大坡度山地果园运输机自适应重力阻尼装置的研究

发布时间：2017-01-04 13:00

本文关键词：我国果园机械研发与应用概述，由笔耕文化传播整理发布。

《华中农业大学》 2014年

孟庆健

【摘要】：本文针对我国台地、大坡度山地地区果物运输特别困难、劳动强度大、效率低、而无可用运输机械的问题,设计了一种大坡度山地果园运输机,介绍了该运输机的总体结构、工作原理和关键部件设计。重点研究了速度控制部件自适应重力阻尼装置,介绍了该装置的设计过程,建立了该装置的动力学模型,并进行了分析；利用Pro/Engineer软件建立了自适应重力阻尼装置的三维实体模型,并利用ANSYS软件进行了制动装置的热-结构耦合分析；设计并搭建了试验台,进行了制动力矩和制动鼓温升试验；设计散热器,并在该散热条件下进行了制动鼓温升试验。主要研究内容和结论如下： 1)结合台地、大坡度山地地区的地形特点,设计了大坡度山地果园运输机,介绍了该运输机的总体结构和工作原理。该运输机不需要电力或者燃油作动力,依靠果物和运送箱自身重力完成运输作业；运送箱能够实现加速-匀速-减速-停车的运动过程,安全可靠；采用遥控控制,操作简单易学；成本低,易于推广。 2)采用离心反馈原理,将卡车蹄鼓式制动器进行改装,设计了自适应重力阻尼装置,结构简单,外形尺寸小,成本低；采用离心反馈原理,所提供的制动力与重力相适应,能够确保运送箱沿着钢丝绳轨道匀速下滑；无需人员操作：纯机械结构设计,安全可靠。 3)通过分析自适应重力阻尼装置的运动和受力,建立了该装置的动力学模型,经分析知：在结构、参数一定的情况下,该装置所能提供的制动力矩主要与转速有关,并且成二次函数关系；增大制动鼓、制动蹄的半径或选用材料密度更大的制动蹄,可以获得更大的制动力矩。 4)建立了运输机的力学传动模型,通过重力传动分析和匀速制动分析知：在运送箱下降速度一定的情况下,通过改变增速箱的传动比可以获得不同的运载量,并且运载量与传动比的三次方成正比；在运输机各部件参数一定的情况下,运输机的货物重量越大,平衡速度也越大,由于两者成二次函数关系,所以运载量在一定范围内变化时,对平衡下降速度影响较小,并且传动比越大,影响越小；为保证运输安全,得到理想的下降速度,可以通过改变运载量或者传动比的方式获得；运载量与制动鼓内周半径R2、制动蹄半径R1、制动蹄质量m成正比,与轮对半径r的三次方成反比。 5)利用ANSYS Workbench14.0软件对关键部件制动鼓进行了热-结构耦合分析,工作时,制动鼓的最大主应力为106MPa,最大径向变形为0.11185mm,满足制动鼓的强度和刚度要求。 6)利用Pro/Engineer软件建立了自适应重力阻尼装置的三维实体模型,模拟了该装置在不同转速下制动蹄的运动情况,随着转速增大,制动蹄的径向移动越大,与实际情况相符。 7)设计并搭建了自适应重力阻尼装置试验台,并利用该试验台得到了自适应重力阻尼装置在不同转速下所能提供的制动力矩与制动鼓温升状况,其中所能提供的制动力矩与制动轴的转速成二次函数关系,并且随着转速增加,制动扭矩不断增大,这与动力学模型分析的结果相一致；在单纯降温风扇冷却条件下,制动鼓能保持温度平衡的最大转速为640r/min,此时制动鼓所能提供的制动力矩为32N.m,不能满足运输机的使用要求；设计散热器,并在该散热条件下进行试验,此时制动鼓能维持温度平衡的最大转速为820r/min,制动力矩为46N.m,符合使用要求。

【关键词】：
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：S229.1
【目录】：

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