作业参数对挖坑机动态力学参数影响的试验研究(Ⅰ)--挖坑机动态力学参数的测试与研究

挖坑机动态力学参数与其影响因素关系的研究,是一项重要的基础研究.在自行研制的挖坑机动态力学参数测试试验装置上,采用传感器电测方法,通过计算机数据采集系统,实现对挖坑作业过程中力学参数的动态实时记录.通过单因素试验和多因素正交试验相结合的方法,模拟生产现场作业条件(不同钻头转速、钻头进给速度),得出作业参数与钻头的动态力学参数(扭矩和进给阻力)间的影响因素关系.通过数据分析得出各影响因素与钻头动态力学参数间的数学关系,绘出关系曲线,作出曲线拟合方程,从而找出钻头动态力学参数达到最优时各影响因素值,为挖坑机设计提供理论依据.该试验手段及设备在营林与园林机械挖坑机测试研究领域是一个创新.     

作业参数对挖坑机动态力学参数影响的试验研究(Ⅰ)——挖坑机动态力学参数的测试与研究

挖坑机动态力学参数与其影响因素关系的研究,是一项重要的基础研究.在自行研制的挖坑机动态力学参数测试试验装置上,采用传感器电测方法,通过计算机数据采集系统,实现对挖坑作业过程中力学参数的动态实时记录.通过单因素试验和多因素正交试验相结合的方法,模拟生产现场作业条件(不同钻头转速、钻头进给速度),得出作业参数与钻头的动态力学参数(扭矩和进给阻力)间的影响因素关系.通过数据分析得出各影响因素与钻头动态力学参数间的数学关系,绘出关系曲线,作出曲线拟合方程,从而找出钻头动态力学参数达到最优时各影响因素值,为挖坑机设计提供理论依据.该试验手段及设备在营林与园林机械挖坑机测试研究领域是一个创新.     

基于ANSYS的双侧果园开沟机机架模态分析与结构改进

在双侧果园开沟机机架设计过程中,针对机架强度和刚度问题,利用Creo软件对机架固定段和折叠段进行参数化实体建模,导入到ANSYS Workbench中对机架进行有限元模态分析,得到其前6阶频率和振型,并进行结构性能分析。以结构强度及刚度为优化目标,以低阶模态频率和振动幅度为参考标准,针对固定段机架提出该机架结构的改进方案,采用增添桁架、消除焊接残余应力的方法增加其可靠性。结果表明:改进后的固定段机架前6阶固有频率范围为52.884～135.770Hz,最大变形量为0.055 724mm,其低阶模态频率和振动幅度得到有效改善,机架的整体刚性有了很大改进,满足设计要求。模态试验表明,有限元模态分析与模态试验结果的固有频率最大误差百分比为0.857%,振型基本一致。田间验证试验表明,应用改进后的机架进行开沟作业,作业质量完全符合NY/T 740―2003田间开沟机作业质量标准规定,性能稳定,满足果园开沟机的园艺要求。     

足尺中密度纤维板振动模态分析

为了利用振动法无损检测足尺中密度纤维板整板的弹性模量,对足尺中密度纤维板的振动特性进行研究。为了求解足尺中密度纤维板在自由振动下的模态参数,对3种厚度的足尺中密度纤维板,分别进行计算模态分析和试验模态分析,并对其自由振动形式下,前3阶模态振型和频率进行对比和分析。结果表明:1)3种不同厚度的足尺中密度纤维板表现出了相同的振动模态形式:第一阶、第二阶振型都是沿着长度方向的弯曲振动,第三阶振型则是沿着宽度方向的弯曲振动;2)计算模态分析和试验模态分析所得到的频率结果有一定的差距,其中,第一阶模态计算频率稍小于试验频率,第二和第三阶模态计算频率均大于试验频率;但计算模态频率与试验模态频率间有很好的相关性,决定系数达到了0.981 6。     

挖坑机工作参数的研究——钻头转速及土壤因子对功率消耗和阻力矩的影响

挖坑机是一种有效的造林机械。近年来,我国生产的挖坑机大多是采用类比的方法设计的,重要参数未进行系统的研究。本文用正交试验的方法,测试和分析了钻头转速,土壤组成,土壤含水率,土壤坚实度对挖坑机阻力矩,功率的影响,为研究和设计挖坑机提供参考数据。     

挖坑机动态力学参数测试试验装置的研制

挖坑机动态力学参数 (扭矩和入土阻力 )与其影响因素 (钻头转速、钻头进给速度、土壤质地、土壤硬度、土壤湿度 )以及工作部件结构参数之间的关系 ,是一项重要的基础理论研究 .试验装置是进行研究的必备条件 ,为此作者自行研制了挖坑机动态力学参数室内测试试验装置 .该试验装置能根据试验要求 ,改变各影响因素值 ,采用传感器电测方法 ,通过计算机数据采集系统 ,在挖坑作业全过程中 ,实现对力学参数的动态实时记录 ,在营林机械有关挖坑机研究领域是一项创新 .已完成的试验证明 ,该试验装置性能稳定 ,工作可靠     

