农机发动机涂层电容传感器故障诊断仿真研究

发动机是农机的重要部件,如果发动机上部件存在缺陷将严重影响农机性能的发挥。为了实现发动机涂层和管路的无损检测,将电容传感器引入到了故障检测系统的设计上,并利用ANSYS有限元仿真软件对故障诊断的效果进行了仿真模拟。为了使管路和涂层模型能够顺利地进行网格划分,采用了模型分块划分网格的方法,通过有限元管路和涂层的电容电场分布情况的模拟,得到了管路空管和满管、涂层的电场分布情况,并对关键参数进行了提取,对部件是否存在故障进行了成功的诊断,为农机发动机无损检测技术的研究提供了重要的技术参考。     

基于电容法的非接触式土壤水分传感器设计与性能分析

针对接触式土壤水分传感器存在对土体破坏大及使用安装、更换困难等问题,设计了一种基于电容法的非接触式土壤水分传感器。借助网络矢量分析仪对传感器环形探头在不同介电常数的有机溶液中进行测量,确定了传感器环形探头电容变化范围为7.08~22.75 p F。选取11种不同电容值高频瓷片分别与102 n H的绕线电感进行并联谐振试验,得到的测试结果与仿真结果的决定系数达到了0.98,检测电路的测量精度能够满足传感器的设计要求。以北京地区粘壤土作为测试样本,对传感器输出与对应的测量值进行了多项式拟合,决定系数达到了0.995 9,系统的稳态与动态性能均能满足土壤水分的检测要求。通过试验分析了温度对传感器输出的影响,将传感器输出结果与温度进行线性拟合,决定系数达到了0.987 9。进一步提出了能量指数Ka,通过试验的方式确定了传感器的纵向影响范围为10 cm,横向影响范围为5 cm。最后对比试验表明,所设计的土壤非接触式水分传感器与国外同类产品性能相当,能够满足土壤非接触式测量的要求,但具有更高的性价比,为同类产品的国产化奠定了基础。     

盘式扭力传感器有限元分析与结构选型

本文针对一种自主设计的扭矩传感器进行了有限元分析与结构选型。该传感器应用于卫星抓捕机构,也可以广泛用于电动机、发动机等旋转动力设备输出扭矩及功率的检测和机械手臂抓捕旋转物体时关节扭矩测量与扭矩监控。作为测量各种扭矩、转速及机械功率的精密测量仪器,该扭矩传感器能集成到现有传动结构中,具备结构简单,空间尺寸小,且测量精度与测量线性度可控的优势。本文通过对不同结构方案进行有限元分析,来优选性能更好的扭矩传感器结构。本文为基于应变流线性化原理的盘式扭力传感器技术研究项目成果。     

大型工程机械结构力学参数在线检测传感器分析

大型工程机械结构力学参数是对机械运行状态进行评测的重要依据,可以为机械操作人员提供准确的数据信息,提高操作人员的操作精准程度。基于此,笔者概述了大型工程机械结构力学参数在线检测传感器系统,分析了影响大型工程机械结构力学参数在线检测传感器系统的因素,阐述了大型工程机械结构力学参数在线检测传感器的工作原理,仅供参考。     

单板式冲力谷物测产传感器设计与试验

为了能够适应目前精准农业的治理与发展需求,设计了实时产量检测的单板式冲力谷物测产传感器.为了验证方法的可行性,进行了传感器的受力有限元仿真,形成应力板的受力云图,确定应变片的检测位置.采用惠斯通电桥对应力采集板的形变信号进行采集,并通过CAN发送给上位机.上位机通过无迹卡尔曼滤波(UKF)算法对形变信号处理后,通过标定...     

