玉米根茬挖掘弹齿的有限元分析

玉米根茬收获机关键部件挖掘弹齿在挖茬过程中,受土壤阻力后有一定的应力和变形,传统设计方法计算挖掘弹齿的应力变化非常复杂,并且计算结果不够精确。为此,采用ANSYS11.0有限元软件对挖掘弹齿静强度进行了有限元分析,给出了挖掘弹齿作业时的应力和应变分布图,为玉米根茬收获机挖掘弹齿的设计和开发提供了参考依据。     

残膜回收机挑膜弹齿的有限元分析

目前,以分析、优化设计和仿真为目的的虚拟样机技术VPT在不同领域广泛应用。分析残膜回收关键零部件的有限元,采用建模的方法计算弹齿的应力、位移及应变,校核挑膜弹齿的强度,确定弹齿能够满足工作需求。     

残膜回收机弹齿参数优化

针对残地膜回收机弹齿应力效应问题,对弹齿长度L、截面直径D、入土角θ、回转角速度ω等4个参数进行虚拟正交试验,建立相应的数学模型,考察各参数对弹齿应力的影响。正交试验结果显示:弹齿所受应力随着L、ω的增大而增大,随着D、θ的增大而减小;弹齿应力最小参数为L=180mm、D=10mm、θ=70°、ω=0.79(即π/4)rad/s,最大为L=280mm、D=3mm、θ=15°、ω=2.09(即2π/3)rad/s。弹齿截面直径对临界入土角影响较大,随截面直径的增大,临界入土角明显减小,即增大弹齿截面直径有利于弹齿的顺利入土。     

耙齿式残膜回收机收膜部件的优化设计

介绍了耙齿式残膜回收机的工作机理,通过对收膜工艺要求和弹齿的受力分析,得出弹齿最佳入土工作角度的区间及弹齿曲率半径大小对残膜滚落性能的影响,从而确立耙齿最佳排列方式。通过分析耙齿工作中所有可能受到载荷,计算出弹齿的最大载荷,利用ANSYS有限元软件仿真分析得出弹齿的应力和位移分布图,找出最大受力点和最大形变量,为后续弹齿优化设计奠定基础。     

指轮式搂草机指轮盘设计与有限元分析

指轮盘是指盘式搂草机的主要部件,弹齿则是指轮盘的关键零件,弹齿需要足够的强度和良好的耐磨性承受来自于地面的反弹力,弹齿会发生变形,甚至会发生断裂,其结构性能直接关系到指轮盘工作的安全性和可靠性。该文基于SolidWorks软件建立了指轮盘弹齿三维模型,采用ANSYS软件对弹齿进行有限元分析,得到弹齿的应力和应变图,对比各工况下应力和应变数据,分析得到弹齿最大变形发生在弹齿与地面接触的指尖区域,弹齿应力主要集中在各折弯处,提出解决措施。通过对指轮盘弹齿的有限元分析,能够对弹齿进行强度和刚度校核,为进一步优化设计指盘结构提供参考。      

指盘式残膜回收机捡拾机构设计

为了解决秋后地膜难回收的问题,在国内外残膜回收机具的基础上,设计了一种指盘式残膜回收机。阐述了该机总体结构及工作原理,并对弹齿式捡拾机构进行分析,得出机具不同前进速度下弹齿式捡拾机构的输膜轨迹。对弹齿式捡拾机构进行正交试验,结果表明,当捡拾机构转速为80 rmin、机具行进速度为0.8 ms、弹齿入土深度为20 mm时,弹齿式捡拾机构可以达到较优作业效果。      

旋转脱膜式残膜回收机关键部件仿真与模态分析

设计了一种旋转脱膜式残膜回收机具,针对搂膜弹齿不稳定造成残膜回收率降低的问题,通过Ansys软件对其进行仿真分析和模态分析,得出主搂膜弹齿等效最大应力232.15MPa,总位移为10.2mm,副搂膜弹齿等效最大应力138.737MPa、总位移为6.7mm,所得数据均小于设计最大值;二者前6阶固有频率范围分别为17.7~292.1Hz和25.1~292.1Hz,不在所受外界激振频率范围内,作业过程中不会产生共振现象。本研究可为弹齿式残膜回收机的设计提供参考。     

