棉秆粉碎还田机刀辊的研究

应用Solidworks/COSMOS分析软件,对棉秆粉碎还田机的核心工作部件刀辊进行运动分析,得出甩刀的运动轨迹、速度、加速度和轴端载荷的规律;讨论了甩刀分布对漏割的影响;并通过有限元分析对辊轴和甩刀进行了模态与强度分析.由此验证了机具结构及相关部件参数设计的合理性,为机具的设计提供了理论依据.     

基于ESO的罗茨泵叶轮拓扑优化设计

针对大流量和高转速罗茨泵的运行特点,应用进化结构优化算法(ESO)对双叶罗茨泵叶轮进行结构拓扑优化.对优化过程中出现的结构突变现象,提出基于奇异单元联结特征的筛选和删除算法,在此基础上对ESO算法进行改进,确保了优化过程的连续性与稳定性.采用Ansys参数化设计语言APDL,编程以实现改进后的ESO算法.通过区间逼近并结合优化程序可视化进程确定初始删除率允许区间,在该区间内,分别以5种不同初始删除率对受到1 500 r/min惯性载荷的罗茨泵叶轮进行优化,对不同的优化结果进行性能参数指标分析、筛选,获得了合理的叶轮拓扑结构.有限元对比分析表明:新结构在受惯性力作用时其应力分布更为均匀,材料利用率显著提高,优化后新结构的最大应力、应变、位移分别较原叶轮结构减小17.7%,17.5%,18.7%;质量较原叶轮结构减小55%,大大提高了罗茨泵在高转速、大流量运行工况下的安全性和稳定性.     

水润滑轴承-转子系统的瞬态响应特性

阶跃、脉冲等非周期载荷具有幅值突变、变化剧烈的特点,当它们作用于滑动轴承主轴时,轴心位置可能会发生突变,造成轴承润滑状况的突然变化.海水淡化泵机组在启动、停机和转速变化时,可能会承受不同的瞬变载荷,为研究该泵水润滑轴承在瞬变载荷作用下的润滑情况及动特性的变化,使用Pro/E三维造型软件建立水润滑轴承-转子系统的流固耦合模型,应用计算流体动力学(CFD)技术和流固耦合(FSI)方法,分别对水润滑轴承-转子系统施加阶跃载荷、矩形载荷和三角脉冲载荷,分析不同时刻下转子的弹性变形对水润滑轴承周向压力分布、水膜承载力以及轴心位置的影响.结果表明:在瞬变载荷作用时,轴心位置、水膜承载力和最大水膜压力都有较大的变化并呈现一定的振荡过程;由于脉冲载荷作用时间有限,随着其消失,轴心位置仍收敛于原来的平衡位置,而阶跃载荷则使轴心位置收敛于新的平衡位置.     

打结器割绳脱扣机构的运动规律与设计依据研究

为了研究打结器割绳脱扣机构的运动规律,确定刀臂与卡线轮的时序节点,并研究现有凸轮内凹圆弧的设计依据,首先逆向得到盘形凸轮轮廓的曲线方程以及各部件的实体模型;然后根据工作状况对该机构进行运动学分析与计算,得到刀臂的角位移、角速度、角加速度曲线;最后仿真验证了运动学计算。研究表明:凸轮转角φ=34.32°时角速度最大,在此邻近区间应滑切割绳,且开始割绳时卡线轮应停止转动;盘形凸轮内凹圆弧的设计方案可以使刀臂角速度比直接用线段的方案平均大18%左右,从而使刀臂割绳时有更大的角速度。     

基于ANSYS的大耕深旋耕刀结构优化设计

通过对现有R245旋耕刀的建模及静力学分析,以旋耕刀主导用材之一65Mn的屈服强度为依据,确定了R245旋耕刀所承受的极限载荷与工作载荷。采用等比例放大的方法,以GB/T5669-2008规定的R245旋耕刀结构为基础,设计了刀尖回转半径为300mm旋耕刀(其耕深可达20~22cm),同时以同比例放大确定了R300旋耕刀的极限载荷与工作载荷,基于ANSYS软件对所设计的R300旋耕刀在工作载荷下的应力场进行了模拟,并基于模拟结果重点对其刀刀柄尺寸进行了优化。结果表明:当刀柄厚度增加到25mm、刀柄宽度增加到40mm后,R300旋耕刀不仅在工作载荷下不会失效而且在极限载荷下也不会失效。     

