随着我国果园管理机械化水平的不断发展和提高,山地果园轨道运输机已成为果园省力化机械的重要发展方向之一。牵引卷筒是运输机驱动装置中钢丝绳载荷的直接作用对象,在运行过程中,由于轨道多弯道、变坡度、变轮轨摩擦阻力等因素导致钢丝绳张力变化复杂,使得牵引卷筒承受着复杂的变载荷作用,在系统其他激振力的共同作用下会导致牵引卷筒的振动和噪声问题,对牵引卷筒结构及驱动装置其他部件的寿命以及果农身心健康产生很大影响,甚至在运输果品和农资时引发严重事故。因此,本文对山地果园轨道运输机牵引卷筒结构动态特性进行研究,为牵引卷筒结构动态特性设计和优化提供依据,具有重要的现实意义,且目前在国内外尚无类似研究。本文以江西省赣州市某果园应用示范基地的果园轨道运输机驱动装置为研究对象,对驱动装置中牵引卷筒的结构动态特性进行了分析和试验研究。本文研究的主要内容和结论有:(1)采用理论模态分析方法对牵引卷筒进行有限元模态分析,利用CAD软件Pro/engineer建立牵引卷筒的几何模型,导入有限元分析平台ANSYS Workbench中建立牵引卷筒在自由边界条件下的有限元分析模型,通过模态分析计算得到了牵引卷筒的前20阶模态固有频率和固有振型,确定了牵引卷筒结构的固有动态特性,同时为分析结构参数对卷筒结构动态特性的影响做好准备;(2)建立了无绳槽卷筒以及不同壁厚、不同长度参数下的牵引卷筒有限元模型,对比分析了有、无绳槽结构以及不同壁厚、不同长度的牵引卷筒自由模态特性,研究了绳槽结构以及壁厚、长度等结构参数对卷筒动态特性的影响,为牵引卷筒结构设计与优化提供理论依据;(3)对实际支撑条件下的运输机牵引卷筒进行了模态测试试验与参数识别,实验采用多点激励单点响应的锤击法模态测试方法,完成测点布置,三轴加速度传感器安装,测试参数设置,试验设置验证,数据采集及模态参数识别等步骤后,得到牵引卷筒的10阶固有频率和固有振型等模态参数,反映了实际支撑条件下的牵引卷筒结构动态特性,为牵引卷筒结构动态特性评估和寿命预测提供依据;(4)进行了运输机牵引卷筒振动测试试验,在卷筒主轴支撑板上设立测点,采集牵引卷筒空载运行时的振动时域信号,并通过FFT变换得到频域信号,经过时域和频域信号分析,明确了牵引卷筒主要振动方向和主要振动峰值频率范围等信息。结果表明牵引卷筒主要存在轴向方向的振动,且振动峰值主要集中在频率1000 Hz以内,运输机牵引卷筒驱动系统的工作频率仅与前三阶模态固有频率较为接近,因此可重点改善牵引卷筒前三阶结构动态特性。综上所述,本文的研究成果可为山地果园轨道运输机牵引卷筒结构动态特性设计、评估与优化,以及寿命预测提供理论依据,并为其他卷筒结构的设计方法提供参考。