浮式水田拖拉机驱动叶轮的研究

本文对浮式水田拖拉机驱动叶轮滚动阻力大的问题进行了研究,根据叶轮滚动阻力主要来自叶片对土壤的垂直挤压,研究了叶片司以垂直入、出土的浆式叶轮。分析了它的运动学并推导了该叶轮的推进力、滚动阻力的计算式。对作者所设计的这种浆式叶轮的电测实验表明:它具有较小的外滚动阻力和较高的牵引效率。     

机耕船平面楔形驱动叶轮结构参数的优化设计

本文对机耕船上应用较广的平面楔形驱动叶轮进行了计算机优化设计。 一、平面楔形驱动叶轮的优化设计 1.运动学分析 通过对平面楔形驱动叶轮的运动学分析,求得了单个轮叶滚动一周时在土壤中所形成的理论刺孔轨迹(图1)和驱动面在各个阶段与土壤的接触线长度l_(AB)(图2)。     

离心泵叶轮全三维势流的间接边界元法研究

将间接边界元法应用于离心泵叶轮的三元流动计算，建立了离心泵叶轮的三元流动数学模型，提出了具体的计算方法，并用Ｃ＋＋语言编制了实用的计算分析软件和图形显示软件。以１６ＳＡ－９型双吸离心泵为例，对其叶轮流道进行了计算，为旧泵叶轮改造提供了依据。     

旋喷泵叶轮内部流动的全三维数值模拟

文章分析了旋喷泵叶轮流道的物理模型，建立了流道内部流动解析的数学模型，自行开发软件对旋喷泵叶轮流道内部流动进行了全三维势流分析，计算了叶轮产生的理论扬程，同时应用工具软件Fluent对叶轮内部流动进行了计算。通过对两种方法的计算结果进行比较，证明了该计算方法的可行性。     

浮动叶轮平衡腔内液体泄漏量特性试验

用专用设备模拟浮动叶轮的运行工况,对叶轮后密封环前后压力进行了直接测量,得出了后密封环前后压力与泵扬程的试验曲线,据此计算得到了浮动叶轮平衡腔内液体泄漏量特性曲线.试验解决了浮动叶轮平衡腔内液体泄漏量和压力的计算问题.     

高温熔盐泵叶轮内变工况三维湍流数值模拟

以高温熔盐泵为研究对象,基于Reynolds时均化的N-S方程和标准的k-ε2方程湍流模型,运用流场计算软件Fluent,计算了该泵叶轮在不同工况下的内部流场,在对该泵叶轮内部流速分布、压力分布等计算结果分析的基础上,提出了设计上的一些改进措施,为该叶轮优化设计及泵叶轮内两相流动研究提供参考。     

CFD技术在离心泵优化设计中的应用

随着CFD(计算流体力学)的迅速发展,CFD技术已经被广泛地应用于各类流体机械的设计与优化中。将CFD技术应用于离心泵叶轮优化设计中,以叶轮两叶片间的流场作为研究对象,采用非结构化网格进行网格划分;采用基于时均Navier-Stokes方程和标准k-ε紊流模型对得到的离心泵进行流场计算,并根据计算结果,对离心泵内部流场进行了分析;提出了修改叶轮进口安放角和叶片形状的方法进行优化改型。通过对修改后的叶轮流场进行计算,可以看到叶轮内部流场和流速分布都得到了改善,证明优化后的叶轮形状更符合流动特性。结合实例证明了该方法在离心泵叶轮优化设计中的有效性。     

中比转速离心泵叶轮的优化设计及数值模拟

基于流体流动的连续方程和运动方程,通过两类相对流面的迭代计算,实现中比转速离心泵叶轮内准三维正问题的数值计算,得到了轴面速度分布.应用逐点积分法进行叶片骨线绘型,在轴面上加厚叶片,在保角变换平面上修圆叶片头部,实现了离心泵叶轮的反问题设计.正反问题进行迭代计算求解直至收敛,得到最终设计的叶轮.采用RNGk-ε湍流模型和SIMPLEC算法,对离心泵叶轮内三维流场进行数值模拟,得到了叶轮内压力和速度分布.模拟结果表明设计得到的叶轮内部压力分布非常均匀,流动稳定无分离,叶轮出口能量分布合理,所设计的叶轮具有优越的水力性能.     

