采棉机摘锭的采摘力学分析及仿真

采棉机摘锭性能直接影响到采棉机田间作业的使用效率和经济性,结合摘锭在采摘过程中的工作状态,将摘锭简化为一悬臂梁进行力学分析,采用Solidworks软件建立了摘锭的三维实体模型,并对摘锭在脱棉过程中受到的弯曲和扭转变形基于Solidworks/SimulationXpress进行有限元分析,呈现了摘锭在此过程的应力、应变和位移分布,数值结果表明摘锭在外部环境变化引起载荷突变作用在其头部时,摘锭杆身变形较大,危险截面约在8-11个齿处,其结果为采棉机摘锭的结构设计提供参考。     

柔性垂直摘锭结构与动力稳定性分析

为了诊断垂直摘锭在运作中由于振动与冲击所产生的变形与失效问题,以及由此产生的棉花掉落、整体噪音大等问题,首先介绍新型垂直摘锭式采棉机的工作原理以及结构特点;接着利用NX、ANSYS等软件对新型采棉机关键部件——柔性垂直摘锭,建立三维模型并获取合理有限元模型,对其进行单独与耦合模态分析。通过研究发现:摘锭轴和摘锭耦合前,柔性摘锭由于材料特性稳定较低,其前4阶固有频率都落在正常工作频率(0～16.7 Hz)之内,耦合之后外力较少的情况下摘锭内表面与摘锭轴1/4外表面接触并且其频率与振型和柔性摘锭单独分析的情况大致相同,而随着同时接触的面数量增多(最多4面),转子稳定性明显提高了,即与前者同一阶固有频率相比,第1、第3、第5阶固有频率比前者分别提高到约38.66倍、37.98倍、45.05倍,但是由于这种情况下柔性摘锭受到的外力和冲击力较大,柔性摘锭出于紧缩或膨胀的状态很容易出现折断或变形。     

基于三维扫描的水平式采棉机采摘头结构分析

【目的】为解决采棉机采棉头核心部件摘锭易磨损、易折断,与进口摘锭性能相差较大的工程实际问题.【方法】选取迪尔公司摘锭作为研究对象,利用三维扫描反求工程进行进口摘锭的原型重构,经扫描得到进口摘锭原始点云数据后,利用Geomagic软件对数据进行处理并利用Geomagic Qualify进行产品质量分析.【结果】国产摘锭和进口摘锭在钩齿、端部及锥齿轮部位存在较大的尺寸偏差,其中,进口摘锭锥齿轮齿根厚度大、全齿高较高;国产摘锭整体长度较进口摘锭约长1.8mm,从而在其端部产生较大的挠度、在根部产生较大弯矩.【结论】理论分析与数值结果为国产摘锭优化设计提供了新的思路和方向,可以有效促进高性能摘锭国产化.     

基于采摘质量的采棉机水平摘锭采摘头结构分析

采摘头是采棉机的核心部件,它的工作状况对棉花采摘质量尤为重要.采摘头主要有水平摘锭和垂直摘锭2种,目前世界范围内大部分采棉机的采摘头为水平摘锭.衡量采棉机作业性能的一个重要指标就是采摘质量,采摘头作为采棉机的唯一采摘单体,通过对其结构进行研究分析,可为国产采棉机的研制和发展提供依据和技术参考.     

某采棉机大梁结构设计与优化

采棉机大梁要求具有足够的强度和刚度,以承受整个采棉机的载荷和从车轮传来的冲击,同时要求具有一定的动态振动特性,以避免在各种旋转零部件转动工作频率激励下出现共振。针对采棉机大梁结构设计与优化问题,运用UG三维计算机辅助设计软件,建立了7种不同车架结构实体模型,运用有限元分析方法对车架实体模型建立网格模型,并对车架进行静力学分析和强度评价,同时进行模态振动特性分析。数值分析结果表明,随着大梁结构的改变和优化,其最大应力集中值发生变化,从386.36 MPa下降到176.88 MPa,总变形量从8.51 mm下降到3.99 mm,强度有明显提高、变形量明显变小。可知结构强度提高了56.3%,总变形量降低了53.8%。模态振动分析结果表明,优化前的大梁结构前10阶固有频率在7.3～44.9 Hz范围内变化,随着结构的进一步完善和优化,结构6第2、6、8、10阶固有频率分别较优化前提高53.2%、31.3%、31.1%、20.1%,结构弯曲振型部位从前桥连接板和主横梁转移到前桥附横梁,尾部扭转振型渐渐消失,且经过优化,成功避开了拖拉机怠速频率和重要工作部件采棉头的工作频率范围;通过对各优化结构之间进行对比分析并考虑采棉机实际工作环境,最后确定符合实际加工和工作机制的边梁材料为材料横截面积100 mm×200 mm、厚度7 mm,外部的加强大梁结构,为采棉机大梁国产化、提高其强度和动力稳定性提供理论依据。     

