红枣去核机传动系统中主轴的有限元分析

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1、2015年10月农机化研究第10期红枣去核机传动系统中主轴的有限元分析杨一，周靖博，张淑娟(山西农业大学工学院，山西太谷030801)摘要:针对自行设计的红枣去核机传动系统中的主轴进行有限元静态分析和模态分析;利用UG软件完成红枣去核机传动系统中主轴三维模型设计和有限元模型建立。对主轴进行满载工况下的静力学分析表明:主轴所受的力矩从大到小依次为驱动力矩、去核系统阻力矩、拨盘阻力矩、螺旋输送器阻力矩，最大等效应力、应变均发生在安装驱动链轮的键槽处，主轴所受到的最大等效应力为110．53MPa＜［τ］=293．3MPa，最大等效应变为0．00

2、054988，可知主轴材料与结构设计均能满足去核机工作要求;对主轴进行模态分析可知，传动主轴前6阶模态固有频率为1939．9～5131．1Hz。振型图表明:随着固有频率的增加，主轴的振动破坏区域逐渐由拨盘键槽所在轴阶向两端移动，当固有频率为4189．4Hz时，破坏最严重，总变形量达到957．82mm;主轴发生共振的最低临界转速为116394r/min，而去核机传动主轴的转速范围为15～60r/min，可知主轴在工作过程中是安全的。该研究为红枣去核机传动系统及整机结构、性能改进及优化提供了理论依据。关键词:红枣去核机;主轴;ANSYS;静态

3、分析;模态分析中图分类号:S226．9文献标识码:A文章编号:1003－188X(2015)10－0019－05DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2015.10.004了滚筒轴的应力和变形分布规律，对该轴的生产制造0引言［6］有一定的参考价值。黄炎等利用ANSYS软件对前红枣去核机是完成红枣去核的机械。主轴是红置式双圆盘割草机的主轴进行有限元静态分析和动枣去核机传动系统中的主要承载部件，在工作过程中态分析，提高了分析的精度，缩短了计算时间，为设计所受的外力主要有驱动力矩、阻力矩、主轴自身重力、改进提供了理论依据。零部件的重

4、力及轴承的支持力，其性能对红枣去核机本文针对自行设计的红枣去核机传动系统中的整机使用可靠性、安全性等有着重要的影响［1］。主轴进行有限元静态分析和模态分析，利用UG软件ANSYS软件是一款大型通用有限元分析软件。完成红枣去核机传动系统中主轴的三维模型设计及ANSYSWorkbench的程序模块主要有基于ANSYS求主轴有限元模型的建立;对主轴进行满载静止工况下解器进行结构分析与热分析的Mechanical模块;经典的结构静力学分析，对主轴材料与结构设计进行验ANSYS环境MechanicalAPDL模块;完成模型的创建证;通过进行模态分析

5、得出主轴的固有频率和振型，与修改的DesignModeler模块;定义材料特性的Engi-分析传动主轴在工作过程中的安全性，为红枣去核机neeringApplication模块;优化设计的DesignExplora-传动系统及整机结构、性能改进及优化提供理论依［2－3］［4］据。tion模块等。朱洪等采用ANSYS软件对采棉机中间轴进行有限元静态分析方法，通过分析正常工1主轴的设计与受力分析作状况下的应力云图和位移云图，表明其应力大小和1．1主轴的设计分布情况，对采棉头中间轴的设计和校核有重要指导［5］在去核机传动系统中，主轴主要实现上料

6、系统、意义。严帅等利用有限元分析软件对脱粒滚筒轴去核系统及排枣核螺旋输送器的动力传递。如图1进行有限元静力分析，得到了轴的应力和应变图，掌所示，主轴两端的链轮传动螺旋输送器，拨盘传动槽握轮轴，拨盘右侧的链轮传动曲轴机构;动力从拨盘左收稿日期:2014－12－01基金项目:国家自然科学基金项目(31271973);山西省自然科学基金侧的链轮输入，所有部件与主轴间通过平键连接。材项目(2012011030－3)料采用45钢，调质处理，抗拉强度极限640MPa，主轴作者简介:杨一(1989－)，男，北京人，硕士研究生，(E－mail)［7］的扭

7、转强度为τ=0．55σ=352MPa。xingyi_11@163．com。1．2主轴的受力分析通讯作者:张淑娟(1963－)，女，山西襄汾人，教授，博士生导师，(E－mail)zsujuan@263．net。工作过程中，主轴所受到的外力主要有驱动力·19·2015年10月农机化研究第10期矩、阻力矩、主轴自身重力、零件重力及轴承支持2主轴的仿真分析［1］力。主轴上各零件质量(见表1)均较小，因此认为在竖直方向上主轴及零件所受重力与轴承支持力平2．1主轴的结构静力学分析衡，主要考虑主轴在转矩作用下的扭转变形。在去核机工作过程中，槽轮通过拨盘

8、与去核装置通过链轮对主轴的阻力矩都是间断性的，螺旋输送器通过链轮对主轴的阻力矩与主轴所受到的驱动力矩都随着工作过程变化。考虑工作状态下主轴转速较低，故忽略惯性力，以去核机满载同时受到所有载荷的