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收獲機機架的有限元分析

發表時間:2022-04-05 22:08 閱讀:
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      馬鈴薯種植較深,挖掘時機具阻力大,所以要求其收獲機械能夠承載較大的負荷.機架作為收獲機械最基本、最關鍵的骨架,它的剛度、強度對整機至關重要4U-1400型薯類收獲機為44-58.8KW拖拉機半懸掛的中型薯類收獲機,其機架結構和受力較復雜,用一般力學方法很難做出精確的分析。基于Solidworks Simulation有限元分析法的結構分析和優化技術的廣泛應用,能夠精確分析應力、應變情況,精度較高,可有效縮短產品研制周期,降低開發成本,提高產品的質量和可靠性。本研究采用有限元分析法對該機機架進行靜態載荷分析,對提高設計的合理性、精確性和科學性具有重要意義。
      4U-1400型薯類收獲機主要由挖掘裝置、兩級土薯分離裝置、莖稈分離裝置、裝袋裝置、牽引裝置、機架、液壓提升裝置、傳動系統、站臺及地輪等裝置組成。
      4U-1400型薯類收獲機機架外形尺寸長×寬×高為3833mm×1700mm×1430mm,是由一系列橫縱立梁焊接而成的整體結構,主要采用矩形空心鋼等材料,結構如圖2所示。機架受力大的部位有:(1)前橫梁1,除了承受拖拉機的牽引力外,還承受挖掘鏟垂直方向的作用力,采用80mm×80mm×5mm的矩形空心鋼;(2)橫梁2,主要承受液壓提升裝置施加的壓力,為了保證可靠性,采用80mm×40mm×4mm的矩形空心鋼;(3)縱梁3、縱梁4、縱梁5承受收獲機和物料及輔助操作人員質量和拉力,采用100mm×50mm×5mm的矩形空心鋼。
      將機架和其他各裝置的質量(表1)以及工作時所承受物料和輔助操作人員的質量(表2)轉化為機架承受的載荷,主要分布:a.前橫梁所承受的載荷分別為拖拉機牽引力和挖掘鏟垂直方向的作用力;b.液壓油缸懸掛梁承受液壓提升裝置對其施加的載荷;c.減速器支撐架上承受的載荷主要有鏈傳動引起的有效圓周力、離心力引起的張力、松邊垂度引起的張力幾部分組成;d.下縱梁承受整機自身重力及作業時物料和輔助操作人員附加重力。
      當收獲機作業時,挖掘鏟部分以及整機其他部分對機架前橫梁的扭矩作用是不可忽視的,以機具側向為視角,其垂直受力如圖所示。本研究以前橫梁的中心為支點,計算其所受的扭矩。
      對模型每一次的分析都是一個算例。在此例中,創建一個名為機架的算例。本機架材料采用Q235A矩形空心鋼,用有限元軟件可以分析出它的材料屬性。
      約束處理的目的是為裝配體添加約束,從而使該模型不存在任何剛體運動形式。而此環節很容易產生較大誤差,通常這些誤差來自于過約束模型。本例需要對機架進行約束以免剛體運動的有以下兩處:首先在橫梁處加固定幾何體的約束,也就限制了6個自由度,3個平移自由度和3個轉動自由度。其次,地輪行走裝置除了從動運動支撐機架外,在工作過程中約束了機架的上下和左右運動。


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