残膜捡拾机机架及梳齿的仿真设计与试验

机架和梳齿是残膜捡拾机的主要承载部件,为了研究机架的振动特性,利用有限元分析软件对机架进行模态分析,结果表明,机架的固有频率和外激频率相差较大,可以有效避免共振的发生。为了研究梳齿设计的合理性,利用离散元分析软件进行梳齿应力应变的正交试验,并利用DesignExpert软件进行曲面响应分析,结果表明,梳齿作业时运动速度越大,入土深度越大,入土角度越小,所受的土壤阻力越大。以耦合的方式分析得到梳齿的受力云图和变形量,结果表明,梳齿齿尖处受力最大,变形最大,其最大等效应力为183.4 MPa,最大变形量为20.949 mm,经校核梳齿的设计符合要求。样机捡拾率的田间试验结果高达85%以上,满足捡拾要求。     

中俄东线直径1422 mm X80钢级冷弯管设计参数的确定

为了满足中俄东线工程建设的实际需求,需要开展直径1 422 mm、X80钢级管道冷弯管设计参数的相关研究。采用AS 2885.1-2012《管道-天然气和石油管道第1部分:设计和建造》中的公式计算得出冷弯管的最大弯曲角度为6.48°;再通过冷弯管弯制过程中的应力应变有限元模拟分析,得到当弯曲角度为6～8°时,管道处于弹塑性区,满足变形要求。经过实验室及中俄东线试验段的现场验证,弯制的6.4°冷弯管回弹量及变形量均匀稳定,椭圆度、壁厚及内弧波浪度等指标均控制良好,能够满足工程要求。经过相关计算、分析及验证,最终确定中俄东线直径1 422 mm、X80钢级冷弯管的最大弯曲角度为6°,曲率半径不小于50倍钢管外径(71 100 mm)。该结果可为中俄东线天然气管道工程建设提供指导。     

基于ADAMS的水平摘锭式采棉机采棉滚筒运动仿真分析

采棉滚筒是水平摘锭式采棉机的核心工作部件,其工作的可靠性直接影响着采棉机的采摘质量和业效率.以约翰·迪尔7760型采棉机为例,介绍了采棉滚筒的结构及工作原理,利用ADAMS软件建立了采棉滚筒的三维模型并进行运动仿真,分析了运动规律,为采棉滚筒的设计和研究提供了理论依据和参考.     

基于有限元法的农用车辆发动机连杆动静态特性分析

连杆是农业车辆发动机的重要组成部分。由于农业车辆作业强度大,连杆作业过程中其结构、位移及应力变化严重影响作业性能。针对以上问题,本文以某厂生产的内燃机连杆为研究对象,利用三维建模软件NX10.0建立连杆组模型,采用有限元法对连杆杆身、大头轴瓦、小头衬套进行受力分析,并对连杆在自由模态和预应力模态下的动态特性进行了分析。结果表明：连杆受拉伸载荷时最大应力为199 MPa,受压缩载荷时最大应力为230 MPa,且杆身两侧会发生翘曲变形,最大变形量为0.03 mm;在相同的接触条件和约束条件下,自由模态下前10阶振型和预应力下前6阶振型的变形总是在大（小）头处、杆身与两端的过渡处、杆身的中间部位。     

小型摘穗收获机部件的试验研究

对摘穗收获原理和主要参数进行了初步分析与探讨,并对样机的预分离筛性能、摘穗滚简转速对收获机性能的影响等进行了一系列室内外单因子性能试验和正交试验,对飞溅损失率、清选损失率、夹带损失率、总损失率等试验结果进行了处理和分析,得到小型摘穗收获机的最佳参数组合：摘穗滚简转速为570r／min,梳齿安装角后倾150,摘穗齿键孔直径为12mm,压禾器距地面高度为470mm．     