三峡调蓄前后径流变化的多尺度分析

径流时间序列复杂多变,既存在着非周期成分(趋势、突变等)变化特征,又存在着多尺度的周期变化特征,水文径流的多尺度分析研究具有重要价值。主要利用极点对称模态分解(ESMD)方法,对宜昌水文站多年实测径流量进行模态分解及时频分析,得出不同的时间尺度下,该站径流的趋势、突变及周期变化,进而分析三峡水库调蓄前后的径流变化规律;同时分别利用传统径流分析方法中的Mann-Kendall(M-K)法、小波变换法及希尔伯特-黄变换法三种方法对ESMD法所得结论进行验证。研究结果表明:三峡调蓄前后,不同时间尺度下的径流均存在2003年6月左右的突变点,趋势项上均表现为不显著的递减变化趋势,这表明三峡工程的正式蓄水对径流量产生了较为明显的影响;年、月、日的周期则表现出了一致性,证实了径流研究具有不同尺度上的嵌套性,同时ESMD法在径流多尺度分析上具有较好的应用效果。     

基于离散单元法的旋耕刀耕作仿真分析

为分析旋耕刀耕作过程中所受阻力及其变化规律,实现对旋耕刀的数字化与可视化研究。利用离散单元法,对旋耕刀作业过程进行了仿真分析,本研究可为有效揭示土壤耕作机理提供理论依据。     

涂层刀具切削时刀-工接触热阻的有限元模拟

文章采用有限元软件AdvantEdge分析了TiN涂层刀具在5种不同切削速度与3种不同涂层厚度下刀-工接触热阻的变化情况,分析了切削速度、涂层厚度对切削第三变形区刀-工接触热阻的影响:模拟表明在相同的涂层材料与厚度下,接触热阻随着刀具切削速度的增大而减小;当只有涂层厚度不同时,在一定范围内,刀-工接触热阻随涂层厚度增加而变小~([1])。     

零转弯半径割草机变割幅割草器研究

为了使零转弯半径割草机能够在不同工作条件下进行割草作业,研发了一个用于零转弯半径割草机的变割幅割草器。以一个1.2m割幅的WBZ12219K-S零转弯半径割草机为原始机型,采用子、母刀盘配合的设计思想(即在现有1.2m母刀盘的结构基础上左右两边各加一个子刀盘,通过与3种不同大小的子刀盘的组合装配来实现变割幅),实现了1.5、1.8、2.3m机械式变割幅割草器设计;双层刀片轴、带轮和皮带将动力从母刀盘传到子刀盘,同时利用有限元分析软件对割草器关键零部件进行了静力学分析,研究其刚度和变形情况,表明该结构设计合理,强度满足要求。最后,试制出变割幅割草器样机,并且进行了试验,表明该变割幅割草器实现了其功能。     

我国水田土壤流变特性研究(第3报)——水田土壤流变性质的有限元分析

本文用有限单元法分析水田土壤的流变性质。以昆明市金马公社金马大队水田土样的室内试验为例,用变刚度法计算水田土壤半无限体在圆盘均匀载荷作用下的应力场及位移随时间的变化,将载荷在水田土壤中的下陷量有限元计算值与实测数据及解析法计算结果进行比较。     

铣削加工刀具磨损过程双谱分析

双谱分析能够揭示时间序列的二次相耦合信息,特别适于铣刀磨损状态监测信号的特征抽取。通过提取铣削加工过程中机床主轴端振动加速度信号的双谱及其双相干系数,分析了铣刀后刀面渐进磨损过程双谱及其双相干系数的变化规律。研究结果表明:双谱分析提取的特征参数能够反映铣刀后刀面的渐进磨损过程,与实际铣刀磨损情况一致。     

可降解穴盘切割刀具优化设计与有限元分析

针对现有的穴盘苗全自动移栽机分苗装置中刀具对可降解穴盘切割效果较差的问题,对分苗装置中的刀具进行优化。运用Soildworks软件分别建立24齿单、双刃圆盘切刀,36齿单、双刃圆盘切刀,48齿单、双刃圆盘切刀的三维模型,运用ANSYS软件对六种圆盘切刀进行有限元静强度分析。仿真结果表明:24齿双刃圆盘切刀切割可降解盘过程中受到的最大应力、产生的最大应变都是最小值,分别为1.658 4×10~5 Pa和8.350 2×10~(-7) m/m。运用Design-Expert软件得到齿数与刃口形状两大因素对最大应力、应变的影响效果的回归方程模型和试验因素响应曲面,确定圆盘切刀的最佳组合形式为24齿双刃圆盘切刀。再对其进行Modal模态分析,得到圆盘切刀的10阶振型,通过固有频率与转速之间的关系,验证圆盘切刀正常切割可降解盘作业时的额定工作转速为33.4 Hz,圆盘切刀发生共振的临界转速为202.7 Hz,圆盘切刀发生共振的临界转速高于实际工作时的转速,发生共振可能性极小,为切割可降解盘的圆盘刀具的优化和设计提供理论依据。通过圆盘切刀的切割试验结果可知24齿双刃圆盘切刀在350 r/min、400 r/min、450 r/min转速条件下的切割合格率分别为88.9%、86.1%和80.6%,可保持良好的切割稳定性。     

甘蔗切割器研究现状分析及展望

主要阐述国内外近年来甘蔗切割器的研究成果和现状,包括单圆盘切割器和双圆盘切割器在运动学和动力学方面的理论研究和试验研究,采用先进的计算机技术和设备对切割甘蔗过程进行研究等,指出国内外对甘蔗切割器研究的不足之处,提出相应的解决思路及对甘蔗切割器未来发展的展望.     