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。     

挖坑机钻头螺旋面强度分析及结构参数探讨

经对挖坑机螺旋钻头的有限元计算分析，得出螺旋面的位移数据、应力分布规律及钻头易损部位。通过变换钻头结构参数，经模拟对比试验，找到影响强度的主要因素及参数的合理取值。计算值与实际相吻合。计算模型与方法切实可行，为挖坑机钻头的优化设计奠定了基础。     

土壤条件对挖坑机动态力学参数的影响

为研究土壤条件 (土壤类型、土壤湿度、土壤硬度 )对挖坑机动态力学参数 (扭矩、进给阻力 )的影响 .该试验采用模拟生产条件的方法 ,在自行研制的试验台上实现动态实时记录 .通过数据分析 ,得出各影响因素与钻头动态力学参数间的数学关系 ,做出曲线拟合方程 ,从而找到最佳值 ,为挖坑机的设计、选择及运用 ,提供理论依据 .     

挖坑机钻头螺旋面强度分析及结构参数探讨

经对挖坑机螺旋钻头的有限元计算分析，得出螺旋面的位移数据，应力分布规律及钻头易损部位。通过变换钻头结构参数，经模拟对比试验，找到影响强度的主要因素及参数的合理取值。计算值与实际相吻合。计算模型与方法切实可行。为挖坑机钻头的优化设计奠定了基础。     

高效深栽牵引式植树机钻螺旋翼片的有限元分析

[目的]分析深栽钻孔机钻螺旋翼片受力的变形和应力情况。[方法]应用有限元分析软件ANSYS,按照高效深栽植树机钻头的结构尺寸和实际工作条件,建立钻螺旋翼片的三维实体模型和有限元模型,进行了静力分析。通过对植树机钻升土理论的分析与计算,确定了翼片最优导程和工作受力参数,并在ANSYS中直接建立三维实体模型,螺旋翼片的有限元模型并进行静力分析。同时,对翼片螺旋角α与其应力值之间的关系进行了探讨。[结果]通过对钻的静态分析,得到了主轴工作时的应力和变形数据。分析数据表明俞国胜老师研制的深栽钻头静强度可以满足工作要求,且结构参数存在一定富余,可以实现进一步的结构优化。[结论]该研究为螺旋翼片进一步的结构优化设计提供了理论依据。     

滚筒式棉秆铡切机构的设计与试验

设计一种适用于棉秆等硬质茎秆,配套打捆机作业的滚筒式铡切机构。该机构采用先破碎后铡切的滚筒式刀组和安装于机架上的定刀配合作业将棉秆切断。滚筒式刀组采用破碎板与铡切刀在圆周上交错布置的方式,实现对棉秆先破碎后铡切的作业,减轻铡切刀的磨损,降低铡切作业功耗。根据棉秆特性,确定关键部件的参数,并运用SolidWorks Simulation软件对铡切刀进行静强度校核和对滚筒式铡切机构进行模态分析,研究铡切刀的应力、应变分布和滚筒式铡切机构的固有频率和振型。结果表明:铡切刀最大应力和最大变形均发生在螺栓孔处,分别为234.6×106 N/m2和7.521×10-4 mm,铡切刀材料选用65Mn钢材,可满足性能要求;滚筒式铡切机构的最低阶固有频率为53.675Hz,高于其工作激励频率6.5 Hz,不会形成共振。对该机构的主要性能进行试验,结果表明:当铡切滚筒以185r/min旋转时,棉秆的铡切长度合格率为95.31%,消耗功率约30kW。     

4U-1400FD型马铃薯联合收获机挖掘铲的参数优化

对4U-1400FD型马铃薯联合收获机的挖掘铲建立牵引阻力的数学模型,在此模型下分析挖掘铲的铲面倾角、作业速度、挖掘深度、铲体长度等因素对挖掘铲牵引阻力的影响.结果表明:挖掘铲参数的最佳组合为铲面倾角20°,铲体长度470 mm,铲宽1 400mm.通过田间试验,该挖掘铲的性能符合规定的指标.     