92GL2.1型牵引式牧草收获作业机搂草器的研究

"92GL2.1型牵引式牧草收获作业机"是一种以两侧行走轮为支承,能够一次性完成割草、搂草作业的牵引式新型牧草收获机械。本机的搂草器采用螺旋型弹齿,弹齿间距为70mm,36个弹齿。     

残膜回收机弹齿式捡拾机构的设计及试验研究

捡拾机构是残膜回收机的重要工作部件,主要是完成对残膜的挖掘作业。为此,设计了一种弹齿式捡拾机构,确定了设计要求与基本结构,并对其进行运动学分析。为了寻找几何参数和工作参数在不同组合时对机构的影响,进行了试验研究。结果表明:最优水平组合为弹齿转速750r/min、弹齿入土深度80mm、出膜倾角3 5°。该弹齿式捡拾机构结构简单,加工制造方便,工作性能稳定。     

3ZFS-520型中耕深施肥机施肥铲仿真分析与试验

针对现有中耕施肥机追肥深度不足的问题,研制3ZFS-520型中耕深施肥机,增加施肥深度,并就施肥铲进行仿真分析和改进设计。本研究利用土壤坚实度测量仪测量破土阻力,采用Creo 5.0对施肥铲进行建模后导入Ansys Workbench软件,分析破土阻力对施肥铲表面应力、应变及位移的影响,并对施肥铲的振动情况进行模态分析,分析结果表明当入土角取20°,入土隙角取7°,铲尖曲率半径取120 mm,铲体长度取600 mm,铲体宽度取15 mm时,施肥铲应力、应变、位移及振动情况均可满足要求。将施肥铲按仿真分析尺寸进行加工,并安装于3ZFS-520型中耕深施肥机,经试验测试,该施肥机各项作业性能指标满足行业标准要求,通用性及适应性强,施肥深度可达20 cm,作业性能稳定。     

链齿式残膜回收机设计与试验研究

针对现有链齿式残膜回收机捡膜效果不好、回收效率不高的问题,设计一种可实现田间松土、捡膜、残膜输送以及自动卸膜的新型链齿式残膜回收机。介绍新型链齿式回收机的结构及工作原理,分析捡膜机构齿尖的运动轨迹以及主要技术参数,通过理论计算,弹齿的最大入土深度为100 mm,弹齿的入土倾角为18°～25°。设计卸膜机构的结构,将刮膜板端部向后折弯,经试验,刮膜板弯曲角度θ为155°～170°、刮膜板缝隙的开口角度为20°～25°时,卸膜效果最佳。样机试验结果表明:当输膜板倾角为55°、轮速比为2.5、回收机作业速度为5 km/h时,残膜回收率为89.5%,满足残膜回收机的设计要求。     

链齿式残膜回收与驱动耙联合作业机的设计研究

针对于传统残膜回收机功能单一、田地作业次多的问题,设计了一种驱动耙与残膜回收联合作业机,并建立了作业机的三维模型。介绍了该作业机的主要结构及工作原理,分析了挑模机构挑膜弹齿的运动轨迹;通过理论计算得出挑模机构的轮转速比λ为4～6范围最佳,挑膜弹齿的最佳入土角度为45.2°;对膜土分离板的结构进行设计与分析,得出膜土分离板与水平面的最佳倾角为40～45°。试验表明:当作业机前进速度1.5m/s、挑模机构的轮转速比λ为5时,弹齿入土深度选取10～11cm,挑模机构的挑膜率达84%,符合设计要求。     