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PLC的甘蔗预切种切割平台控制系统设计

甘蔗切种是甘蔗预切种种植模式下的极为重要工作过程,但在实际工作中,大部分仍然依靠人工手动切种,切种质量不高,蔗芽损失大,且劳动强度大,生产效率低。为解决此问题,自主开发预切式横向甘蔗智能切种机的数控切割工作台,通过PLC控制多把切刀在切割平台的横向移动,通过液压系统控制多把切刀的切割,经过对切刀定位精度试验分析,分析表明,该控制系统控制切刀定位的精度较高,每把切刀相对定位精度误差均小于0.6%,重复定位误差小于0.5%。研究结果对推进甘蔗预切种的开发,对促进甘蔗种植技术的发展有重要的应用价值。     

基于BP神经网络的甘蔗收获机切割器振动性能研究

针对小型甘蔗收获机切割器不平衡对切割器轴向振动的影响,为实现切割器振动的有效预测以及自动控制信号的获取,通过正交试验并利用BP神经网络技术与回归分析构建出了切割器螺旋以及刀盘振动的BP神经网络模型和回归模型。分析结果表明:基于BP神经网络建立模型的切割器螺旋与刀盘的振动正确拟合率达到了88.89%,且相对误差基本上在5%以内,而回归模型的切割压力正确拟合率只有38.89%。因此,基于BP神经网络建立的模型具有较高的精度,通过此BP神经网络模型,有效地解决了复杂信息特征的提取问题,减少了试验研究的次数与成本,为进一步的切割器刀盘以及螺旋振动的自动控制系统的研发奠定了基础。     

小型往复式平衡惯性牧草收割机的研制

在现有牧草切割机的基础上,结合广西复杂的种植环境情况,设计了小型往复式平衡惯性牧草收割机。该小型往复式平衡惯性牧草收割机采用对称的双曲柄连杆机构将旋转运动来变换成割刀的往复运动,由机架、动力机构、传动机构及执行机构4部分组成。首先通过小型柴油机带动传动装置,从而带动双动刀片往复切割牧草;双动刀片同时做方向相反的往复直线运动,对双刀间的牧草进行剪切,牧草切割完后便沿着特殊设计的犁型曲面挡板滚落到车轮两侧。对称设计的动刀片在刀片变向瞬间可抵消大部分惯性,可有效平衡刀片在切割过程产生的惯性振动,使得切割后留茬平整,破头率降低,利于牧草的再次生长。试验结果证明:牧草破头率降低25%,作业质量符合农艺要求,结构设计合理,为非平原地带牧草收割提供了技术支持。     

立式甩刀茎秆切碎装置虚拟设计与动态仿真分析

采用UG软件虚拟设计了玉米收获机中立轴式甩刀三维实体。并应用机械系统动力学分析软件ADAMS构建了三维运动仿真模型,实现了在ADAMS环境下甩刀运动仿真分析和甩刀切割玉米茎秆仿真分析。仿真结果表明,甩刀运动初期刀片运动不稳定,切割玉米茎秆时切割力大小真实可靠。     

风力机风轮振动频率及应力特性试验研究

利用Pulse16.1结构振动分析系统,针对直径为1.4 m的小型水平轴风力机风轮进行静态固有振动频率和动态振动频率测试.研究发现:气动载荷对风轮二阶以下振动动频影响相对较小,且对一、二阶反对称振动动频的影响略大于对称振动动频;离心力对风轮二阶以下振动动频影响较显著,且对一、二阶对称振动动频的影响大于对反对称振动动频.此外,圆盘效应所引起的振动应力高于二阶以下其他振动应力,轴向窜动效应引起的振动应力介于一、二阶振动应力之间,这一结论与风轮静频测试中所获应力结果有很大的差异性,从而也考证了通过风轮静态测试间接分析其动态振动应力的方法并不适用.相关研究成果可为风力机在远短于设计寿命期内频繁发生疲劳损伤或断裂提供新的分析思路,同时为小型风力机风轮结构动力学性能的合理设计提供一定的理论支撑.     

铣削过程的自适应模糊控制器仿真

通过铣削过程的刀具受力分析，利用多元回归方法建立了XHK数控铣床在逆铣过程中的铣削力模型，根据二阶阻尼系统建立了进给伺服系统的动态模型，基于这两个模型对铣削过程的适应控制器进行了计算机仿真实验，仿真结果表明，该模糊控制器具有自适应能力和较好的动态品质，有效地减小了稳态误差。