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烟秆拔秆破碎机振动特性与刀辊动力学分析
1
作者 杨桃月 张大斌 +2 位作者 舒成松 余朝静 曹阳 《中国农机化学报》 北大核心 2024年第12期9-14,29,共7页
拔秆刀辊作为一体式烟秆拔秆破碎机的关键部件,直接决定烟秆的抓取性能。由于作业环境、土壤特性及烟秆特征参数的差异性,致使样机容易发生共振且难以对拔秆刀辊动力性能和功耗进行准确计算。为解决上述问题,提出利用EDEM数值模拟方法... 拔秆刀辊作为一体式烟秆拔秆破碎机的关键部件,直接决定烟秆的抓取性能。由于作业环境、土壤特性及烟秆特征参数的差异性,致使样机容易发生共振且难以对拔秆刀辊动力性能和功耗进行准确计算。为解决上述问题,提出利用EDEM数值模拟方法计算拔秆刀辊的作业功耗。首先构建拔秆刀辊旋耕刀、拔秆横刀工作阻力的数学模型来分析刀辊的运动轨迹和功耗,再利用EDEM仿真计算刀辊切削烟垄的阻力、扭矩和功耗,最后开展整机振动测试研究,验证样机的振动特性及可靠性。结果表明,EDEM仿真的刀辊切削烟垄平均功耗为3.02 kW,与理论计算值比较其误差为5.63%;整机的振动幅值在83.894 Hz或其倍频处达到峰值,避开激励频率和一阶固有频率区间,样机不会发生共振,具有良好的可靠性。 展开更多
关键词 烟秆拔秆破碎机 拔秆刀辊 动力学 振动特性
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一体式烟秆拔秆粉碎机设计与仿真 被引量：10
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作者 张大斌 余朝静 +4 位作者 舒成松 刘维岗 黄德云 曹阳 张纪利 《农机化研究》 北大核心 2018年第10期75-81,共7页
依据烟秆回收农艺要求,设计了一种一体式烟秆拔秆粉碎机,主要由拔秆刀辊、输送对辊、粉碎机构和液压传动系统4部分组成,可一次性完成烟秆的拔起、输送、清理及粉碎抛送等作业,并对烟秆拔秆粉碎机关键部件进行了设计。采用掘蔸式拔秆刀... 依据烟秆回收农艺要求,设计了一种一体式烟秆拔秆粉碎机,主要由拔秆刀辊、输送对辊、粉碎机构和液压传动系统4部分组成,可一次性完成烟秆的拔起、输送、清理及粉碎抛送等作业,并对烟秆拔秆粉碎机关键部件进行了设计。采用掘蔸式拔秆刀辊结构,确定了拔秆刀辊弯刀参数和弯刀的4n±2最优数列双螺旋线排列,减小了工作阻力,提高了拔秆效率;设计了具有不同齿形状和转速的多级输送对辊,实现了烟秆的抓取、清理和稳定输送;采用液压传动系统设计,简化了传动系统的复杂性,实现了各工作机构的无极调速,为得到拔秆粉碎机的最优工作参数组合及功率分配奠定了基础;最后,对拔秆刀辊进行运动仿真及分析,验证了拔秆刀辊参数设计的合理性。该机适应性较好,能减少烟秆综合利用的预处理环节,促进烟秆的高效综合利用。 展开更多
关键词 烟秆 拔秆粉碎机 一体式 仿真
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烟秆拔秆粉碎机的改进设计与刀辊功耗仿真 被引量：3
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作者 张大斌 舒成松 +3 位作者 余朝静 刘维岗 曹阳 韦建玉 《农机化研究》 北大核心 2020年第3期61-69,共9页
针对自行研制的一体式烟秆拔秆粉碎机田间试验时存在整机振动较大、功耗较高、机组高速行进时对辊传输机构传输不流畅等问题,对该机的拔秆刀辊参数、粉碎机结构、输送机构和传动系统进行了改进设计。首先,确定了最优双螺旋排列下拔秆刀... 针对自行研制的一体式烟秆拔秆粉碎机田间试验时存在整机振动较大、功耗较高、机组高速行进时对辊传输机构传输不流畅等问题,对该机的拔秆刀辊参数、粉碎机结构、输送机构和传动系统进行了改进设计。首先,确定了最优双螺旋排列下拔秆刀辊的弯刀参数为:回转半径R=240mm,正切部弯折半径r=35mm,工作幅宽b=35mm,转速为110r/min。其次,将粉碎机设计为轮盘式结构并居中布置,可一次性完成多根烟秆的粉碎,且消除上一代机具中捶片式粉碎机由于偏心布置造成的振动较大的问题,同时设计了由夹持喂入对辊、链网输送机和喂料口对辊组成的传输机构,可实现多根烟秆的同时传输,输送性能好,并采用机械传动代替原来的液压传动,简化样机结构及操作复杂性。最后,利用EDEM对拔秆刀辊进行切削烟垄的功耗仿真分析,结果表明:刀辊稳定切削烟垄时的作业平均功耗为3.02kW,与通过旋耕机经验公式得到的推导值误差为5.63%,验证了拔秆刀辊设计的合理性。改进设计后的整机结构更紧凑,适应性和作业性能更好。 展开更多
