花生收获机摘果物理过程有限元分析及其关键结构参数优化

发布时间：2020-05-13 03:29

【摘要】：花生收获机是花生生产机械化的重要设备，而摘果机构是其最为关键的功能部件之一，摘果机构的结构设计是否合理及参数选择是否恰当将直接影响到花生收获机的破碎率和净摘率等性能指标。因此，对花生收获机摘果机构的设计与优化已成为花生收获装备制造行业中的研究重点。 目前，我国花生收获机摘果机构的设计及优化仍主要依靠传统的田间试验方法或理论解析方法，，而前者耗费人力物力财力且对结构的设计与改进缺乏指导作用，后者的应用局限性也很大。近几年，随着计算机技术的发展，有限元仿真技术已在农机装备设计和制造中得到广泛应用，并取得了良好效果。本文应用有限元仿真技术对花生收获机摘果机构进行优化设计，借助ABAQUS有限元软件对花生收获机摘果物理过程进行仿真分析，以洞察和分析该过程中接触位移及冲击作用力等局部物理现象，并在经试验研究验证模拟分析有效性及合理性的基础上，应用有限元技术对花生收获机摘果机构进行优化设计。 首先，论文对花生收获机摘果物理过程碰撞冲击特性进行分析，提出了解决该动态响应问题的基本分析方法，并对其中的数值计算方法及其有限元实现进行了重点研究；进一步确定了花生收获机摘果物理过程有限元分析研究方案，提出了应用ABAQUS进行仿真分析的关键技术。 其次，依据花生收获机摘果辊筒及花生荚果的实际结构形式及尺寸，预先在ABAQUS/CAE前处理模块中建立了两者的有限元模型，然后提交至ABAQUS/Explicit显式处理器进行了摘果物理过程的模拟仿真，最后在后处理模块中完成了结果的查询、处理及分析，得到了辊筒叶片对花生荚果的冲击力数值。 进而，在掌握花生收获机摘果机构工作原理的基础上，确定了摘果物理过程的试验研究方案，创新设计了摘果试验台系统，完成了花生收获机摘果物理过程的试验研究，并借助动态力测量显示系统完成了此过程中的力值数据采集，经数据处理分析后，得到了辊筒叶片对花生荚果的冲击力试验数值，并在对比分析冲击力试验数值与模拟数值后，说明了有限元模拟分析的有效性及合理性。 最后，借助有限元仿真技术，在总结花生植株力学特性的基础之上，对影响花生收获机摘果性能的主要工作参数——摘果辊筒的转速进行了参数优选，确定了摘果辊筒的最佳转速范围；探究了摘果辊筒叶片重叠度对摘果破碎率的影响机理，并在分析现有辊筒叶片结构弊端的基础上，以降低摘果破碎率为目标对辊筒叶片进行了结构改进，创新设计了一种径向位移及叶片重叠度可调的防破碎新型摘果辊筒结构，研究形成了花生收获机高效摘果系统。
【图文】：

本文提出采用有限元仿真技术研究花生收获机的摘果元计算软件ABAQUS对花生收获机摘果物理过程进行有限摘果物理过程的试验研究来验证模拟分析的合理性及有效果辊筒进行关键工作及结构参数优化，为高效高性能花生依据和技术支持。获机摘果装置概述装置的类型及原理果机是花生收获机械中最重要的装置之一，一般用于花生和收集等作业过程[11]。按照花生荚果喂入方式的不同，花喂入式摘果机和半喂入式摘果机[2]两种类型。喂入式花生摘果机

青 岛 理 工 大 学 工 学 硕 士 学 位 论 文组成，其工作过程简图如上图 1-1 所示。辊筒封闭在机盖之中，工作时将带花生荚果的花生秧蔓由秧蔓置，在旋转摘果辊筒及固定凹板筛的作用下花生荚果脱离秧柄果收集箱，而蔓叶、秧柄、断枝断叶等则由排杂口排出，完成型花生摘果机一般用于花生的分段收获，在我国北方应用较多后的花生秧蔓上摘果，方便制造，使用简单，且摘果效率是人以上[12]，但其缺点是易造成秧蔓缠绕、堵塞。半喂入式花生摘果机入式花生摘果机主要由传动系统、摘果系统、清选系统等组成如下图 1-2 所示。
【学位授予单位】：青岛理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：S225.73

【参考文献】

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本文编号：2661307