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。     

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。     

荞麦脱粒装置的设计及有限元分析

为解决现有收获机械难以适应荞麦脱粒特性的问题,满足荞麦种植户对荞麦机械化生产的迫切需求,促进荞麦机械化、产业化发展。本文对收获机械核心部件进行研究,设计出一款适用于荞麦的脱粒装置并建立其虚拟样机,从模拟仿真和静、动力学分析着手,多维度、多方面考查各零部件的装配关系、刚度、强度、安全系数以及振动等多个因素,力求最大程度上保证设计结构的合理性、可靠性和使用的安全性。分析结果表明,脱粒滚筒在极限工况条件下:最大变形量为0.282 4 mm,小于经过调研在实际应用中不超过3 mm的要求;最大应力为79.487 MPa,远小于脱粒滚筒材料的最低屈服强度235 MPa;安全系数最低值为4.906 5,远大于1;说明脱粒滚筒的刚度、强度和安全系数都满足要求。根据脱粒滚筒前6阶模态分析情况,其最大变形量为18.857 mm,小于脱粒滚筒凹板筛的间隙设计值25 mm,脱粒滚筒与凹板筛不会发生干涉现象;脱粒滚筒的极限转速为1 250 r/min,远小于安全转速2 442 r/min,不会发生共振。研究对于脱粒装置的设计、改进具备重要意义。     

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。     

基于ANSYS的柔性脱粒齿弹性振动分析

为减少脱粒过程中的破损率,获得更好的脱粒效果,对柔性杆齿脱粒过程中的弹性振动进行分析。基于Timoshenko Beam理论建立柔性脱粒齿自由弯曲振动的微分方程,通过ANSYS软件对其模态进行数值计算与模拟,得到其前几阶固有频率与振型。计算柔性脱粒杆齿直径、齿长对其一阶固有频率的影响,分析柔性脱粒齿对打击力激励的响应,得到在脱粒滚筒转速及喂入速度一定的条件下,有利于脱粒的齿长和齿直径。当脱粒齿直径为75mm,直径分别为4mm、6mm、8mm时,最佳的滚筒转速分别为631r/min、561r/min及650r/min。     

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MatlabSimulink动力学分析的荞麦脱粒装置设计与试验

针对荞麦脱粒损失率和破碎率高的问题,采用伸缩杆齿与纹杆混合式荞麦脱粒装置和弹性可调节凹板组合的方式,设计了一种荞麦脱粒装置,分析了关键部件结构与参数设计。运用Matlab/Simulink软件建立脱粒装置关键部件动力学分析,结果表明,在机构无负载工作时,脱粒装置运行平稳,滚筒阻力最大消耗功率为0.53 kW,维持滚筒匀速旋转扭矩所消耗功率为3.11 kW,总体上动力消耗较小。利用Design-expert软件,以滚筒转速、脱粒间隙为试验因素,损失率与破碎率为评价指标进行2因素5水平二次回归正交旋转组合试验,并对试验结果进行参数优化,试验表明,在荞麦籽粒含水率为17.5%～23.2%,秸秆含水率为70.0%～74.9%条件下,最佳试验组合为喂入量每组2 kg、滚筒转速457.161 r/min、脱粒间隙为12.6815 mm,其损失率为0.337%、破碎率为0.236%,试验结果符合设计要求。      

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。     

多滚筒脱粒分离装置试验台

为研究多滚筒脱粒分离装置的脱粒分离性能,设计了多滚筒脱粒分离试验台.该试验台采用模块化结构,可组合成多种形式的脱粒分离装置,同时以工控机和信号采集卡为控制系统核心,用VC++编写测控软件对工作部件的转速、扭矩、功率等参数进行实时采集、显示、处理和分析,获得在不同工况下的脱粒分离性能指标.在多滚筒脱粒分离试验台上对横轴流三滚筒脱粒分离装置进行了试验.该试验台能模拟和再现多滚筒脱粒分离的全过程.     

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。