基于Ansys Workbench的脱粒滚筒模态分析及轴的拓扑优化

【目的】针对联合收割机脱粒滚筒正常负载下的振动问题,减少共振的发生.【方法】利用三维软件Solidworks对久保田688Q全喂入联合收割机脱粒滚筒进行三维实体建模,采有限元软件Ansys Workbench进行模态分析,并对振型不明显且质量较大的轴进行结构优化.【结果】前两阶固有频率为114.49、114.67 Hz,大于滚筒激振频率(11.3~13.4Hz)和发动机的激振频率(37.3~40.7Hz),不会发生共振;滚筒杆齿最大变形量为6.16mm,小于滚筒与凹板筛10~30mm的距离,不会发生干涉;通过拓扑优化,轴质量减少40.5%,前两阶固有频率分别提高12.8%、12.7%,优化效果明显且能有效的避开共振.【结论】为联合收割机脱粒滚筒结构的设计与优化提供了参考.     

4LZ-8 稻麦收获机拨禾轮辐盘模态分析

【目的】为了研究拨禾轮辐盘的振动,验证拨禾轮辐盘是否会与割台其他部位产生共振。【方法】文章对4LZ-8稻麦收获机拨禾轮结构进行设计,并通过试验得出拨禾轮的最佳拨禾速比λ,计算得出拨禾轮转速;对拨禾轮受振动影响最严重的拨禾轮辐盘部分进行模态分析,通过线性摄动模态分析得出拨禾轮辐盘的振动频率和振型,并通过约束模态分析与其进行对比,验证线性摄动模态分析的准确性。【结果】通过试验得出拨禾轮的最佳拨禾速比λ=1.6,计算得出拨禾轮转速n=42.2(r/min)。对拨禾轮辐盘进行线性摄动模态分析,得到6阶模态频率为6.646 2～64.258 Hz,并得出拨禾轮辐盘的各阶振型。通过约束模态分析得到6阶模态频率为13.609～71.052 Hz,并与线性摄动模态分析所得到的振型进行对比,发现模态振型都与相对应的线性摄动模态相同,只有固有频率大于线性摄动模态,表明线性摄动模态分析正确。【结论】通过对拨禾轮辐盘的模态分析与割台其他部分激励进行分析,得出4LZ-8稻麦联合收获机拨禾轮辐盘不会发生共振。     

小区小麦育种收获机机架模态分析及结构优化

【目的】减小小区小麦育种收获机工作过程中的振动对其作业可靠性、育种试验结果测定产生干扰.【方法】利用Solidworks软件对育种收获机机架进行参数化建模,结合有限元分析软件ANSYS Workbench提取出机架的前10阶固有频率和模态振型,在对比分析外部激振频率与机架固有频率特点的基础上,找出引起机架共振的环节,并对机架进行结构优化以避免共振现象的发生.【结果】当机架横梁厚度由3.0mm减为2.6mm,竖梁厚度由3.0mm减为2.8mm,圆杆直径由25mm减为21mm,板件厚度(包括侧板和底板)由1.5mm减为1.1mm后,优化机架的固有频率均有效避开了收获机各外部激振频率范围.【结论】该研究可以为小区育种收获机机架结构的设计与优化提供参考.     

梳夹式红花收获机液压传动系统的设计与仿真

针对目前红花采摘的机械化水平低下、主要依靠人工采摘的问题,设计了一种梳夹式红花收获机,采用梳夹式的夹拔原理对红花丝进行采收。结合红花株高的不同,设计了一种可调整采摘高度的装置,并可调节采摘头转速,采摘头转速的调节范围为70～120 r/min,可根据植株生长的高度适时调节高度。通过综合计算,对梳夹式红花收获机液压传功系统的主要元件进行选择,液压元件有液压马达、液压缸、比例电磁换向阀、电磁换向阀、叠加平衡阀、液控单向阀等。通过对液压系统的性能验算和仿真分析可知,该液压传动系统能满足动力要求,验证了理论分析的合理性;通过仿真分析可知,该系统能够满足采摘工作要求,为梳夹式红花收获机提供了新的发展方向。     

滚筒梳剪式荔枝采摘部件的设计与优化

【目的】设计一种滚筒梳剪式荔枝采摘试验装置,并优化采摘部件的结构.【方法】以齿形板数量、齿形板折弯角度、刀片数量和滚筒转速作为影响因素,以生产率、摘净率和破损率为采摘指标,开展四因素三水平的正交试验.【结果和结论】试验结果表明:齿形板数量为4、齿形板折弯角度为120°、刀片数量为13、滚筒转速为44 r·min-1时为最优组合,此组合的采摘试验装置生产率为2.604 kg·min-1.研究结果可为荔枝采摘机械的设计与开发提供参考.     