基于单片机的肥箱料位传感器设计与试验

针对颗粒化肥在田间施肥过程中的肥箱料位实时在线测量问题,研制了一种新型的基于电容法的肥箱料位传感器,并通过对其硬件电路和软件程序的设计分析,开发出了以STC89C52单片机为核心的传感器监测系统。该传感器把肥料箱的料位转换为电容量的变化,将电容变化转变为脉冲信号频率变化,并输入信号给单片机,经过单片机程序计数,LED数码管显示肥箱料位高度百分比测量值,并通过串口传输到上位机。试验结果表明:该肥箱料位传感器工作稳定可靠、成本低,能够对肥箱料位情况进行实时在线监测,使施肥机信息化水平得以提高。     

基于振动模态分析的籽粒检测传感器结构优化设计

为了分析传感器结构对籽粒冲击响应信号的影响,建立了籽粒检测传感器的三维结构模型,利用SolidWorks分析了传感器的振动模态。结果表明：传感器的上层面板的结构尺寸是影响传感器振动特性的主要因素,随着面板宽度b的增加,相对变形率γ首先迅速减小;随着b的进一步增加,γ逐渐减小至恒定值,固有频率f则单调增大;增加面板厚度h,固有频率f和相对变形率γ均呈单调增加趋势。将传感器安装到联合收获机振动筛尾部支架上进行清选损失检测试验。结果表明,传感器能够在振动干扰中识别籽粒冲击信号,当b＝30mm时,籽粒冲击响应时间小于2ms,远小于b＝120mm时的籽粒冲击响应时间。     

磁致伸缩位移传感器反射波电压特性与阻尼参数优化

为了提高磁致伸缩位移传感器的稳定性和测量准确性,降低反射波信号对输出电压有效信号的影响,对反射波电压产生原因及影响因素进行了研究。从阻尼与波导丝之间的弹性压力及其产生的摩擦力对应力波传播影响的角度,构建了阻尼作用下磁致伸缩位移传感器反射波电压模型,计算了磁致伸缩位移传感器的反射波电压幅值,利用搭建的实验平台,通过实验获得不同阻尼参数作用下的反射波电压幅值变化。结果表明,计算结果与实验结果的变化趋势基本一致,阻尼对反射波电压幅值有很大影响。基于反射波电压模型,确定了阻尼长度和邵氏硬度最佳取值范围分别为5~10mm、50~75,在直径为10mm、长度为10mm和邵氏硬度为50的最优阻尼作用下,反射波电压幅值从75mV降低至4mV,此时反射波电压幅值远小于有效信号,从而大大降低了对输出电压有效信号造成的影响。本研究可为磁致伸缩位移传感器阻尼选择提供理论依据。     

阵列式压电晶体谷物损失传感器有限元分析与试验

为了提高谷粒损失检测的精确度与可靠性,提出了构建压电晶体矢量传感器阵列的方案,实现参数多点实时测量。采用有限单元法对谷草撞击动力学模型进行了分析;利用ANSYS软件,根据谷粒损失传感器敏感元件的实际尺寸进行建模,计算、仿真敏感元件的振动模态,求解敏感元件谐振频率;通过分析敏感元件低阶模态的动态应变分布,确定了矢量传感器阵列中压电晶体的位置和数量,优化了阵列结构。在试验台架上进行了谷草撞击试验,使用动态信号分析仪对敏感元件的低阶振型与应变分布进行了试验测试。试验结果与理论分析结果一致,表明优化的阵列结构可用于压电晶体矢量传感器阵列的理论设计和参数修正。     

农用柴油机连杆有限元分析与结构优化

运用ANSYS软件对农用柴油机连杆进行了有限元分析,得到连杆的应力分布、安全系数和疲劳寿命的情况。计算结果表明:在最大压缩工况时,最大应力点位于连杆杆身与小头连接过渡处,其等效应力值为303MPa,安全系数为1.24;在最大拉伸工况时,最大应力点位于杆身与大头过渡的工字型截面处,其等效应力值为118MPa,安全系数为3.19。同时,根据计算结果对连杆结构进行了优化,从而提高了连杆的安全系数和疲劳寿命。     

