闭式脱粒滚筒的静动态性能分析

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1、2015年4月农机化研究第4期闭式脱粒滚筒的静动态性能分析吕中界，李屹，尹健，侯迪(贵州大学机械工程学院，贵阳550025)摘要:针对联合收割机中闭式脱粒滚筒有可能在外载荷作用下会发生较大变形和在外激励作用下发生共振的问题，采用SolidWorks软件对闭式脱粒滚筒进行了三维建模，以*．x_t格式导入AnsysWorkbench建立有限元模型，然后对闭式脱粒滚筒进行静动态性能分析(即静态分析和模态分析)。静态分析结果表明，闭式脱粒滚筒的刚度和强度足够，变形均在设计允许范围之内;模态分析得到的闭式脱粒滚筒前6阶固有频率和振型结果表明，在规定的工况范围

2、内，闭式脱粒滚筒在外激励作用下不会产生共振。研究结果为后续样机的设计和改进提供了理论依据。关键词:闭式脱粒滚筒;AnsysWorkbench;静态;模态中图分类号:S225．3;TH122文献标识码:A文章编号:1003－188X(2015)04－0044－04DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2015.04.010Workbench对设计的闭式脱粒滚筒的刚度及模态进行0引言了分析，为后续样机的设计和改进提供理论依据。脱粒滚筒是联合收割机上重要的工作部件，主要1有限元分析模型的建立完成谷物的脱粒，常见有开式脱粒滚筒和闭式脱粒滚筒两种

3、形式。开式脱粒滚筒常用于全喂入联合收割闭式脱粒滚筒主要由滚筒、滚筒轴、弓齿、幅盘及机中，滚筒上的钉齿多采用圆柱形钉齿;闭式脱粒滚轮毂套等组成。弓齿又分为梳整齿、脱粒齿和加强筒常用于半喂入联合收割机中，滚筒上的钉齿多采用齿，均匀分布在滚筒的喂入区、第1脱粒区、第2脱粒弓齿。由于半喂入联合收割机在脱粒过程中能保持区、第4区上。闭式脱粒滚筒的平面展开图如图1所秸秆的完整性，减少脱粒、清选的功率消耗，已广泛应示。本设计中，滚筒直径D=360mm，截锥直径d=用于谷物的收割中。现有研究大多针对于开式脱粒130mm，滚筒长度L=600mm，齿距l=90mm，齿

4、迹距a滚筒，且在结构的校核上主要基于理论上的计算，其=30mm。工作量大且复杂，而计算机辅助设计方法可大大提高脱粒滚筒的设计效率。闭式脱粒滚筒在工作过程中要克服空气阻力、滚筒轴的摩擦力以及外载荷的作用。在外载荷作用下，［1］弓齿可能会产生过大变形或断裂而影响正常脱粒。同时，闭式滚筒在运转过程中要承受外界系统的部分激励，其转速过高就有可能在外激励的作用下发生共振，产生较大的噪音、与凹板筛干涉及疲劳损坏等后果。因此，保证闭式脱粒滚筒结构的刚度和强度、避免脱粒滚筒发生共振，具有重要意义。为了解决上述问题，本文用SolidWorks软件对闭式脱粒滚筒进行建

5、模，利用有限元分析软件Ansys图1闭式脱粒滚筒展开图Fig．1Thedevelopedviewofclosedthreshingcylinder收稿日期:2014－04－11在建模的过程中，为降低网格单元数、缩短仿真基金项目:贵州省科技厅农业攻关项目(黔科合NZ字［2013］3020)作者简介:吕中界(1988－)，男，湖北黄冈人，硕士研究生，(E－mail)计算时间，同时不影响分析结果的准确性，对滚筒轴feng2571@163．com。上的小圆角和小倒角、滚筒轴与轮毂套的键连接、幅通讯作者:李屹(1973－)，女，贵阳人，教授，硕士生导师。盘和

6、滚筒的螺栓连接进行了简化处理。简化后的几·44·2015年4月农机化研究第4期何模型如图2所示。其以*．x_t格式保存并导入原理处理方法(即在弓齿上添加固定约束，在滚筒轴Workbench14．0进行仿真计算。上添加转矩载荷)，从而求出脱粒滚筒在运转工况下的最大变形量。脱粒滚筒的转矩公式为6T=9．55×10×P/n式中P—脱粒滚筒的功率，P=3．5kW;n—脱粒滚筒的转速，n=526r/min。代入相应数据，则有T=63500N·m。通过Workbench仿真计算得到的等效应力云图和图2闭式脱粒滚筒几何模型变形云图，如图3、图4所示。Fig．2T

7、heclosedthreshingcylindergeometricmodel1．1材料的特性闭式脱粒滚筒材料为45钢，材料属性如表1所示。表1材料属性Table1Mmaterialsparameters密度杨氏模量抗拉强度屈服强度材料泊比松－3/GPa/MPa/MPa/g·cm图3应力云图#7．892096003550．2645Fig．3Stresscontours1．2网格的划分网格划分是建立有限元模型的重要环节，网格质量的好坏将影响到计算的结果和分析的准确性。对于脱粒滚筒装配体，进行网格划分之前采用Fromnewpart操作来形成多体部件体，

8、这样零件连接处的单元［2］共享节点可使节点间的传力更加精确。在网格划分时，选择HexDominant单元(即四面体和六面体