带式同步机构中传动滚筒的有限元分析

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1、2015年6月农机化研究第6期带式同步机构中传动滚筒的有限元分析11121，2代毛毛，孟祥营，倪明航，廖结安，王伟(1．塔里木大学机械电气化工程学院，新疆阿拉尔843300;2．新疆维吾尔自治区普通高等学校现代农业工程重点实验室，新疆阿拉尔843300)摘要:通过对移栽机中带式同步机构中的传动滚筒进行结构分析，将Pro/E中建立的传动滚筒三维实体模型导入有限元分析软件ANSYSAPDL中，建立有限元模型，并施加约束与载荷，进行有限元数值分析，得出传动滚筒的综合应力分布和位移分布，从而掌握传动滚筒在工作过程中的受力和变形情况。同时，与实际的参数要求进行校核与对比，确定危险区域和结构设计缺

2、陷，为后续传动滚筒的设计和优化提供科学依据。关键词:移栽机;传动滚筒;三维实体模型;ANSYSAPDL中图分类号:S223．99文献标识码:A文章编号:1003－188X(2015)06－0029－04DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2015.06.0060引言1带式同步机构和传动滚筒的结构随着南疆地区林果业经济的快速发展，增加林果带式同步机构由两对绕有皮带且竖直放置的传树种植面积成为亟待解决的问题之一。传统的林果动滚筒和辅助张紧构件构成，其主要作用是在移栽过树种植模式基本上是密植、选苗、移栽、嫁接等，种植程中对树苗进行夹持及通过齿轮和链条传动机构与周期长，劳动强度大

3、，耗费人力多，很难适应规模化的移栽机地轮的同步，保持树苗与地面的同步，为后续林果产业发展。以南疆代表作物红枣的种植为例，传的栽植、覆土和压实做准备。其工作的示意图如图1［1］统的种植模式为1年播种、2年嫁接、3年成园。其所示。中，仅播种环节采用机械化直播，但发芽率仅有80%，后期的嫁接和选苗过程需要大量人力和周期。因此，将先进移栽装备与林果树的种植农艺结合从而研制出果树类移栽机成为解决此问题的一个很好的方法。本文涉及的传动滚筒是果树类移栽机中带式同步传动机构中的关键部件之一。目前，国内传动滚筒的设计方法主要是利用经验公式法、类比法和许用应1．传动滚筒2皮带3张紧轮力法［2］。这些方法往

4、往是按照经验公式，并采用较大图1同步机构示意图Fig．1Synchronousmechanismschematicdiagram的安全系数来保证滚筒的安全性，设计出来的滚筒尺图1中，两对传动滚筒按照滚轴与竖直面平行的寸较大，质量较重，并未对容易发生缺陷的部位采取方向放置，两皮带之间的间隙可通过果树苗。工作有效的预防措施，盲目性较大，缺乏科学的分析。为时，两个皮带按照图示方向与移栽机地轮等线速度运此，将有限元分析和三维模型的建立结合起来，对带动，此时皮带依靠摩擦力带动树苗朝着与移栽机相反式同步机构中的传动滚筒进行有限元分析，能够设计向运动，即树苗此时与地面保持相对静止，完成种植、出尺寸较

5、小、质量较轻、安全性很好的滚筒，旨在对滚覆土和压实工作。筒的改进和优化提供科学的理论依据，对滚筒以及移本文采用的是外驱动的光面滚筒、辐板和轴焊接栽机械的设计和优化具有重要意义。结构，结构示意图如图2所示。传动滚筒的基本参数收稿日期:2014－06－11为:滚筒直径D=240mm，筒皮厚度t=5mm，滚筒宽基金项目:“十二五”国家科技支撑计划项目(2011BAD48B04);新疆生度L=320mm，皮带宽度B=300mm，带速v=1．1m/s，产建设兵团科技支疆项目(2009ZJ19)包角α=180°，摩擦因数μ=0．3。作者简介:代毛毛(1989－)，男，河南新郑人，硕士研究生，(E－

6、mail)daimaomao0407@163．com。2三维模型的建立通讯作者:王伟(1979－)，男，沈阳人，副教授，硕士研究生导师，(E－mail)syww77@163．com。利用Pro/E三维软件建立实体模型，建模过程·29·2015年6月农机化研究第6期［3］中，将通过焊缝连结起来的零件视为连续的整体，3．2定义材料属性同时省略轴承模型以减少计算时间，将其对滚筒轴的各零部件材料属性和力学性能如表1所示。约束施加在有限元模型中。三维模型在建立过程中表1材料属性与力学性能表Table1Materialpropertiesandthemechanicalpropertiestabl

7、e进行了以下简化:1)将包胶和筒体视为整体，将其质量加在滚筒质弹性模量密度许用应力名称材料泊松比/MPa－3/MPa量中;/kg·mm2)将焊接的2个零件视为1个;50．307．85e－665筒皮Q235A2．06e3)忽略次要构件，如轴承座、预紧螺栓、螺钉及键50．287．85e－688滚轴钢451．93e槽等;4)忽略部分轴肩，将其视为等直径轴;表中，滚轴的45钢经调质处理。5)忽略倒角、圆角螺孔的影响，将其等效到实体因为滚筒由多种零部件装