滚移式喷灌机关键部件的设计与试验研究

发布时间：2020-06-26 01:10

【摘要】：为解决滚移式喷灌机现存问题,如结构相对复杂、造价较高、喷灌效率低、自动泄水阀泄水慢、铝合金管道壁厚不合适、喷灌均匀度较低等,对滚移式喷灌机关键部件进行结构设计优化,并进行水利性能优化试验,使滚移式喷灌机结构相对简单,工作可靠性、喷灌效率、经济性、喷灌均匀性进一步提高。本文的研究内容按研究目的分为以下3部分:(1)通过理论计算、三维仿真、有限元分析等方法,对影响滚移式喷灌机工作可靠性的部件进行设计,从而提高其工作可靠性。具体包括以下内容:(1)设计动力传动方案,计算喷灌机工作时的功率消耗,选择合理的动力,保证滚移式喷灌机良好的通过性,(2)对车架进行有限元分析,保证车架的强度满足工作要求;(3)对自动泄水阀的泄水和密封过程进行计算和三维数值模拟,保证自泄阀工作的可靠性,(4)设计喷头平衡机构,对平衡过程进行受力分析,使喷灌时喷头总处于垂直向上的位置,保证喷灌质量。(2)通过优化输水支管壁厚,节省铝合金材料,减少油耗,从而提高滚移式喷灌机的经济性,同时还可以减小输水支管最大切应力,提高输水支管的可靠性;(3)通过单喷头试验和数值模拟计算相结合的手段,比较多种摇臂式喷头的水力性能,选择适用于滚移式喷灌机的喷头,从根本上解决水利性能差的问题;然后用选取的喷头进行二次回归正交旋转组合优化试验,对影响滚移式喷灌机水利性能的结构与工作参数进行优化,获得机组水利性能较好且工作效率较高的最优参数组合。本研究得到的主要结论如下:(1)对滚移式喷灌机的关键部件驱动车、自动泄水阀、喷头平衡机构和从动轮进行结构设计,确定传动方案,对车架进行有限元分析,对自动泄水阀的泄水过程进行数值模拟,计算喷头平衡机构的关键参数。对输水支管进行受力分析,并利用MATLAB软件编制输水支管壁厚优化软件,当驱动车两侧各依次安装壁厚2.5mm的支管5根,壁厚1.5mm的支管10根时,与输水支管壁厚都为2.5mm的喷灌机相比,节约铝合金管材料11.24%,节省油耗6%,最大切应力减小,提高了该机的经济性和整机通过性。2)通过单喷头水利性能试验和模拟计算,比较了9种国内外应用比较普及的喷头的水利性能,选取了适用于GYP-300型滚移式喷灌机的8034D型喷头。该喷头作业性能稳定,组合喷灌性能优良,能够满足滚移式喷灌机的喷灌要求,从根本解决了喷灌机水利性能差的问题,也为以后其他喷灌设备中摇臂式喷头的选型提供有价值的参考依据。采用二次回归正交旋转中心组合优化试验方法,得到一组喷灌均匀性较好且机组工作效率较高的最优参数组合:喷头工作压力0.4MPa,喷头间距10m,喷灌间隔18m。3)通过对滚移式喷灌机关键部件进行结构设计、优化与水利性能试验研究,使滚移式喷灌机喷灌效率、经济性、喷灌均匀性进一步提高。田间性能试验表明,该滚移式喷灌机水利性能优良,喷灌均匀度达90%以上,自动泄水阀泄水仅需5min,且密封性能好,喷头平衡机构工作灵活、可靠。
【学位授予单位】：东北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S277.94

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本文编号：2729593