基于有限元法的农用车辆发动机连杆动静态态特性分析

连杆是农业车辆发动机的重要组成部分,由于农业车辆作业强度大,连杆作业过程中其结构、位移及应力变化严重影响作业性能。针对以上问题,本文以某厂生产的内燃机连杆为研究对象,利用三维建模软件NX10.0建立连杆组模型。采用有限元法对连杆杆身,大头轴瓦,小头衬套进行受力分析。研究表明:连杆受拉伸载荷时最大应力为199Mpa,受压缩载荷时最大应力为230Mpa,且在杆身两侧会发生翘曲变形,最大变形量为0.03mm。对连杆在自由模态和预应力模态下进行了动态特性分析,在设置了相同的接触条件和约束条件下,得到自由模态下前10阶的振型和预应力下前6阶的振型,发现变形总是在大、小头处,杆身与两端的过渡处,杆身的中间部位。本文研究结果为指导连杆组及发动机设计提供理论依据。     

热带大西洋拟锥齿鲨资源动态和空间分布研究

拟锥齿鲨是热带大西洋金枪鱼延绳钓渔业中较为常见的兼捕物种,处于海洋生态系统的顶端,对维持海洋生态系统的稳定性和多样性起着非常重要的作用。根据我国金枪鱼渔业国家观察员2010—2015年在热带大西洋海域调查时收集的1 561尾拟锥齿鲨数据,对其资源动态和空间分布进行了初步分析,结果表明:在研究的海域内(6.33°S~17.43°N,18.25°W~42.03°W),拟锥齿鲨CPUE高的区域为5°N~10°N,20°W~30°W;2010—2015年CPUE呈现波动,整体有上升的趋势,但不显著;软骨鱼类占总渔获物的比例整体呈下降趋势;拟锥齿鲨兼捕数量占总渔获的5.8%,占兼捕软骨鱼类的22.5%;拟锥齿鲨在12月—3月的平均CPUE较高。拟锥齿鲨最大叉长组(叉长范围在85~90 cm)的个体多分布在5°N~7.5°N,27.5°W~37.5°W和5°N~0°,25°W~30°W这两个区域。拟锥齿鲨理论钩获深度范围为140~313 m,平均深度为221 m。1、2、3钩位(140~212 m)的上钩频率最大,占总上钩率的55.59%。10月至次年4月不同月份拟锥齿鲨的钩位分布没有显著性的差异。妊娠期拟锥齿鲨明显分布于较浅的水层。不同钩位拟锥齿鲨的摄食等级无显著性差异。     

免耕播种机地轮摩擦力与滑移率试验研究

针对免耕播种机地轮摩擦力不足、滑移率偏大,造成漏播、空穴等问题,文章以秸秆覆盖量为试验因素,地轮摩擦力和滑移率为试验指标,对比六种地轮(平板、直齿、斜齿、"V"齿、钩齿、鼠笼形)试验效果。结果表明,秸秆覆盖量0~400 g·m~(-2)时,钩齿地轮防滑效果最好,秸秆覆盖量400~800 g·m~(-2)时,"V"齿地轮防滑效果最好。对比选取防滑效果最佳"V"齿地轮,通过二次回归正交旋转组合试验优化"V"齿地轮相关参数(防滑齿齿数、防滑齿齿高、垂直载荷)。结果表明,各参数影响摩擦力和滑移率主次顺序为垂直载荷防滑齿齿高防滑齿齿数;当齿数为20、齿高为36 mm、载荷为457 N时摩擦力最大且滑移率最小。为免耕播种机地轮选择与设计提供参考,对改善免耕播种机性能、研制高质量免耕播种机具有参考价值。     

红枣收获机骑跨式机架的优化设计

为提高矮化密植红枣收获机的工作性能,以机架为研究对象,建立有限元模型并进行静力学分析和模态分析,根据分析结果以机架的最大变形量和质量为优化目标,机架各构件的厚度为设计变量,利用design-expert统计学软件进行响应曲面设计,获得24组最优设计点,结合ANSYS软件计算各设计点的结果,并对试验方案进行响应曲面分析,获取机架各构件厚度的最优参数组合;对最优化机架进行模态分析,并与各激励频率范围进行比较,验证减振效果。结果表明,优化设计后机架质量降低11.17%,30 Hz时最大变形量减小79.848%,由14.773 mm变到2.977 mm,明显改善了机架的振动特性。     

脱叶时间和含水率对机采棉采摘力学特性的影响

[目的]研究影响机采棉采摘力学特性的主要因素,为优化水平摘锭式采棉机摘锭结构以及筛选合理棉花采收期提供理论依据.[方法]采用全因子试验设计方法,分析棉花品种、棉花含水率、棉花脱叶时间对棉花与铃壳间分离力、棉花自身扯断力的影响.[结果]棉花含水率、棉花脱叶时间、棉花品种对棉花与铃壳间分离力、棉花自身扯断力的影响均显著(P...     

