4LZ-2.0型谷物联合收割机割台振动分析

摘要

联合收获机是一种大型复杂的农业机械，工作和传动部件多，产生的振动噪声大，工作环境较为恶劣。联合收获机的振动不仅影响联合收获机的收获作业，还造成机械疲劳失效和零部件以及整机的可靠性。其中割台是联合收获机振动最为强烈的工作部件之一。为了探索影响割台振动的主要原因，本文开展了以下工作:基于软件ANSYS对割台框架进行了模态分析，通过实际检测联合收割机在不同工作状态下割台的振动信号，分析发动机、脱粒滚筒、振动筛的振动激励与割台振动响应的相干性，得到了联合收割机主要工作部件对割台振动的影响。通过分析割台振动信号在三个方向的自功率谱密度函数和拨禾轮、搅龙的振动激励与割台振动响应的相干性，并基于软件ADAMS、ANSYS分析了割台框架在割刀激励下的振动响应，得到了割台工作部件对割台振动的影响。具体工作如下:
　　(1)基于软件ANSYS对割台框架进行了模态分析，得到了前十五阶固有频率和振型。分析各振源激励频率和割台模态的对应关系，初步确定各振源对割台振动的影响。割台框架的频率范围在33Hz-90Hz。发动机转速1000r/min-2000r/min。联合收获机工作时发动机与割台固有频率第一阶到十二阶接近，会激励起割台的强烈振动。脱粒滚筒转速在800r/min-1200r/min，远小于割台固有频率，对割台振动影响较小。振动筛转速约在400r/min，对割台振动较小。
　　(2)实际检测仅有发动机工作，发动机、脱粒滚筒、振动筛工作，整机全部工作三种工作状态下联合收获机割台的振动信号，通过分析不同工况下割台振动信号强度的有效值和激励信号与割台振动信号的相干性，得到了联合收割机主要工作部件对割台各方向振动的影响:发动机主要影响割台在前进方向的振动，脱粒滚筒主要影响割台在前进方向和左右方向的振动，振动筛主要影响割台在重力方向和左右方向的振动。
　　(3)分析了割台振动信号在三个方向的自功率谱密度函数，确定了割台振动信号的频域结构。通过分析拨禾轮、搅龙的振动激励与割台振动响应的相干性，得到结论拨禾轮对割台的振动影响较大，搅龙对割台振动的影响较小。基于软件ADAMS、ANSYS分析了割台框架在割刀激励下的振动响应，振幅最大为5.61mm，相比其他因素，割刀对割台的振动影响较小。
　　全文基于仿真分析和试验研究确定了割台振动的主要因素，确定了影响联合收割机割台振动的影响因素包括联合收割机主要工作部件和割台工作部件。联合收割机主要工作部件方面，发动机主要影响割台在前进方向的振动，脱粒滚筒主要影响割台在前进方向和左右方向的振动，振动筛主要影响割台在重力方向和左右方向的振动;割台主要工作部件方面，拨禾轮对割台的振动影响较大，搅龙、割刀对割台振动的影响较小。研究为减少割台的振动和联合收割机的优化提供了一定理论依据，并为多源激励下的振动响应分析方法提供了参考。

目录

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致谢

摘要

插图和附表清单

第一章 绪论

1．1 课题研究背景、目的及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 研究方法与内容

第二章 割台振动分析及测试基本理论

2．1 联合收获机的振动分析

2．2 振动信号采集与分析方法

2．2．1 时域信号预处理和均方值

2．2．2 采样信号的频域处理

2．3 本章小节

第三章 联合收获机割台模态分析

3．1 模态分析简介

3．2 模态分析理论基础

3．3 割台有限元模态分析

3．3．1 有限元建模

3．3．2 有限元模型网格划分

3．3．3 边界条件的确定

3．4 割台框架的模态分析

3．5 割台框架模态分析结果的分析

3．6 本章小结

第四章 割台外部激励对割台振动影响分析

4．1 实验设计安排

4．2 信号采样与分析

4．2．1 只有发动机形态下

4．2．2 发动机和脱粒滚动、振动筛全动的形态下

4．2．3 联合收获机全动的形态下

4．2．4 发动机对割台振动分析

4．2．5 脱粒滚筒对割台振动分析

4．2．6 振动筛对割台振动分析

4．3 本章小结

第五章 割台工作部件对割台振动影响分析

5．1 搅龙振动对割台振动的影响

5．2 拨禾轮对割台的激励响应

5．3 割刀对割台框架的激励响应

5．3．1 谐响应分析简介

5．3．2 摆环机构的动力学仿真

5．3．3 割台框架在割刀往复运动下的激励响应

5．3．4 割台框架在割刀往复运动下谐响应分析

5．4 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

研究成果及论文发表情况

作者和导师简介