基于COMSOL有限元法的电涡流传感器仿真

为了研究电涡流传感器中电涡流探头线圈的结构参数对检测性能的影响,以电磁场理论为基础,采用有限元分析法,以有限元仿真软件COMSOL为工具,建立电涡流传感器的检测模型,通过仿真研究电涡流传感器探头的电磁特性和影响其性能的探头线圈内径、外径、厚度等结构参数.结果表明:电涡流传感器探头线圈的电阻值与电抗值随线圈内径和外径的增大及厚度的减少而呈上升趋势,当内径和外径越大、厚度越小时,电涡流传感器的灵敏度越高,且线圈厚度对传感器灵敏度的影响更明显.研究结果对研制用于钢闸门缺陷检测的电涡流传感器的优化设计具有一定的参考价值.     

环状U型隔膜应力分析和结构优化设计

为了降低新型液压隔膜泵用环状U型隔膜总体应力,满足应力均匀分布的设计要求,提高隔膜设计效率,结合有限元法与参数优化法,对环状U型隔膜进行了应力-应变分析和结构优化设计.利用Ansys软件的非线性分析工具,通过对不同位移载荷作用下的环状U型隔膜应力分布图的分析研究,总结了环状U型隔膜应力分布形状以及应力最大和最小位置等规律,并据此对应力最大的隔膜固定、运动支撑端和自由挠曲半圆过渡段进行了结构优化.应用Ansys一阶参数优化方法基本原理,以隔膜的最大应力值作为状态限制变量,以隔膜的单元应力之和作为目标函数,计算出了环状U型隔膜的优化结构相关参数.有限元分析结果表明,经优化设计后的环状U型隔膜在不同位移载荷作用下,最大应力值由0.083 MPa降至0.027 MPa,整体应力值下降,内外表面应力分布均匀,两端支撑部位应力集中趋于缓和.     

充水保压钢蜗壳外围混凝土应力分

采用三维有限元技术，在分析施工过程钢蜗壳充水保压支撑的基础上对简化方法和仿真方法进行综合研究。结果表明，2种方法中，简化算法偏保守。同时，钢蜗壳与外围混凝土的接触状态和施工过程中钢蜗壳的支撑方式对混凝土的应力有着重要的影响。结论对水电站厂房的设计、施工有重要的参考价值。     

波形复现吸能器的原理分析及仿真

对自行设计的波形复现吸能器的结构和原理进行分析,利用LS-DYNA有限元分析软件对该吸能器进行仿真。该吸能器利用销柱间钢筋预变形产生阻尼力,通过改变钢筋的类型、数量、长度和位置等复现出所期望的减速度波形。仿真与试验结果的比较表明:波形复现吸能器仿真模型复现的波形和台车碰撞试验的波形吻合较好。试验结果验证了吸能器仿真模型的正确性,仿真方法为吸能器的调试提供了依据,缩短了调试时间,提高了波形复现的精度。     

螺旋槽干气密封系统轴向振动响应及结构优化

以密封静环为振子建立了气膜-密封环流固耦合系统轴向振动的计算模型,利用PH线性化方法、复函数分离变量法和小参数迭代法近似求解雷诺方程,求得了气膜动压近似解析式,进而求出了气膜推力.以此推力作为振动方程的激振力,建立了轴向单自由度受迫振动方程;利用龙格-库塔法求解,获得了不同螺旋角和槽深响应的振动相轨图和时间历程图,并分析了螺旋角和槽深对振动位移的影响.研究结果表明：螺旋角和槽深对振动参数均有影响,其中螺旋角对振动最为显著.改变螺旋角和槽深数值可以控制密封环的振幅,通过选择其最佳值可以保证干气密封运行的稳定性.本实例的最佳值为螺旋角74°58′48,″槽深5μm,与试验数据基本一致.     

