加工制造提供依据。     

玉米收获机脱粒滚筒的模态及强度分析——基于ABAQUS

脱粒滚筒是玉米收获机的重要零部件,对脱粒效果有着重要影响。为此,以脱粒滚筒为分析对象,应用Solid Works软件建立其三维模型,并导入到Hypermesh软件中进行网格划分,以Abaqus软件为求解器进行模态和静应力计算。分析结果表明:脱粒滚筒刚度薄弱位置出现在滚筒中间位置,后续若开发高性能样机,可以考虑在滚筒中间位置增设衬板,以提升滚筒刚度,从而为后续开发高工作性能脱粒滚筒提供了参考。     

玉米/小麦间作模式下小麦收获机机架模态分析及结构优化

为降低玉米/小麦间作模式下小麦收获机作业过程中的振动对其工作性能的影响,以机架为研究对象,利用SolidWorks软件建立其三维实体模型,通过ANSYS Workbench软件分析机架的前6阶固有频率和振型,对比分析各阶固有频率与外部各激励振动频率,找到引起整机共振的外部激励来源,进而优化机架结构避免共振现象的发生。当小麦出槽口的厚度增加到3.0mm、收割脱粒连接槽厚度增加到3.3mm、后板的厚度优化为1.0mm、旁板的厚度增加到1.1mm时,机架各阶固有频率均避开外部激励频率,在保持小麦收获机工作性能稳定的同时,经济成本最小化。     

联合收获机脱粒滚筒角速度控制优化设计——基于小波神经网络

脱粒滚筒是联合收获机的核心部件,其性能决定了联合收获机的工作质量和生产效率。由于不同地块和不同作物的湿度、密度不同,联合收获机的行走速度和喂入量也不同,因此脱粒滚筒的转速也应做出适当的调整,使滚筒的线速度保持在一个有较好脱粒效果的状态。为此,提出了一种新的双滚筒脱粒滚筒结构,该结构利用传感器采集滚筒信息,形成了滚筒转速的闭环反馈调节机制,并采用小波神经网络算法对转速的精度进行调节,提高了脱粒滚筒的作业精度。最后,对基于小波神经网络算法的双滚筒脱粒滚筒的性能进行了实验测试和仿真模拟,测试和仿真模拟得到的籽粒破碎率基本吻合,验证了实验的可靠性。对滚筒的脱净率进行了进一步的实验测试发现,利用神经网络算法和小波神经网络算法的脱粒滚筒脱净率都比较高,且小波算法要比单纯使用设计网络算法脱净率高。     

玉米收获机割台支架模态分析

牵引式玉米收获机由于前轮轴上的载荷超重和同时受到来自设备工作时的冲击载荷作用,前轮轴会出现疲劳断裂。本文用有限元软件ANSYS首先对割台支架结构优化前后进行实体建模,然后进行了前十阶模态分析。结果发现优化前后支架的固有频率都远大于激励频率,不会产生共振,疲劳破坏主要由载荷超重引起的。该结果为玉米收获机的研究和结构优化设计提供合理的理论依据。     

联合收获机脱粒滚筒的模糊恒负荷控制

为使联合收获机脱粒滚筒负荷在预期范围内,采用驱动脱粒滚筒液压无级变速系统液压缸的油压力表示脱粒滚筒扭矩,根据扭矩与联合收获机行走速度之间的关系建立脱粒滚筒负荷模型,设计了模糊控制器并进行仿真,利用PLC建立脱粒滚筒恒负荷控制系统并进行台架试验。仿真及台架试验结果表明,当作物密度产生阶跃时,脱离滚筒的负荷能在数秒内调整到原来数值并达到稳定状态,动态误差小,系统能满足同一地块疏密分布不同的作业要求。     

青稞联合收获机脱粒碎芒装置设计与试验

针对目前青稞联合收获过程中秸秆含芒率高、芒杆长度高,以及现有脱粒滚筒无法对芒杆倒刺进行有效处理的现状,设计一种青稞联合收获机脱粒碎芒装置,整机主要部件包括机架、脱粒滚筒、凹板、风机、筛箱、滚筒盖及传动系统。通过选择不同脱粒元件,计算和确定其结构参数与排列形式,以增加滚筒对芒杆内表面倒刺的揉搓能力,同时在凹板处设置碎芒板条,在保证籽粒脱净率前提下,有效提高了脱粒滚筒的碎芒率。运用ABAQUS软件对整机机架振动特性进行有限元仿真,对比固有频率与外部激励频率变化趋势,保证脱粒装置作业时无共振现象发生。得出在极限工况条件下,滚筒最大变形量为1.02 mm,满足设计要求。田间性能试验表明:籽粒破碎率为0.11%、含杂率为5.27%、脱净率为87.49%、秸秆含芒率为5.86%、碎芒率为93.15%,各项指标均满足相应标准要求,秸秆中所含芒杆内表面倒刺去除效果明显,有效提高青稞秸秆饲草的食用适口性。本研究为青稞机械化联合收获、脱粒及芒杆处理提供应用实例和技术参考。     

脱粒滚筒滚幅盘加工与拉伸模设计

脱粒装置是联合收获机的关键工作部件,其结构设计与制造工艺在很大程度上决定着联合收获机的工作性能。脱粒滚筒是脱粒装置核心部件,钉齿式脱粒滚筒主要包括滚筒轴、辐盘、齿杆和钉齿等部件。幅盘是钉齿式脱离滚筒的主要支撑件,其结构、强度、加工工艺性以及选材直接影响着脱离滚筒的使用可靠性。为此,通过对此盘类件的结构、性能及加工工艺分析,合理地设计幅盘拉伸模具,有效地利用激光切割机板材孔类切割的高效性和单点压力机气顶的双重作用,在保证加工质量的同时,最大限度地减少了模具投入和加工工序,降低了制造成本,产生了良好的经济效益。     

焊接机器人工作站在脱粒滚筒焊接中的应用

为了实现联合收获机脱粒滚筒的机器人焊接,设计了脱粒滚筒机器人焊接工作站,并对焊接夹具进行了通用性设计。同时,对脱粒滚筒的机器人焊接工艺性及工件一致性进行了分析。通过焊接试验,验证了脱粒滚筒机器人焊接的可行性,对焊接机器人在滚筒类零件焊接中的应用具有一定的参考意义。      

小型全喂入双滚筒轴流联合收获机设计与试验

为分析小型全喂入双滚筒轴流联合收获机脱粒分离能力与夹带损失,进行整机总结设计并自行设计了双滚筒轴流脱粒装置,分析了结构参数选取,并与同型收获机的单滚筒轴流脱粒装置进行对比试验,测定了两装置的未脱净率与夹带损失率。结果表明：单滚筒未脱净率为0.18%,双滚筒未脱净率接近0;双滚筒夹带损失率平均值0.45%,比单滚筒夹带损失率平均值0.74%降低了39%,新开发的小型全喂入双滚筒联合收获机能有效地解决脱不净与夹带损失等问题。