油菜联合收割机割台振动分析及其结构改进

发布时间：2020-05-28 18:45

【摘要】：油菜作为我国主要的经济作物与油料作物,种植区域广、种植面积大,具有不可或缺的地位。油菜收割工序繁琐是阻碍油菜大面积推广的一个主要问题,而油菜联合收割机是解决这个问题的关键所在。目前国内市场上出现的油菜联合收割机是在全喂入稻麦联合收割机的基础上改装而来,实现其基本功能之后,还需要进一步考虑精简结构、降低功耗、减缓振动和噪声、降低损失率等问题。割台作为油菜收获机的关键部件,不仅会受到发动机、割刀传动系统、田间环境、拨禾轮等旋转部件,机构与作物相互作用等外部载荷激励,而且承受绞龙、脱粒滚筒等旋转部件运动产生的惯性载荷激励。而这些激励会导致割台振动剧烈、故障率高等问题,故研究割台振动特性及其影响规律对联合收割机的减振降噪、结构设计与优化至关重要。本课题在系统分析国内外油菜联合收割机割台振动特性和结构优化的基础上,展开对油菜联合收割机割台的有限元分析、非田间与田间振动试验和结构优化,主要研究内容如下:(1)油菜割台振动特性分析。通过Solidworks建立油菜联合收割机割台三维模型,以.xt格式文件导入到Ansys Workbench中,在DM中对生成的有限元模型进行抽取中面,添加表面印记。然后进行材料选择、网格划分,边界条件的设定等,通过求解、后处理。通过静力学分析、模态分析,可得到油菜割台总变形、应变、应力、模态振型等云图,以及最大变形量、等效应力、应力集中处、前20阶模态频率等。对比分析联合收割机各主要旋转部件的激励频率与油菜割台固有频率,避免产生共振,为后期的改进提供有效的理论指导。(2)油菜割台振动试验。为找出对割台振动影响最大振源,分别进行了非田间和田间试验。利用CoCo-80动态信号分析仪、三轴加速度传感器分别采集割台对应测点在不同工况下的加速度信号。非田间试验测试仅发动机工作、发动机及割刀一起工作等两组试验,每组试验又分别测得其在怠速(1500r/min)、中速(2000r/min)、高速(2500r/min)时的加速度信号;田间试验则是采集正常作业情况下各测点的加速度信号,再将信号导入工程数据管理软件EDM中进行频谱变换(FFT)并得出相对应的频谱信号,最后对比分析割台振动时各测点的时域及频谱信号,找出振动较大的部位、影响较大的激励频率、激励源等,为后期的结构改进提供实践指导。(3)对比分析有限元理论分析与振动试验。综合分析得出针对割台振动较强的激励源,以便更好的了解割台的振动特性,为后期割台的结构优化提供理论指导;以及针对其应力较大、变形较大处进行局部结构改进优化。(4)油菜割台结构改进。对比分析有限元分析结果以及振动试验结果,找出设计较薄弱环节,进行局部优化,通过添加支撑、加强筋等措施来优化割台。对比分析不同改进方案之间的优化效果,选出一个效果相对较优的改进方案。对改进后的割台再次进行有限元分析,结合对比分析前的有限元分析结果、振动试验结果,可知改进优化后的结构不仅满足强度设计要求,同时使第一阶固有频率从7.87 Hz提升到11.55 Hz,避开了割刀、链耙式输送器以及脱离滚筒激振频率范围,避免了共振现象发生。
【图文】：

联合收割机,割台

第二章油菜联合收割机割台有限元分析菜收获机结构特点及振动激励分析菜联合收割机是目前促使油菜快速增产增量的方式之一，它能快速高成油菜收割、脱粒、清选等工序，缩短了收获工时，提高了工作效率油菜联合收割机基本上都是通过在稻麦联合收割机的基础上延长割台、添加竖割刀等改进而来。由于割台整体结构的改进，加上工作环境机的振动相对较大，，尤其是割台的振动，为找出针对割台振动影响较，需要对其影响较大的几个振源进行对比分析。油菜联合收割机结构及其工作过程LL 1.5Y 型联合收割机生产率为 0.1~0.15 hm2/h，整机质量 2 450 kg，1245 kW，外形尺寸(长×宽×高)5 240 mm×2 820 mm×2 500 mm。主要由割部分、倾斜输送器、行走装置和操纵机构组成(图 2-1)。

割台,油菜,三维模型,前处理

c 油菜割台图 2-3 油菜割台结构三维模型.2-3 Three-dimensional model of rapeseed header structure处理xt 文件格式导入到有限元分析软件 ANSYS Wor速计算的有限元模型（关卓怀等 2016，高志朋忽略对整体模型网格划分质量影响不大的部分倒军等 2017），并对其添加材料、划分网格以及。前处理抽取中面、布尔操作载荷与约束图 2-4 有限元分析前处理
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S225

【相似文献】