弹齿滚筒式捡拾装置弹齿的静力学分析

针对弹齿滚筒式捡拾装置在工作过程中弹齿变形现象,对弹齿滚筒式捡拾装置弹齿进行静力学分析,以寻求解决的途径。通过对捡拾装置弹齿在3个工作阶段上的载荷进行分析后,获得各工作阶段弹齿的受力简图,通过比较判断出在捡拾升运阶段弹齿受力比较复杂。以9KJ-1.4A型压捆机捡拾装置为实例,经过计算在有随机载荷和无随机载荷时弹齿齿臂末端的应力情况,得出结论:在没有随机载荷的情况下,齿根处应力远小于其许用应力,弹齿产生弹性变形,有足够的强度;当有随机载荷时,对弹齿产生冲击,若随机载荷过大,垂直于弹齿轴向的分力大于24N,则弹齿会产生塑性变形。对捡拾装置进行静力分析,可为捡拾装置整体结构优化设计供理论依据。     

弹齿式残膜回收机捡拾装置改进设计与试验

针对弹齿式残膜回收机捡拾装置与地面接触不充分造成残膜回收率低的问题,通过增设起膜部件,重置拾膜弹齿排布,改进了残膜捡拾装置结构。通过对田间覆膜特点和残膜在起膜杆齿上移动条件进行分析,确定了起膜杆齿入土角范围及排布方式。对拾膜弹齿进行运动学和动力学分析,确定了其在残膜捡拾过程中的运动方程和运动轨迹,并确定了残膜不漏挑的条件。依照Box-Benhnken试验设计原理,以机具前进速度、起膜杆齿入土角、输膜链耙转速为试验因素,以残膜回收率和残膜含杂率为响应值,通过回归分析和响应面分析,建立了机具前进速度、起膜杆齿入土角、输膜链耙转速与残膜回收率和残膜含杂率之间的数学模型,并对各因素及其交互作用进行分析。结果表明：各因素对残膜回收率的影响由大到小为：起膜杆齿入土角、机具前进速度、输膜链耙转速;各因素对残膜含杂率的影响由大到小为：输膜链耙转速、起膜杆齿入土角、机具前进速度。应用Design-Expert软件的寻优功能对回归方程进行优化求解,结果表明：当机具前进速度为5.21km/h、起膜杆齿入土角为30.8°和输膜链耙转速为236r/min时,残膜回收率最大值为91.4%,残膜含杂率最小值为3.21%,田间验证试验表明该参数下残膜回收率为91.2%,残膜含杂率为3.1%,理论值和试验值误差小于3%。     

播种机星齿球面盘式覆土装置设计与试验

针对V型挤压式覆土装置在黏土条件下作业不可靠,种沟闭合不严实,易造成种子“架空”和“晾种”的生产实际问题,设计一种星齿球面盘式覆土装置,提高播种机覆土质量。分析了星齿球面盘式覆土装置的作业原理,通过对覆土作业过程中土壤颗粒的运动学分析,确定了影响覆土作业质量的主要结构参数,并对星齿球面覆土盘主要结构参数和安装参数进行了设计。借助EDEM离散元仿真技术,建立了土壤与覆土装置的互作模型,以星齿球面覆土盘安装倾角、安装间距、入土深度为试验因素,以覆土量与覆土量变异系数为评价指标,分别进行了单因素与Box-Behnken试验,确定了星齿球面覆土盘的最优结构参数组合为安装倾角25.03°、安装间距196.66mm、入土深度77.65mm。取安装倾角25°、安装间距197mm、入土深度77mm进行了田间验证试验,试验结果表明：最优参数组合下,覆土量平均值为241.46g,与仿真结果基本一致,相对误差为5.12%,覆土量变异系数为3.71%,覆土均匀,作业质量好,覆土作业后种子播深满足农艺要求,星齿球面盘式覆土装置能有效改善播种机的覆土性能。     

