基于响应曲面分析的卷盘式喷灌机行星齿轮减速箱壳体结构优化

为了解决采用传统方法对电驱动卷盘式喷灌机行星齿轮减速箱壳体壁厚设计不合理以及实体试验成本高的问题,对壳体几何建模及静力分析,发现传统设计壳体最大形变量为0.045 738 mm,对壳体影响较小;而最大应力为2.581 4 MPa,位于第三级行星齿轮的箱壁处,且壳体应力分布明显不均匀。采用SolidWorks对减速箱壳体进行参数化建模,选取壳体结构的4个关键尺寸参数作为设计变量,基于响应曲面方法,对数据拟合度、设计变量和目标参数灵敏度、目标参数间的关系以及设计变量对目标参数的响应线和响应面进行了分析,得到壳体中部壁厚对壳体质量影响最大,机体后端壁厚对最大形变量及最大应力影响最大,经过优化,壳体的质量从138.4 kg下降到127.6 kg,减轻了7.8%,最大变形量减少11.5%,箱体所受最大应力减少19.9%。为减速箱后续研制提供了有力的参考依据,降低了开发成本。     

JP75型卷盘喷灌机传动效率分析与试验

为验证理论计算公式在卷盘喷灌机传动效率上的适应性,通过对卷盘喷灌机传动效率影响因素的分析,计算出卷盘喷灌机的传动效率,同时设计了一套卷盘喷灌机传动系统测试试验台。该试验台采用永磁无刷直流电动机代替原有机型的水涡轮实现卷盘的驱动,转矩转速传感器用来测试电动机的输出转速和转矩,负载端通过定滑轮和钢丝绳悬挂不同质量的配重来模拟卷盘喷灌机在田间工作时的阻力。结果表明:在同一挡位时,传动系统效率随负载的增加逐渐提高。在相同负载时,输入转速的增加导致传动系统效率下降。在常用输入转速和输入扭矩的范围内,使用理论公式计算得出的传动效率值与试验值相对误差不大于7%。该理论计算公式为卷盘喷灌机传动系统的设计与优化提供了依据。     

卷盘喷灌机螺旋盘管参数优化设计

为优化选择卷盘式喷灌机螺旋盘管缠绕直径,采用先进CFD技术与实体试验验证相结合的方法,构建与卷盘喷灌机螺旋输水盘管一致的实体模型。对JP50和JP75两种卷盘喷灌机输水盘管的不同缠绕直径,与各工况下压力损失之间的关系开展多方案模拟试验,发现压力损失下降速率具有由快变缓的两段变化趋势,找出了缠绕直径的可能范围,并根据成本和体积等因素,确定了新的卷盘参数,其单位长度压损的下降率在4%左右。为验证模拟的可靠性,对JP50机型进行实体试验,试验与模拟的误差在11%以内。