冲压焊接离心泵叶轮有限元计算

为计算叶轮的应力及变形情况,在ANSYS软件中采用流固耦合方法将流场计算得到的分布压力施加到叶轮结构上,对冲压焊接离心泵叶轮进行有限元分析.首先对不同网格密度的叶轮模型进行计算,在此基础上,分别计算了设计工况下叶轮在离心载荷、流场压力载荷及两者共同作用下的等效应力及变形情况,并分析了叶轮最大应力及最大总变形随流量的变化情况.结果表明：离心载荷引起的应力及变形明显小于流场压力载荷引起的应力及变形.叶轮在流场中的应力及变形主要由流场压力载荷引起,但在考虑离心载荷后叶轮的最大应力和变形均略有增大.各种载荷作用下叶轮的等效应力在小流量工况下最大,随流量的增大不断减小.叶轮的最大总变形在小流量工况下最大,随流量的增大先减小后增大,在最高效率工况下出现最小值.     

旋流泵叶轮内部流动的研究

建立了试验装置,测试了旋流泵叶轮流道内轴垂直断面上的速度分布和叶片表面压力分布,并建立了计算旋流泵叶轮内流动的流动模型,提出了旋流泵叶轮内流场的全三维边界元解法。将计算结果与试验结果对比得出,计算速度场与测试结果的趋势是一致的,叶片表面压力的计算值与测量值吻合良好。     

基于Pro/E的水草收割机明轮装置建模与仿真

针对9GSCC-1.4型水草收割机明轮装置的使用性能要求,运用惩罚函数法优化明轮的结构尺寸。根据优化的结构参数,基于Pro/E软件建立与物理样机相同的数字化模型,利用Pro/E的机构模块模拟真实状态下明轮装置的运转状况,对其进行干涉检验;利用Pro/MECHANICA模块对明轮部件的支撑架等机构进行强度分析;采用Pro/MECHANICA模块中的梁单元对明轮支撑架等构件理想化,在给定变化范围内为模型寻求满足应力要求的结构尺寸,完成了明轮装置的数字化设计,并实现了对系列化产品的动力学计算。     

自适应低振动步行轮仿生设计与性能分析

为提高具有高通过性的步行轮平顺性,基于鸵鸟足运动姿态与跖趾关节储能减振机理,运用工程仿生学原理与技术,设计了一种仿生自适应低振动步行轮。有限元数值模拟结果表明,轮上载荷30 N,角速度10(°)/s情况下,相比于传统步行轮,仿生步行轮轮心波动范围在软路面和硬路面分别降低了85.71%和93.33%。采用轻载荷月壤/车轮土槽测试系统验证了仿生步行轮的减振性能。当滑转率小于40%时,仿生步行轮的挂钩牵引力均大于传统步行轮;当滑转率大于40%,且仅在角速度为20(°)/s时,仿生步行轮的挂钩牵引力才小于传统步行轮,表明仿生步行轮在松软地面具有较好的牵引通过性。同时,相比于传统步行轮,当角速度为30(°)/s时,仿生步行轮在软路面和硬路面的加速度分别减少了6.3%和15.8%,振幅分别减小了14.6%和9.6%。在保证松软地面优越牵引通过性能前提下,仿生步行轮比传统步行轮的轮心波动更小,振动明显降低,有效解决了步行轮多边形效应引起的振动问题。     

宽型水田轮作业过程动力学仿真

宽型水田轮是前耕后驱微耕机的行走驱动装置,除具有驱动性能之外,还具有碾压碎土和搅动混土的作用,其设计参数对作业质量有大的影响。为此,以1WGQ4型微耕机为对象,采用有限元法和光滑粒子流体动力学方法(Smoothed particle hydrodynamics,SPH)相结合的方法,构建土壤-宽轮系统的动力学仿真模型,对其作业过程进行动力学仿真分析,在细微上研究其与土壤的作用机理。结果表明:随着宽轮的转动,轮叶与土壤的接触应力和轮叶水平推进力均呈现先增大后减小的变化趋势,但接触应力比水平推进力先达到最大值;滑转率不同,轮叶出现水平推力为零的位置不同;轮叶折角对驱动性能、碾压碎土和搅动混土作用有较大的影响。     