弹齿式残膜回收机参数优化及试验

针对国内外残膜严重污染环境、残膜回收机捡拾率不高及卸膜存在问题,设计了一种弹齿式残膜回收机装置,并阐述了其整体结构和工作原理。根据理论分析及前期试验确定结果,以机器前进速度、卸膜轴与挑膜轴的速度比、挑膜弹齿入土深度为试验因素,残膜捡拾率与卸膜率为目标值,利用Design-expert数据处理软件对其目标值进行响应面优化分析,其影响目标值的显著顺序为:机器前进速度卸膜轴与挑膜轴的速度比挑膜弹齿入土深度。试验验证结果表明:当机器前进速度v=1.60m/s、卸膜轴与挑膜轴的速度比u=4.3、挑膜弹齿入土深度h=36.00mm时,残膜捡拾率为88.2%,卸膜率为92.5%,试验值与优化结果的相对误差分别为1.57%、1.80%,均小于5%。试验结果可为残膜回收捡拾机械的设计提供理论依据。     

锥型被动旋转式浅松装置设计与试验

针对垄作免耕播种后,中耕时期对作物根系附近土壤的浅松作业,研究设计了一种锥型被动旋转锄齿式浅松装置,以达到浅松和除草目的。作业时,外嵌锄齿锥形滚筒贴合垄侧,利用锥形滚筒的结构特性,增强锄齿在土壤作业过程中的滑移作用,以减小土壤扰动及耕作阻力、降低动力消耗及增强作业效果。为此,对外嵌锄齿锥形滚筒进行结构和参数研究,采用正交试验,以前进速度、弹簧镇压力、锄齿环间距为因素,以土壤坚实度差、入土深度稳定性为指标,利用Design-expert软件平台进行试验数据处理与分析。结果表明:在土槽试验车前进速度为1.0m/s、弹簧压力920N、锄齿环间距42mm时,土壤坚实度差达到29.8N/cm2,入土深度稳定性93%,参数优化结果可满足中耕作物苗期浅松作业的性能要求。     

组合式轴流脱分装置应力模型仿真研究

为了揭示组合式轴流脱分装置稻谷脱分过程中应力分布规律,以螺旋叶片板齿组合式轴流脱粒与分离装置为研究对象,采用应力原理建立应力模型,通过仿真技术获得了应力分布规律。试验表明:稻谷脱分过程中的应力在轴线方向上有上下波动的趋势,且变化是不均匀的;在变化的过程中出现了两个高峰值,分别是在脱离滚筒的前期和中期阶段;脱分过程结束是在稻谷喂入端沿着轴线方向2.35m左右的距离处。     

残膜回收机拾膜卸膜机构运动分析及实验

根据搂草机滑道弹齿机构设计了杆齿式残膜回收机,对机构运动进行了仿真分析和正交试验。运用仿真分析得出杆齿末端的运动轨迹和不同速比下杆齿末端的加速度曲线,并利用土槽台架试验系统,对影响机具拾膜率及卸膜率的行进速度、速比(机具行进速度与杆齿轴转动线速度比)、杆齿入土深度3个主要因素进行了正交试验。试验结果表明:速比的变化对机构拾膜率的影响程度大于机具行进速度和杆齿入土深度的变化,当机具行进速度为0.85m/s、速比为1.5、托膜铲入土深度为50mm时,杆齿式拾膜机构、卸膜机构的拾膜率和卸膜率均达到优水平。     

钉齿滚筒式残膜回收装置捡膜部件的设计与有限元分析

对钉齿滚筒式残膜回收装置的钉齿捡膜部件进行设计,并对钉齿运动轨迹进行分析,获得捡膜部件能够连续作业的条件。运用三维建模软件SolidWorks建立钉齿的三维模型,并采用有限元分析软件ANSYS对其进行模态分析和瞬间动力学分析。模态分析结果显示:钉齿的最小固有频率为206.57Hz,并得到钉齿的前6阶模态振型图,为避开共振区及结构优化设计提供理论依据。瞬间动力学分析结果显示:钉齿的总变形量为0.027 61mm,最大等效应力为17.354MPa,钉齿的最大弹性模量为8.31×10~(-5)mm,并得到钉齿作业时易发生应力集中的部位,为钉齿的改进提供了理论参考。