水电机组轴系统模态参数的时域识别研究

【目的】研究利用基于环境激励的模态参数时域识别技术,探讨如何获得运行中的水电机组轴系统的自振特性参数,为水电机组轴系统自振特性研究提供新的思路。【方法】将模态参数时域识别方法引入到水电机组轴系统的振动特性研究中,采用多信号分类法确定信号中含有的系统振动阶次,利用遗传算法构造目标函数,通过寻求最优解来获得机组轴系统的自振频率和阻尼比,并对某水电站机组轴系统的自振频率和阻尼比进行了识别。【结果】基于遗传算法的模态参数时域识别方法能有效克服噪声干扰,其对水电机组轴系统自振频率和阻尼比的识别结果能够满足工程精度的要求。【结论】基于遗传算法的模态参数时域识别方法为水电机组轴系统振动特性的研究提供了新的思路。     

基于ANSYS Workbench的打捆机卷压滚筒模态分析

为分析打捆机卷压滚筒的振动特性,利用Solid Works建立卷压滚筒的几何模型,并利用ANSYS Workbench的有限元分析功能对卷压滚筒装配体进行了模态分析。得到了其前6阶固有频率与振型,通过对仿真结果的分析,得出临界转速。由于卷压滚筒在工作时的转速远低于临界转速,该设计可满足实际工作的需求。     

4LL–1.5Y型联合收割机割台的振动特性

运用有限元软件ANSYS workbench仿真分析4LL–1.5Y型联合收割机割台,得到割台机架前6阶模态频率和模态振型,结果表明,割台在受振动时易产生变形的部位是割台机架的两侧壁和割台机架进口处的底板。利用三轴加速度传感和Co Co–80动态信号测试分析系统,分别测得割台机架关键部位的加速度信号,对比非田间作业试验发动机空转、整机运转(不行走)分别在怠速(700 r/min)、中速(1 200 r/min)、高速(1 800 r/min)和田间作业不同工况下各方向的加速度,各测点水平方向加速度是其他2方向的2~4倍,表明割台的振动主要以水平方向振动为主,其中倾斜输送器受振动比较严重,加速度最大值高达97.28 m/s2。对比有限元分析与振动试验结果发现,对割台振动影响较大的激励频率(20、22 Hz)几乎都出现在割台机架的模态频率(18.679 Hz)附近。     

基于模态的联合收获机车身框架振动特性分析与结构优化

以某联合收获机主机车身框架为研究对象,采用有限元柔性体技术创建车身框架的有限元柔性体模型,并在其基础上进行模态分析与计算。结果表明,车身框架的第一阶模态频率为7.29 Hz,与收获机正常工作时割刀的激励频率(7Hz)接近,易发生共振,且对人体舒适性影响最大。为了调整收获机车身框架的固有频率,以避开外部激振频率范围,采用HyperMesh软件对收获机车身框架柔性体模型进行尺寸优化和拓扑优化,结果表明,尺寸优化后,收获机车身框架的第一阶模态频率由优化前的7.29 Hz提升至8.63 Hz,车身框架质量下降了0.006t;拓扑优化后,收获机车身框架的第一阶模态频率由优化前的7.29Hz提升至8.49Hz,车身框架质量下降了0.107t。拓扑优化与尺寸优化均可使收获机车身框架固有频率避开外部激振频率范围,但综合考虑优化设计的目标与生产制造成本,采用尺寸优化技术对收获机车身框架进行结构优化更为适合。     

基于模态及谐响应的谷物联合收获机割台振动分析

一台谷物联合收获机在工作时割台振动强烈,强烈的割台振动导致收获割损和机械疲劳失效。强烈的割台振动主要由割台结构的固有频率和固有振型决定,当结构的固有频率和激励频率相近时,就会引起结构的共振。基于ANSYS有限元软件对割台进行模态及谐响应分析,计算割台的前8阶固有频率和振型。结果表明,割台的第1、第2阶模态接近于收获机发动机的主轴转速和收获机的二次清选转速。来自路面不平度的激励载荷在车速为20~40 km/h时所产生的激励频率为17.36~34.72 Hz,接近割台框架的前2阶固有频率,会引起割台的共振。同时考虑到割刀对割台的作用力和振型分析,对割台进行谐响应分析,发现割刀的往复运动对割台局部的最大位移为0.418 9 mm,因此割刀的往复运动对割台的振动较小。综合模态和谐响应分析的结果,割台振动主要来自发动机和传动部件等简谐激励频率,和来自路面的不平衡激励。研究结果为联合收获机割台框架的设计与研究提供了参考和依据。