《微耕機振動機理及動態仿真研究》是依託西南大學，由陳建擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：微耕機振動機理及動態仿真研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：陳建
- 依託單位：西南大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目針對目前廣泛使用的微耕機強烈振動導致操作者勞動強度大，健康受到威脅的現實問題，研究微耕機振動機理及振動控制方法。.基於有限元方法和多體動力學理論，建立發動機、機架、刀輥、變速箱和行走箱的分析模型及微耕機-土壤動力學模型；基於上述模型，對發動機等五者進行模態分析，得到其固有振動特性；利用測試系統測出五者固有振動特性，確定有限元模型的正確性；基於微耕機-土壤動力學模型，研究微耕機耕作過程中五者動態特性的耦合關係及變速箱、行走箱的彎扭振動。建立微耕機-土壤有限元模型，仿真微耕機耕作過程，得出扶手各測點的振動加速度信號；利用測試系統，測出微耕機耕作過程中扶手各測點的振動加速度信號，確定微耕機-土壤有限元模型的正確性；進行模態測試，分析發動機等五者的固有特性與扶手振動加速度的關係，探討扶手強烈振動的原因。.本研究為設計低振動新型微耕機奠定理論基礎，為降低其他小型田間作業機械的振動提供研究方案。
結題摘要
微耕機是目前我國西南丘陵山區主要的、不可或缺的田間耕作機具，也廣泛用於溫室大棚內的土壤耕作。同時，微耕機製造業是我國農業工業的重要組成部分，僅重慶生產的微耕機年銷售量已超過100萬台，產品不僅供應國內，還大量出口。然而，微耕機工作時振動強烈，導致操作者勞動強度大，健康受到嚴重威脅，工作效率降低。本項目研究微耕機的振動機理，旨在探索降低微耕機振動的途徑，並為新一代田間耕作機具的研製奠定理論基礎。 本項目基於ANSYS Workbench建立了微耕機扶手、旋耕刀、變速器的有限元模型，並分別進行了模態分析；採用LMS公司及PCB公司的設備儀器對微耕機扶手及刀輥分別進行了模態測試及分析；採用QLVC-ZSA1振動信號分析儀及壓電式加速度感測器分別測試了在非作業狀態、發動機處於怠速、中速、高速工況時微耕機發動機殼體、扶手的振動信號，並對其進行了時域和頻域分析；對微耕機田間作業時扶手振動信號進行了測試及分析。 本項目基於有限元的研究，得到了微耕機扶手、旋耕刀、變速器的前6階固有頻率和振型；分析表明微耕機扶手及旋耕刀均以以彎曲和扭轉為其主振型；變速器的整體剛度較高，激振頻率不易使其產生共振，變速器整體變形不明顯，對微耕機的振動特性影響較小；微耕機扶手模態測試表明有限元模態分析的結果比較理想，建立的扶手有限元模型能滿足分析要求；微耕機刀輥模態測試為刀輥有限元模型的進一步完善奠定了基礎；在非作業狀態、發動機處於怠速、中速、高速工況時微耕機發動機殼體、扶手的振動信號時域分析表明，隨著發動機轉速升高，振動加速度逐漸增大，發動機殼體處的振動會隨著發動機轉速的提高而增大，扶手在怠速時的振動加速度值最大；頻域分析表明，在中速和高速時扶手的最大能量頻率集中在21Hz和27Hz，而怠速時振動頻率集中在331～679Hz，這說明發動機空轉時，在怠速情況下扶手處已變為高頻振動，所以需對扶手的結構、材料、長度進行最佳化。在作業狀態下，微耕機扶手處表現出強烈的前後方向振動。頻域分析表明，35Hz的低階頻率是其主要原因。