手扶拖拉机旱田驱动叶轮的研究

根据手扶拖拉机结构参数和其在旱地作业的状态进行了旱地驱动叶轮的设计,建立了轮缘外径、轮叶齿数、轮叶齿端曲线等方程,据此确定了沐河81拖拉机旱地驱动叶轮主要参数。与轮胎进行性能对比,未耕地和已耕地作业时最大牵引功率分别提高22％和17％,最大牵引力分别提高33％和24％,齿形夹角150°的驱动叶轮较软叶夹角120°的驱动叶轮最大牵引力提高24％。     

基于SPH法的植保机高花纹轮牵引性能研究

植保机存在水稻田土壤时行走困难,牵引性能差等问题,以植保机高花纹驱动轮为研究对象,基于SPH(光滑流体粒子动力学法)建立植保机驱动轮-土壤有限元模型,以植保机高花纹轮结构参数中花纹深度,花纹倾斜角及花纹宽度为三个因素,以挂钩牵引力和牵引效率为牵引性能指标,利用ANSYS显式动力学求解模块LS-DYNA对驱动轮在水稻田土间行走进行仿真分析,通过正交试验法分析各因素对驱动轮土壤间行走牵引性能的影响规律,经过多目标优化,花纹深度50 mm、花纹倾斜角为80°、花纹宽度121.87 mm时可以获得最优的牵引性能,较原始值挂钩牵引力提高249 N,牵引效率提高15.51%,该结果为后期的驱动轮结构设计优化提供参考。     

步行轮式气垫车系统力学模型的建立

通过对步行轮式气垫车驱动系统和垫升系统的受力分析，建立了浮式驱动状态下系统的静力学和动力学模型及垫升和驱动系统之间的载荷匹配关系，该模型将步行轮和气垫系统看成是一个波动的统一体并综合考虑了步行轮入土、气垫压心、质心位置和垫态角等参数的影响     

轮脚与土壤相互作用的有限元分析

采用加入接触单元和Ｄｕｎｃａｎ－ｃｈａｎｇ双曲线模型的ＡＤＩＮＡ扩展微机程序，用两步增量法模拟轮脚与土壤相互作用的动态变化过程，对叶片式轮脚与土壤相互作用进行了二维有限元分析。结果表明：用有限元方法模拟轮脚与土壤相互作用的复杂过程，所得的计算值与实测值变化规律一致     

五味子园除草机的研制与应用

设计、制造一种五味子园除草机,并进行田间试验应用与效益分析。该除草机采用手扶拖拉机为配套动力,利用最终传动齿轮,通过除草机的传动箱带动除草轮在地面上滑转来剖切土壤,达到除草和疏松土壤的目的;同时配置培土犁,一次可完成除草、深松、培土复式作业。应用试验表明,该除草机各项技术指标均达到设计标准,能够满足农艺要求。     

拖拉机半履带行走装置设计与试验

针对丘陵地区轮式拖拉机田间作业时爬坡能力差、作业效率不高的问题,研究开发了一种半履带拖拉机行走装置。该装置主要由行走支架、减速机构、履带驱动轮、导向轮、若干支重轮、橡胶履带以及张紧轮机构等部件组成,对有一定坡度的山地适应能力好、不易打滑。田间驱动性能试验表明:拖拉机前轮线速度和履带驱动轮的线速度相对误差控制在4%以内,符合动力机械田间作业性能要求。该履带行走装置的成功研制对推动丘陵山区农业机械化的发展有重要意义,也为其他企业或科研院校研制开发半履带拖拉机提供了参考。      

大型机具行走带双轴地轮设计

针对大型农机具地轮动力不足、分布位置及结构形式不合理等问题,设计开发了行走带双轴地轮机构。该机构主要由深度控制及轴间差速机构组成。将地轮机构分两组布置于拖拉机行走带上,单组采用双轴简支、轴间差速的设计方案,双侧同步液压缸控制耕深。研究结果表明:该地轮具有结构紧凑、播种深度调整方便、仿形性好和驱动力大等特点。