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。     

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。     

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 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。     

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的鸡毛菜收获机割台部分振动模态分析

为了进一步降低鸡毛菜有序收获机收获过程中对鸡毛菜造成的损失率及损失率,以割台部分为研究对象,采用有限元分析方法建立鸡毛菜有序收获机割台部分振动方程,通过求解割台部分振动方程对其受力和振动模态进行分析,得出鸡毛菜有序收获机割台部分振动系统的固有频率和主振型,并将求解得到的的6阶固有频率值与割台部分的直流无刷电机传递转速进行比较分析。仿真结果表明:鸡毛菜有序收获机割台在3阶、5阶和6阶模态的振动变形较大,且割台电机在额定转速范围内工作时并不会导致割台共振现象发生。研究分析结果不仅为鸡毛菜有序收获机割台部分动力传递过程中是否发生共振现象提供了理论依据,而且对机具割台部分相关参数的优化设计具有一定参考价值。     

马铃薯土薯分离装置模态分析——基于ANSYS Workbench

运用三维造型软件Pro/E绘制一种马铃薯联合收获机土薯分离装置的实体图,应用ANSYS Workbench有限元分析软件对其进行模态分析,得到了分离装置前6阶的振型图。通过对振型图的分析可以发现:分离装置的前6阶振动固有频率随着阶次的增大而增加,其中前3阶频率变化较大,以分离装置主轴沿坐标轴轴向振动和弧形拨齿沿Z轴轴向平动或摆动为主,第4阶、第5阶、第6阶振动的各阶频率比较接近,主振型为弧形拨齿沿Z轴轴向摆动。通过模态分析,确定了前6阶振动固有频率范围内的各阶模态特性,同时也为更详细的动力学分析提供了前期基础。     

基于ANSYS Workbench的马铃薯茎叶清理装置模态分析

运用三维造型软件Pro/E绘制了一种牵引式马铃薯联合收获机茎叶清理装置的实体图,应用ANSYSWorkbench有限元分析软件,对其建立有限元网格模型,进行有限元约束处理,通过对清叶装置进行模态分析,得到了清叶装置前6阶的振型图.通过对振型图的分析可以发现;清叶装置的前6阶振动固有频率随着阶次的增大而增加,其中第1阶和第2阶主振型由沿轴向窜动、绕轴向转动和切刀刀片左右摆动组成;第3阶到第6阶各阶频率比较接近,其主振型为切刀刀片左右摆动.通过模态分析,确定了前6阶振动固有频率范围内的各阶模态特性.同时,也为其它动态特性的分析,如谐响应分析、瞬态动力学分析等提供了前期基础.     

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。     

基于有限元的玉米联合收获机底盘车架模态分析

为研究某玉米联合收获机底盘车架的振动特性,应用大型有限元软件ANSYS对其进行模态分析,得到了前8阶模态特性的固有频率以及振型特征。同时,将模态分析所得结果与收获机受到的激励频率进行对比,确定了该车架结构的安全性和可靠性,为后续的其它动力学分析奠定了基础,具有一定的现实意义。     

纵轴流锥型滚筒脱粒装置设计与试验

为了降低功耗,加快脱粒滚筒轴向物料输送速度,提高小区育种小麦种子收获机清机效率,设计了一种纵轴流锥型滚筒脱粒装置,滚筒采用锥型短纹杆-板齿结构。试验结果表明,该纵轴流锥型滚筒脱粒装置在作业时小麦脱粒混合物料轴向输送速度快、功耗低,罩壳内部种子残留量小,无需人工清机,适用于以旋风分离器为气流清选装置的半喂入式小区育种小麦种子收获机。     

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。     

履带式全喂入稻麦联合收获机工作装置设计

针对当前履带式全喂入联合收获机存在的问题,设计了双动刀往复式切割器、叠加式切割器驱动机构、同轴差速轴流式脱粒滚筒、圆锥型离心式清选风扇和板齿式杂余复脱装置等工作部件。试验表明,改进的工作部件能明显提高切割效率,有效解决了损失率、破碎率和含杂率3项主要性能指标之间的矛盾,使3项指标同时下降至较理想状态。     

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。     

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。     

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。      

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。     

纵轴流脱粒分离装置脱出物的径向分布规律

为了研究联合收获机上纵轴流脱粒分离装置脱出物的径向分布规律,在自行研制的切纵轴流脱粒分离清选试验台上,分别采用梯形板齿和钉齿纵轴流脱粒滚筒进行水稻试验研究,分析得出了纵轴流脱粒分离装置脱出物的径向分布规律。通过对比可知,纵轴流滚筒采用钉齿时脱出物径向分布更均匀,在相同喂入量的前提下有利于清选。该规律为纵轴流脱粒分离清选装置的设计提供依据。     

水稻不同脱粒装置脱粒性能的对比试验研究

为了提高水稻联合收获机的工作效率,降低功耗,减轻清选负荷,自行研制了板齿和杆齿作为水稻脱粒的主要元件,分别与栅格凹板组成不同的脱粒分离装置,并对这两种脱粒分离装置进行了脱粒对比台架试验.试验结果表明,杆齿-栅格凹板脱粒分离装置在脱粒水稻时对茎秆的破碎程度轻、功耗低、脱出混合物中轻杂物含量少,能够有效地减轻清选负荷.     

轴流脱粒滚筒模糊控制仿真

基于模糊控制技术和变质量系统轴流脱粒滚筒的功耗模型，采用MATLAB的Simulink和FuzzyLogicToolbox工具箱建立了联合收割机脱滚筒的仿真模糊和模糊控制器。仿真结果表明：滚筒额定角速度运行时，给系统施加一阶跃负荷，在模糊控制器的作用下，机组的行走速度会相应改变，使加载前后滚筒的实际喂入量和总工作阻力基本恒定，从而将滚筒的角速度稳定在贮值附近，达到了预期控制效果。