带锯条的裂纹与断裂

根据弹性力学平面应力问题有限元法基本理论,对带锯条锯齿上不同长度裂纹尖端应力进行了计算,在此基础上,研究与分析了带锯条的裂纹对断裂强度的影响。结果表明,循环加载是裂纹产生、延伸及锯身断裂的主要原因。在裂纹对断裂强度的影响的多种因素中,裂纹长度的影响尤为重要。裂纹尖端应力随裂纹长度增加而增大,此时断裂强度下降,锯身允许的循环载荷次数减少,使用寿命缩短。     

非共轴螺旋面微孔钻钻尖的数学模型

根据深微孔加工的特点，阐述了研究钻削深微孔用新型钻尖的重要性；建立了新型钻尖后刀面和前刀面的数学模型；介绍了主切削刃的求解以及非共辆螺旋面钻尖刀面的刃磨原理；得到了给定刃磨参数下钻尖的计算机仿真的结果。     

茶园节能型开沟刀设计与试验

针对茶园机械化开沟减阻减耗需要,设计茶园节能型开沟刀,用于减小茶园开沟时的开沟功耗。通过理论分析确定节能型开沟刀侧切刃与正切刃曲线方程,通过离散元仿真方法确定侧切刃螺旋线终点处滑切角与正切刃在侧切刃平面内展开曲线终点处静态滑切角分别为62°、56°。对设计完成的节能型开沟刀进行田间试验,试验结果表明:在开沟深度为15、20、25 cm时,节能型开沟刀的开沟功耗分别为0.093、0.107、0.128 kW,均小于对照组通用开沟刀的开沟功耗,说明设计的节能型开沟刀在各个开沟深度均能够达到降低开沟功耗的目的。此外节能型开沟刀在不同开沟深度的沟深稳定性系数均大于90%,高于国家标准和对照组通用开沟刀试验结果,说明设计的节能型开沟刀在降低作业功耗的同时,可保证开沟质量。     

土壤直角切削的有限元仿真

为减少耕作阻力,优化耕整机具结构与性能,基于ANSYS/L-SDYNA利用修正的Drucker-Prager塑性模型、用Lagrange和ALE相结合的方法,以粘性土壤为对象开展了直线刃口刀具对其直角切削的有限元数值模拟,得到了土壤的滑移破坏变形状况、刀具应力分布和切削阻力变化.同时对该土壤开展了室内土槽试验,研究显示有限元仿真结果与试验结果基本一致.     

基于ANSYS/LS-DYNA的滚刀式甜高粱切割器动力学仿真

甜高粱茎秆切割装置的研究,对于提高其割茬整齐度和糖份利用率均有重要意义。通过分析滚刀式切割器切割原理,基于ANSYS/LS-DYNA软件建立甜高粱茎秆切割装置有限元模型,模态分析结果显示,刀片的固有频率为1 908.7 Hz,能够避免滚刀高速旋转情况下动刀片共振情况的发生。研究甜高粱切割过程中刀片的受力情况与动刀片参数的关系,以整机前进速度、刀片安装角度和滚刀转速为3个因素,以切割力为试验指标,利用正交试验的方法,得出当刀片切割力最小时,刀片安装角度为140°,滚刀转速为1 400 r/min,整机前进速度为4 km/h,为甜高粱茎秆切割装置的研究提供依据。     

青饲料收获机切碎辊刀具的优化设计及试验

青饲料收获机切碎辊刀具的设计直接影响秸秆的切割质量。刀具与秸秆接触时的受力分析表明，切割力与秸秆的压应力有关，而压应力不仅与秸秆物理特性有关，也与刀刃的倾斜角有关。利用Ansys-Workbench有限元软件进行仿真分析，结果表明,当刀具材料为65Mn、刀具厚度为8 mm、刀尖倾斜角度为30°时，刀具的等效应力最小。以秸秆层厚度、刀具倾斜角、秸秆含水率为试验因素，以切割装置切割秸秆时的扭矩值为试验指标，通过正交试验及交互作用分析，确定了因素对指标影响的主次关系为：A2>C2>B2>A>BC>AC>C>B，当秸秆层厚度7.5 cm、刀具倾斜角度35°、秸秆含水率35%时，刀辊扭矩值最小。验证试验结果表明选取的较优参数组合真实可行。该研究为新型刀具及防堵刀辊的机理研究提供了理论和试验借鉴。     

大切深可转位车刀的结构设计及热—力评价分析

以UG三维建模平台为设计手段,针对加工大型不锈钢化工件,设计了相匹配的大切深硬质合金可转位车刀的结构;基于有限元分析平台,对所设计的可转位车刀分别进行了结构静力分析和热—力耦合分析,通过对仿真结果的纵向个体和横向总体对比分析,得到只受切削力作用、受切削力与切削热的联合作用的车刀变形及应力变化趋势。从变形和应力角度考虑,评价刀具结构和选材的合理性、温度对刀具寿命的影响。由此可以得出:切削温度对刀具寿命具有重要影响,且在一定条件下,存在一个使刀具变形量为最小的刀杆悬伸量。