方草捆机打结器疲劳设计研究

发布时间：2020-06-25 22:16

【摘要】：D型打结器是方草捆机最重要的部件之一。它是一种完全依靠机械传动实现其打结功能的机构,由于其结构复杂、传动精密、时序严格、制造困难,故目前主要依靠进口,因此造成方草捆机制造成本高,严重制约着我国打捆机的发展。针对D型打结器使用寿命短的问题,本论文主要针对D型打结器上容易疲劳失效的零部件进行疲劳设计,提高它们的疲劳寿命。它们主要包括:驱动齿盘上的凸轮以及外齿条第一个轮齿、架体、打结嘴和清绳片卡槽。针对驱动齿盘上外齿条第一个轮齿存在磨损的问题,拟通过合适的热处理工艺,使轮齿表层产生一定的残余应力来抵消一部分工作载荷,并通过abaqus对其进行残余应力场模拟,找到热处理的最适温度。针对轮齿出现不规则断裂的问题,依据断裂力学判断其裂纹的类型,并用abaqus对其进行了裂纹扩展模拟,证明了轮齿内部可能存在材料缺陷,且在最适温度下的残余应力可以抑制裂纹的扩展。针对凸轮存在的磨损问题,通过建立凸轮磨损量与凸轮从动件位移可靠度的关系,计算得出打结器在打捆22000次左右后凸轮从动件位移可靠度将低于99%,此时应对凸轮机构进行维护,以保障D型打结器在可靠成结的前提下延长打结器的使用寿命。针对D型打结器架体上蜗杆装配部位容易发生断裂的问题,对架体进行了结构改进,在不影响其打结功能的前提下,加强了蜗杆装配面。针对蜗杆轴孔上注油孔部位裂纹扩展的问题,通过剩余强度理论对其进行了裂纹容限的计算,得出裂纹扩展长度达10mm左右时,应对注油孔所在部位进行加固,从而提高其疲劳寿命。针对打结嘴嘴头疲劳磨损、咬合杆易断且更换不易的问题,提出了一种打结嘴的可拆卸设计,并用ansys对其进行了强度校核和ncode疲劳验证。这样可以让用户方便快捷的对发生损坏的打结嘴及时进行更换,以保证打捆机的正常工作,不影响农牧作物的节令收获。针对架体上与清绳片装配的卡槽应力集中,外缘柱体容易断裂的问题,本文提出U型卡槽的抗疲劳设计方案,并通过ansys-ncode联合分析,对比证明该设计能有效提高卡槽的应力疲劳寿命。
【学位授予单位】：内蒙古工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S817.115
【图文】：

打结器

内蒙古工业大学硕士学位论文研究，最早是由割捆机发展而来，早期首先由美国的造，经过不断的改进完善后形成目前的Mecortale(C型器）两个打结系统，2008年德国claas公司研制了一种打于国外打结器的研究已经相当成熟，出于技术保密，前国外使用较多的打结器主要有C型、D型和CD型打，自然脱扣；D型是片式夹绳器，强制脱扣；CD型是

示意图,齿盘,动力输出,路线

动力输入轴和三个动力输出路线，动力输出形式是齿轮的啮合和凸轮机构两种形式带动打结器其他部件运动。驱动齿盘正面有两条错位的齿条，分为外齿条和内齿条，外齿条有7个齿且绕齿盘轴心均匀分布，与装在打结嘴上的不完全齿轮如图2-1所示（黄色）啮合，为打结嘴提供动力输出。内齿条有 7 个变异齿型，与装在蜗杆上的不完全齿轮（蓝色）啮合，为夹绳盘提供夹绳动力。驱动齿盘内部的凸轮则与脱绳杆上的滚轮（红色）接合，为脱绳杆提供脱扣和割绳的动力。整套机构运行时间短，速度快，配合精度高，齿轮运动轨迹十分精密。因此 D 型打结器驱动齿盘的疲劳问题主要包括两个方面：齿条上的轮齿和凸轮的疲劳问题。驱动齿盘实体结构如下图 2-2 所示：图 2-1 齿盘动力输出路线示意图Fig.2-1 A schematic diagram of the power output route of a gear plate

【参考文献】