高地隙喷杆喷雾机底盘可靠性试验

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1、2014年10月农业机械学报第45卷第10期doi:10．6041/j．issn．1000-1298．2014．10．012*高地隙喷杆喷雾机底盘可靠性试验杨方飞韩小进段垚奇田永卫闫楚良(北京飞机强度研究所，北京100083)摘要:对高地隙喷杆喷雾机底盘结构可靠性进行了有限元仿真和实测试验，计算了底盘结构薄弱部位的积累损伤。基于ANSYS有限元软件分析底盘结构的应力分布并确定结构薄弱部位。对喷雾机底盘进行载荷谱实测试验，绘制了结构测试部位在典型使用工况下的载荷-时间历程。利用有限元软件计算结果，建立测试部位和薄弱部位载荷之间的关系

2、方程。结合实测数据得到底盘薄弱部位的载荷-时间历程，采用雨流法进行数据统计处理，基于Miner线性损伤法则计算各个典型工况下底盘薄弱部位的积累损伤，根据喷雾机工作实际使用情况对典型工况下的损伤加权平均，得到底盘结构的实际使用寿命。关键词:喷雾机底盘有限元载荷谱可靠性损伤中图分类号:S126;TB115文献标识码:A文章编号:1000-1298(2014)10-0073-05周期。引言1高地隙喷杆喷雾机底盘应力分布底盘是自走式喷雾机最主要的承力和传力部件，其可靠性的高低直接影响着整机的质量和使用对高地隙喷杆喷雾机底盘进行有限元仿真，

3、可［1］安全。对农机底盘结构危险部位和积累损伤进分析结构的受力情况，得出结构的应力集中部位，从［2－3］行研究，具有重要的理论意义和工程价值。在而有效地预判结构薄弱部位，既为喷雾机的底盘测底盘结构的失效形式中，应力集中区域局部的疲劳试应变计布置方案提供参考，又可以在喷雾机实际破坏是主要失效形式之一。自走式喷雾机在田间作作业过程中对这些部位进行重点检查，防止结构发业时，工作环境恶劣，在作业过程中底盘承受的载荷生破坏。［4］十分复杂。目前对底盘结构分析大多采用有限喷雾机底盘结构如图1所示。为了提高有限元［5－8］元软件进行力学计算，无

4、法准确仿真底盘结构计算效率，降低计算机负荷，将支腿与底盘车架分在实际使用情况下复杂的受载形式。要合理地对底开，对二者分别进行受力分析，利用ANSYS软件计盘结构的疲劳可靠性进行评定，必须对结构整体的算结构受力分布情况和结构薄弱部位。结构材料为［9－10］载荷-时间历程进行实测和统计处理，从而进行35号钢，采用八节点六面体单元对支腿和底盘车架损伤计算，实现寿命估算。通过试验手段进行载荷进行有限元分析。谱实测可能会遇到无法确定应力集中部位，或者薄1.1驱动轮支腿有限元分析弱部位在结构内部无法直接布置测试仪器等问题。对计算模型进行简化，

5、将机轮、轮轴以及液压驱本文以高地隙喷杆喷雾机为研究对象，采用有动装置等非主要承力结构去除，仅对驱动轮支腿结限元分析与载荷谱实测试验相结合的方法，对喷杆构进行分析。底盘支腿与车架材料相同，假设结构喷雾机薄弱部位的寿命进行预测。通过有限元软件满足胡克定律，变形均在线弹性范围内，对支腿结构确定结构薄弱部位，采用虚拟标定技术建立实测部进行有限元静力分析。位和薄弱部位载荷之间的关系方程，结合实测部位将支腿与底盘车架结合处固支约束，在支腿底的实测数据得到薄弱部位的载荷-时间历程。将数面分别施加纵向、侧向和垂向3个方向的单向载荷据进行统计处理和

6、损伤折算，最终得出典型使用情1000N，共计3个工况作为标定工况(记为工况1～况下高地隙喷杆喷雾机实际使用时的损伤积累情3)。分别计算支腿结构在各种载荷工况下的应变。况。根据分析结果，给出喷雾机的使用建议和检修根据结构受力情况，对结构底面施加三向载荷收稿日期:2013-11-15修回日期:2014-01-14*“十二五”国家科支撑计划资助项目(2011BAD20B01)作者简介:杨方飞，研究员，主要从事农业机械数字化设计与仿真研究，E-mail:Kingyff@163．com74农业机械学报2014年支撑点，结合部位应力较大。此外

7、，药箱满载时，药箱托架与底盘左、右纵梁结合处的应变较大，特别是纵梁中部上、下表面的弯曲载荷较大，为底盘车架结构的薄弱部位。考虑到喷杆打开后的自重以及弯曲载荷，纵梁后端与后梁结合部位也承受较大的载荷。计算结果与实际情况相符。图1高地隙喷雾机底盘模型Fig．1Modelofhighclearancesprayerchassis1．驾驶室2．车架前梁和后梁3．喷杆4．左前支腿5．左后支腿6．机轮轮轴(记为工况4)，分析结构应变分布。由图2的计算结果可以看出，在三向载荷的作用下，结构的应力集中部位主要分布在机轮支腿与车架结合部位。因此需重

8、点关注该处的结构安全性。图3喷雾机底盘车架应变分布结果Fig．3Straindistributionofsprayerchassisframe综上所述，通过有限元计算，得出底盘结构的受载分布情况以及结构的关键薄弱部位，与用户反馈的实际情况相符，为喷