零转弯半径割草机变割幅割草器研究

  本文关键词：双通道气流式雾化喷嘴模拟计算与优化，由笔耕文化传播整理发布。

2016年8月农机化研究

要求。

第8期

图16

Fig．16

表3

Table3

杨氏模量E/Pa2．09e11

双层刀片轴的三维模型

Fig．17

刀片轴的材料属性

图17双层刀片轴应力分布云图

Three－dimensionalmodelofthedoublebladeshaft

Materialpropertiesofthebladeshaft

屈服极限σs/MPa360

强度极限σb/MPa650

Themisescontourplotofthedoublebladeshaft

双层刀片轴的总体变形分析结果如图18所示。从变形分析云图可以看出：刀片轴的最大变形发生在轴端，最大变形约为0．2mm。

泊松比μ

0．269

3．2．2模型约束

双层刀片轴的约束条件主要是在末端和中间两个滚动轴承施加轴向和径向的位移约束。在AnsysWorkbench中，轴承对刀片轴的约束可定义成Cylindri-calSupport，即圆柱面约束。3．2．3

载荷施加

刀片轴的载荷F主要在其前端的键槽处相对侧面，计算公式为

FQ=2·Z·F0·sin

式中

FQ—作用在轴上的载荷；Z—皮带的数目；F0—皮带轮的张力；α1—包角。

根据零转弯半径割草机的工作参数，将这些参数带入上述公式，计算可得载荷近似为2600N。3．2．4

计算结果分析

对双层刀片轴的分析主要有两方面：一方面是分析刀片轴的应力、应变分布情况，找出刀片轴的薄弱环节，判断其强度是否满足要求；另一方面是分析刀片轴受载荷后的变形程度。

双层刀片轴的应力分析结果如图17所示。从最大应力分布云图中可以看出：刀轴的最大应力约为150MPa，最大应力出现在轴承安装处的轴肩附近。从刀片轴的强度方面考虑，其最大应力150MPa小于其材料屈服强度360MPa。所以，双层刀片轴满足强度

α1

2

Fig．18

图18

双层刀片轴总变形分布云图

Thedeformedcontourplotofthedoublebladeshaft

4样机总装调试

根据前期的割幅设计，厂家结合本割草器要求进

1．8、行了生产加工制造，加工出了满足要求的1．5、2．3m割幅的割草器。同时，在扬州高尔夫球场俱乐部对2．3m割幅的割草器进行了斜坡翻滚试验，该球场的斜坡角度最大可达到40°，达到了预设翻滚角度；并且这3种割幅的割草器在割草机发动机动力的提供下均能实现工作目的，满足了本次装置设计的最终需求。其实物结构图如图19～图20所示。图19为2．3m割幅割草机在斜坡上的静止状态，通过对该割草机施加一定的侧向翻转力，割草机出现了非连续翻滚和连续翻滚两种趋势。因此，该2．3m割幅割草机样机满足本试验要求。图20为2．3m割幅割草器的局部放大图，与本设计方案基本符合，且可以通过皮带将动力传递到两边的子刀盘上，从而带动两边的子刀片旋转。图21为1．8m割幅的割草器部分。

2016年8月农机化研究第8期

5结论

1）提出了零转弯半径割草机机械式变割幅割草

器创新设计思想并实现了样机模型制造。该样机模型可方便、快捷地实现变割幅作业，以此满足不同的空间要求，具有较好的通过性和较高的割草效率，为今后的割草机设计提供了有价值的参考依据。

2）通过对旋转刀片和双层刀片轴模型的有限元分析可知：旋转刀片最大变形发生在刀片两端，而双层刀片轴最大变形主要集中在有键槽的那一轴段处，但它们的最大值都在允许范围内，满足设计要求。

1．2．3m子刀盘2．母刀盘3．底座4．保护罩

图19Fig．19

2．3m割幅整机图Figureof2．3mswath

mower

3）机械式变割幅割草器具有结构简单、操作方便、通用性好等特点，具有广阔的推广应用前景。参考文献：

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图20Fig．20

2．3m子刀盘局部图Localfigureofsub－cutterhead

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图21Fig．21

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Assemblyfigureof1．8mdeck

（下转第23页）

2016年8月

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BasedonANSYSAtomizationNozzleFlowFieldAnalysisand

ParameterOptimization

HaoLei1，GaoXiong1，ChenTieying2，WangHaichao1

（1．CollegeofMechanicalandElectricalEngineering，InnerMongoliaAgriculturalUniversity，Hohhot010018，China；2．InnerMongoliaAgriculturalandAnimalHusbandryMachineryTechnologyExtersionStation，Hohhot010010，China）Abstract：Nozzleistheterminalofsprayoperations，isalsooneofcoreparts．Nozzleoftheconicalsurfaceisthekeypartofflowvelocityandpressurechanges，nozzleentrancehasagreatinfluenceonthenozzleoutletflowandspeed．UsingtheANSYSsoftwaretosimulatetheinternalflowfieldinhydraulicatomizingnozzleandnozzleexternalatomizeddropletsdistributionandvelocitydistributionofcomparisonandanalysistheinfluenceofdifferentstructuralparametersonthenoz-zleflowfield，forthenozzlestructureparametersofreasonableselectionhaveprovidedthecertainbasis．Keywords：atomizeddropletsdistribution；nozzleconeangle；velocitydistribution；parameteroptimization（上接第18页）

AbstractID：1003－188X（2016）08－0012－EA

DevelopmentofaVariable－swathDeckforaZeroTurningＲadius

MowerandFiniteElementAnalisysofMainParts

WangXinyan，ZhouHao，LiuYong，GaoLiyue，ZhouYuan

（JiangsuUniversityofScienceandTechnology，Zhenjiang212003，China）

Abstract：Toenableoperationindifferent－sizeenvironments，avariable－swathdeckforuseinazeroturningradius（ZTＲ）mowerwasdevelopedinthispaper．AWBZ12219K－SZTＲmowerwiththefixedswathof1．2mwasusedastheoriginalvehicle．Usingacombinationofaprimarydeckandasecondarydeck，avariable－swathdeckwithswathsof1．5，1．8and2．3mwasrealized．Adouble－layerbladeshaftandadouble－layerpulleywereusedtotransmitpowerfromtheprimarydecktothesecondarydeck．Inaddition，therigidityanddeformationofthemainpartsofthemowerweredeterminedusingfiniteelementanalysissoftware．Thestressdiagramshowedthatthestructureisreasonableandmeetstherelevantstrengthrequirements．Finally，，aprototypemodelwiththedifferentswathdeckswasmanufactured，andafieldtestdemonstratedthegoodperformanceofthisvariable－swathmower．Keywords：mower；variable－swathdeck；zeroturningradius；finiteelementanalysis

  本文关键词：双通道气流式雾化喷嘴模拟计算与优化，由笔耕文化传播整理发布。