关键词 烟秆拔秆粉碎机 改进设计 功耗 仿真
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一体式烟秆拔秆破碎机工作参数优化与试验 被引量：2
4
作者 张大斌 舒成松 +2 位作者 余朝静 刘维岗 曹阳 《农机化研究》 北大核心 2019年第6期162-168,共7页
针对现有烟秆拔秆设备拔秆效率较低、结构功能单一等问题,研制了一种能实现烟秆拔起、抓取、输送、清理及破碎等作业功能的一体式烟秆拔秆破碎机。为得到该机具的最优工作参数组合,选取了机组行进速度、刀辊转速和对辊转速3个因素进行... 针对现有烟秆拔秆设备拔秆效率较低、结构功能单一等问题,研制了一种能实现烟秆拔起、抓取、输送、清理及破碎等作业功能的一体式烟秆拔秆破碎机。为得到该机具的最优工作参数组合,选取了机组行进速度、刀辊转速和对辊转速3个因素进行单因素试验和Box—Behnken中心组合响应面优化试验,建立漏秆率和破碎粒径合格率为响应指标的数学模型,分析各影响因素对评价指标的响应规律。优化结果表明:机具最优工作参数组合为行走速度0.37m/s、刀辊转速140r/min、对辊转速551r/min,此时烟秆漏秆率为4%,破碎粒径合格率为9 3.8%。该研究结果可为样机拔秆破碎作业时工作参数的选取及机械传动式二代样机的传动比设计提供依据。 展开更多
关键词 一体式烟秆拔秆破碎机 工作参数优化 单因素试验 响应面试验
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烟秆拔除机的设计仿真与试验研究 被引量：2
5
作者 于建军 狄恩仓 +1 位作者 李保谦 魏富德 《农机化研究》 北大核心 2016年第7期192-196,共5页
针对烟田中烟秆的拔除难度大、拔除效率低等问题,采用三维建模软件Solid Works设计了一种新型烟秆拔除机,拔秆装置由一对不同旋向的笼状鼓形旋刀组成,可一次性完成拔秆、除土、平垄及覆盖杂草等作业;同时,利用机械系统动力学分析软件AD... 针对烟田中烟秆的拔除难度大、拔除效率低等问题,采用三维建模软件Solid Works设计了一种新型烟秆拔除机,拔秆装置由一对不同旋向的笼状鼓形旋刀组成,可一次性完成拔秆、除土、平垄及覆盖杂草等作业;同时,利用机械系统动力学分析软件ADAMS对拔秆装置进行运动学仿真。仿真结果表明:机具作业轨迹曲线稳定,1个时间周期内沿X轴方向(机具前进方向)的位移变化量为400.5mm,验证了机具结构设计的合理性,且符合实际作业情况。田间性能试验表明:机具的通过性良好,作业效率为0.42hm2/h,烟秆断蔸率为1 0.2%,附土率为15.6%,效果远远优于人工拔除作业。 展开更多
关键词 烟秆拔除机 旋刀 仿真 ADAMS 田间试验
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烟秆拔秆破碎机机架轻量化设计与动静态特性分析 被引量：6
6
作者 舒成松 张大斌 +2 位作者 张云飞 刘维岗 曹阳 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2019年第6期55-61,67,共8页
研制了一种具有烟秆拔秆、输送和破碎抛送等功能的一体式烟秆拔秆破碎机,其机架是影响整机质量和功率消耗的关键部件之一。为减轻机架质量并分析其振动特性,以机架为研究对象,建立机架有限元模型,进行静应力分析及模态分析。在有限元分... 研制了一种具有烟秆拔秆、输送和破碎抛送等功能的一体式烟秆拔秆破碎机,其机架是影响整机质量和功率消耗的关键部件之一。为减轻机架质量并分析其振动特性,以机架为研究对象,建立机架有限元模型,进行静应力分析及模态分析。在有限元分析基础上,采用拓扑优化和多目标优化的两级优化方案对机架进行轻量化设计,根据优化结果进行机架结构改进、样机加工和开展相应的振动特性验证试验。结果表明:优化后机架最大应力下降34. 22%,质量下降13. 09%;同时,优化后机架功率谱振幅峰值基频为11. 719 Hz,烟秆拔秆破碎机各部件工作时转速的激振频率均低于16. 33 Hz,远低于机架的一阶固有频率27. 591 Hz,机架不会发生共振,轻量化设计后的机架结构具有良好的可靠性。 展开更多
关键词 拔秆破碎机 拓扑优化 多目标优化 振动特性
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一体式烟秆拔秆破碎机振动测试与分析 被引量：4
7