基于离散元的马铃薯分选装置运行参数优化与试验

在马铃薯输送与分选过程中,针对机械损伤引起表皮破损导致储存时极易腐烂变质的问题。通过对马铃薯的碰撞分析确定马铃薯损伤的影响因素,获取分选装置运行参数的取值范围,并以伤薯率为评估指标,以输送带速度、仿形滚轮移动速度、马铃薯滑落落差为试验因素进行离散元仿真分析的二次正交旋转回归试验,分析各因素对评估指标的影响规律。参数优化结果表明,输送带速度为0.32 m/s,马铃薯滑落落差为103.5 mm,仿形滚轮移动速度为0.49 m/s时,最低伤薯率为1.98%。经试验验证,满足马铃薯收获分选时的国家标准和行业标准需求,可为同类型的马铃薯机械的设计和优化提供技术参考。     

勺链式马铃薯排种器自补种系统设计与试验

针对勺链式马铃薯排种器普遍存在的漏种问题,提出了一种基于电容值精确测量技术的漏种检测方法,设计了电容式漏种检测传感器,以及以PLC为核心的自补种系统,实现了该系统在马铃薯种植机上的应用,并试验研究了该系统的补种性能。试验结果表明：排种速度为0.3~0.7m/s时,原始漏种率为7%~11.3%,排种株距误差率为3.3%~9.1%;经自补种系统补偿后,最终漏种率为1.1%~1.75%,补种株距误差率为7.6%~16.9%;在试验范围内,随排种速度增大,补种成功率变化不大,平均为84.6%。设计的电容式漏种检测传感器检测可靠,自补种系统补偿效果显著,补种株距精度满足马铃薯种植要求。     

射流脉冲三通结构参数数值模拟与优化

基于CFX数值模拟技术,对射流脉冲三通的内部结构进行设计.首先通过控制变量法,得到了射流三通的稳定振荡区间,其中各关键结构参数的设计范围分别为分流劈距20~45 mm,位差1.1~2.1 mm,侧壁倾角6°~16°.在该结构范围内进行4因素3水平正交试验设计,4组因素分别为位差比、侧壁倾角、劈距比、喷嘴深宽比,3组水平分别为脉冲频率、水头振幅和流量振幅,得到了各因素对性能指标的影响主次顺序和最优模型设计方案.对比优化模型与普通模型的脉冲效果,模拟结果表明优化模型的脉冲频率提高了0~2.5 Hz,水头振幅提高了0~20 kPa.对普通三通和射流三通的脉冲效果进行水力性能试验,其中射流三通的脉冲频率为2.0~4.0 Hz,比模拟结果偏小,水头振幅为17~53 kPa,比模拟结果偏大.与普通三通相比,不同压力条件下,射流三通的单侧出口流量均较大,说明射流三通能够提供稳定的脉冲水流.     

基于ANSYS的木薯茎秆静力学仿真研究

以木薯茎秆力学试验为基础,应用计算机仿真手段模拟分析了木薯茎秆在失效极限状态下的力学状况。使用万能试验机对木薯茎秆的主要力学成分(木质部、韧皮纤维)进行拉压试验,分别测定了木质部和韧皮纤维的多组弹性模量数据。研究表明:1韧皮纤维处的XY方向切应力在-0.002 195~-0.000 231Pa范围内,木质部处XY方向切应力在-0.000 231~0.000 014Pa范围内,XY方向最大切应力位于木质部与韧皮纤维交接处为-0.002 195Pa,XY方向最小切应力位于木质部为0.000 14Pa;YZ方向与XZ方向切应力呈现对称性,茎秆在YZ、XZ方向的切应力主要集中在-3.07E-10~-4.58E-11Pa范围内,YZ或XZ方向最大切应力-2.42E-9Pa,YZ或XZ方向最小切应力4.59E-11Pa。2模型横向受压时的XY、YZ、XZ方向切应力值分布呈现各自不同的规律,但都对称分布;XY方向切应力最大值为±1.746 49Pa,最小值为±0.194 054Pa;YZ方向切应力最大值为±0.4562Pa,最小值为±0.005 063Pa;XZ方向切应力最大值为±0.260 701Pa,最小值为±0.028 967Pa。