阀门执行器端盖设计及有限元分析

阀门执行器是工业控制中大量使用的用于阀门启闭的自动化器件,当其在爆炸极限工况下使用时,容器内产生的压力会使端盖产生变形,造成端盖的结构应力和变形分布不均,其中端盖厚度参数对其变形的影响尤为显著。本文通过公式计算和经验数据的数值缩比,对端盖厚度取2个极限值,利用有限元软件ANSYS对极限值区间内的不同端盖厚度进行静态受力分析,选取3 mm作为设计厚度。为更好地验证设计的合理性,对整个端盖进行建模和爆炸数值模拟,结果显示最大应力值小于端盖材料的抗拉强度255 MPa,端盖最大位移量小于1 mm,变化范围较小。结果表明,设计具有一定的可行性。     

玉米液态追肥除草机设计与试验

为实现玉米中后期追肥、行间机械除草,设计了1种高地隙可调式玉米液态追肥除草一体机,该机具主要由施肥机构、除草机构、镇压机构组成。追肥除草机可完成开沟、施肥、除草、覆土复式作业,能实现玉米根部双侧深施液态肥、精量排肥及除草轮转速调节。通过EDEM离散元仿真分析并结合Design-Expert软件对除草轮结构进行了优化设计,得出除草轮刀片的优化参数：焊接角度0°,刀齿厚度为3 mm,刀齿宽度为40 mm,对除草轮刀片最优结构的三维模型进行EDEM仿真分析,并利用Ansys Workbench进行静力学分析,得出工作过程中其最大变形量为0.161 mm,最大应力为11.392 MPa,远小于材料的许用应力（150～286 MPa）,满足设计要求。田间试验表明：施肥量偏差平均为2.13%、排肥量稳定性变异系数为1.01%,各行排肥量一致性变异系数为3.45%;平均除草率为93.91%,平均伤苗率为2.47%,均符合农艺要求。     

基于ANSYS的水稻精量直播机械机架的有限元分析

为了使开发的水稻直播机的机架满足播种作业的承载要求,避免变形过大导致播深出现较大浮动而影响出苗率,同时为防止机架与发动机等激振源发生共振,影响排种的均匀性,利用ANSYS对机架进行系统分析。综合考虑平地行驶以及翻越田垄导致一轮离地等工况,发现当右前轮离地时应力和变形量最大,最大应力为58.969 MPa,最大变形量为1.662 9 mm。通过模态分析,获得机架的一阶固有频率为90.873 Hz,而激振频率在10～30 Hz范围内,远小于机架的固有频率,该状态下机架不会发生共振。通过对应力和大变形区的结构进行优化和强化,并重复进行了有限元仿真分析,结果表明变形量明显降低。上述工作表明设计开发的机架完全满足精量直播工作的要求,同时为进一步拓扑优化和轻量化设计提供了重要的理论依据。     

活塞冲压式棒状生物质成型机成型筒的优化设计

为提高成型筒的耐磨性,对液压活塞冲压式成型机的成型筒进行优化,设计了内壁粘贴一定厚度氧化铝陶瓷的成型筒,则内壁粘贴陶瓷是否被破坏成为影响成型筒可靠性的关键因素。通过ANSYS workbench仿真分析后得到成型筒原采用材料45号钢和内壁粘贴氧化铝陶瓷的不同变形量是导致失效的主因,提取成型筒锥度、成型筒小端内直径,成型筒高度、成型筒内陶瓷厚度和成型筒45号钢厚度为5个主要因素。通过单因素分析和双因素分析至最后将5个因素排列组合为27组设计点进行分析,综合分析得出,在成型同锥角角度为7°、成型筒小端内直径为45.0 mm、成型筒长为150.0 mm、成型筒内壁陶瓷厚度4.0 mm、成型筒内的45号钢厚度14.0 mm时成型筒的应变最小。     

生物质颗粒成型机平模设计的有限元分析

平模是生物质颗粒成型机核心的、最易损坏的部件,主要由加工物料过程中模孔与物料的应力及位移变化引起.通过ANSYS分析模孔直径、模盘厚度及模孔倒角3因素变化时平模模盘模孔与挤压物料的位移和应力变化情况,结果显示,模孔所受应力和位移变化随着模孔倒角的增大而减小,随模板厚度和模孔直径的增大而增大.由此可对模盘模孔的成型参数进行分析,确定模孔成型参数为:模孔倒角80°,模盘厚度40 mm,模孔直径应介于7～8 mm之间.