作者 舒成松 张大斌 +2 位作者 张元常 许盛 曹阳 《农机化研究》 北大核心 2019年第9期163-170,共8页
自行研制的一体式烟秆拔秆破碎机存在振动较大、噪音严重、工作质量及可靠性不能令人满意等问题,要解决该问题首先需研究机器系统的振动影响因素。为此,采用DH5925动态信号测试系统对怠速和满油门条件下拖拉机发动机空载、整机空载及田... 自行研制的一体式烟秆拔秆破碎机存在振动较大、噪音严重、工作质量及可靠性不能令人满意等问题,要解决该问题首先需研究机器系统的振动影响因素。为此,采用DH5925动态信号测试系统对怠速和满油门条件下拖拉机发动机空载、整机空载及田间拔秆实载作业的5种工况下该机的8个测点处的振动进行了测试与分析,得到相应的振动时域特性和频谱特性分布规律,以寻找主要因素。试验结果表明:整机在全油门空载工况下由发动机引起的振动频率为153. 23Hz,破碎机、对辊传输结构、拔秆刀辊引起的激振频率分别为48. 34、27. 5、4.88 Hz,且田间拔秆作业时整机各测点的振动幅度达到2. 65、3. 05、2. 42、2. 99、2. 73、2. 5、2. 81、2. 13 m/s2,相比空载下振动幅度明显增大,这表明拖拉机发动机不平衡燃烧力矩及二阶不平衡惯性力、拔秆刀辊、对辊传输机构及破碎机的回转运动是拔秆破碎机振动的主要原因。对振源部件与机架连接处的减振结构优化,可为降低该机振动的整机结构优化和二代样机设计提供依据。 展开更多
关键词 一体式烟秆拔秆破碎机 振动 测试与分析 空载
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烟秆拔秆机刀辊参数优化与试验 被引量：1
8
作者 余朝静 张大斌 +2 位作者 齐永杰 刘祖国 卢泽 《农机化研究》 北大核心 2018年第7期24-30,共7页
针对烟秆拔秆机存在拔秆作业能耗高、工作不稳定、刀辊受力不均等不足,对其核心工作部件刀辊的结构参数和工作参数进行优化与试验研究。首先,对刀辊旋耕刀切土轨迹、沟底不平度、切土节距、拔秆入土深度和旋耕速比进行了理论分析,并结... 针对烟秆拔秆机存在拔秆作业能耗高、工作不稳定、刀辊受力不均等不足,对其核心工作部件刀辊的结构参数和工作参数进行优化与试验研究。首先,对刀辊旋耕刀切土轨迹、沟底不平度、切土节距、拔秆入土深度和旋耕速比进行了理论分析,并结合刀辊拔秆工作原理和拔秆农艺要求,确定了拔秆机刀辊较优参数设计组合为:拔秆机前进速度v_m=0.3 7 m/s,切土节距S=1 0 0 mm,旋耕速比λ=8,刀辊转速n=1 1 0 r/min。其次,对影响刀辊工作质量和功率消耗较大的旋耕刀参数及排列进行了研究,包括旋耕刀侧切刃、正切刃、正切部弯折半径、工作幅宽及刀辊回转半径等,得到适合于反转拔秆的旋耕刀参数为:螺线起点的极径ρ_0=1 6 3 mm,螺线终点的极径ρ_n=2 4 0 mm,螺线终点的极角θ_n=3 1.8°,弯折半径r=3 0 mm,旋耕刀幅宽b=3 0 mm,并提出了旋耕刀在刀辊上的4n±2最优数列双螺旋线排列法。田间作业试验表明:刀辊拔秆作业质量较好,性能稳定,设计合理。 展开更多
关键词 烟秆拔秆机 刀辊参数 优化设计 试验
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烟秆拔秆破碎机机架轻量化设计与随机振动疲劳分析 被引量：1
9
作者 杨桃月 顾苑婷 +2 位作者 舒成松 曹阳 张大斌 《中国农机化学报》 北大核心 2021年第5期100-106,共7页
为优化自行研制的一体式烟秆拔秆破碎机质量及作业功耗,探究随机振动对整机疲劳寿命的影响,采用基于遗传算法的多目标优化、振动试验和基于功率谱密度(PSD)的随机振动疲劳计算等方法对机架进行轻量化设计和疲劳寿命分析。首先通过振动... 为优化自行研制的一体式烟秆拔秆破碎机质量及作业功耗,探究随机振动对整机疲劳寿命的影响,采用基于遗传算法的多目标优化、振动试验和基于功率谱密度(PSD)的随机振动疲劳计算等方法对机架进行轻量化设计和疲劳寿命分析。首先通过振动试验获得典型测点的加速度功率谱密度,再将其作为随机振动载荷添加到有限元中进行随机振动响应分析,最后计算出该载荷机架的疲劳寿命。结果表明,优化后使机架的在保证结构强度的基础上质量减轻19.6%,当随机振动频率为47.814 Hz时,机架的功率密度谱最大响应值为6.66e-7 m~2/Hz,随机振动载荷下烟秆拔秆破碎机的振动疲劳寿命约为3.65年。 展开更多
关键词 烟秆拔秆破碎机 轻量化设计 功率谱密度 振动试验 疲劳寿命
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