割台振动特性与仿真分析

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联合收割机在现代农业中已经逐渐替代人工成为农作物收获的主要工具,其性能的好坏关系到田间作业的效率。由于工作环境的复杂性与不确定性,使得联合收割机在使用过程中不可避免地会产生振动,进而影响工作效率,甚至导致机器故障而无法正常工作。割台作为收割机工作的关键部件,也是受振动影响较为严重的部件,它的结构振动关系到整机作业性能。因此开展联合收割机割台振动分析研究是现代智能农机中的一个至关重要的课题。  本文以实验室现有的星光稻麦油联合收割机割台为对象,从试验分析、有限元分析以及仿真分析三方面着手展开研究。  在振动试验方面,振动试验通过CoCo-80动态信号分析仪采集了割台在三种工况下测点的振动加速度信号进行分析。通过对测点加速度的分析表明,在收割机工作的过程中,割台的振动主要以水平方向的振动为主,其中链耙式输送器是受振动比较严重的地方,而且割刀传动系统是引起割台振动的主要原因。在频率分析中得出存在有19Hz、23Hz、29Hz的激励频率对割台的振动的影响比较大,这些激励频率主要是由发动机的一级惯性力以及二级惯性力所引起的。  在有限元分析方面,由SolidWorks完成割台架三维模型的创建,并将模型以导入ANSYS Workbench中,通过设置材料、划分网格以及施加载荷与约束后分析了割台架的结构振动力学性能。在静力学分析中发现割台架受应力最大的部位在链耙式输送器的入口处,其中应力的最大值为33.176MPa。在模态分析中得到了割台架振动的前6阶模态,其模态频率分别为18.679Hz、38.564Hz、49.016Hz、79.4Hz、80.272HZ、96.804HZ。结果表明:割台在受振动时容易产生变形的部位是割台架的两侧壁以及割台架进口处的底板。结合振动试验对比发现:对割台振动影响较大的激励频率几乎都出现在割台架的模态频率附近。  在仿真分析方面,创建了割台的刚柔耦合模型,然后通过刚柔耦合模型来模拟振动试验。测得了与振动试验中相对应的点的振动加速度。其中仿真中测点3、8以水平方向的振动为主,测点4和7却以前后方向的振动为主,而在割台振动试验中测点3、4、7和8在所有的试验工况中都是以水平方向的振动为主,仿真与试验的对比中存在着一定的差异,而且在某些测点这种差异比较明显。主要原因是模型中对于发动机的影响、其他各传动系统的影响以及构件之间摩擦的影响处理还不够恰当,导致模型不够精准,结果存在偏差。
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