山地果園軌道運輸機牽引卷筒結(jié)構(gòu)動態(tài)特性分析與試驗研究.pdf

1、隨著我國果園管理機械化水平的不斷發(fā)展和提高，山地果園軌道運輸機已成為果園省力化機械的重要發(fā)展方向之一。牽引卷筒是運輸機驅(qū)動裝置中鋼絲繩載荷的直接作用對象，在運行過程中，由于軌道多彎道、變坡度、變輪軌摩擦阻力等因素導(dǎo)致鋼絲繩張力變化復(fù)雜，使得牽引卷筒承受著復(fù)雜的變載荷作用，在系統(tǒng)其他激振力的共同作用下會導(dǎo)致牽引卷筒的振動和噪聲問題，對牽引卷筒結(jié)構(gòu)及驅(qū)動裝置其他部件的壽命以及果農(nóng)身心健康產(chǎn)生很大影響，甚至在運輸果品和農(nóng)資時引發(fā)嚴(yán)重事故。因此

2、，本文對山地果園軌道運輸機牽引卷筒結(jié)構(gòu)動態(tài)特性進行研究，為牽引卷筒結(jié)構(gòu)動態(tài)特性設(shè)計和優(yōu)化提供依據(jù)，具有重要的現(xiàn)實意義，且目前在國內(nèi)外尚無類似研究。
　　本文以江西省贛州市某果園應(yīng)用示范基地的果園軌道運輸機驅(qū)動裝置為研究對象，對驅(qū)動裝置中牽引卷筒的結(jié)構(gòu)動態(tài)特性進行了分析和試驗研究。本文研究的主要內(nèi)容和結(jié)論有：
　?。?）采用理論模態(tài)分析方法對牽引卷筒進行有限元模態(tài)分析，利用CAD軟件Pro/engineer建立牽引卷筒的幾何模

3、型，導(dǎo)入有限元分析平臺ANSYS Workbench中建立牽引卷筒在自由邊界條件下的有限元分析模型，通過模態(tài)分析計算得到了牽引卷筒的前20階模態(tài)固有頻率和固有振型，確定了牽引卷筒結(jié)構(gòu)的固有動態(tài)特性，同時為分析結(jié)構(gòu)參數(shù)對卷筒結(jié)構(gòu)動態(tài)特性的影響做好準(zhǔn)備；
　?。?）建立了無繩槽卷筒以及不同壁厚、不同長度參數(shù)下的牽引卷筒有限元模型，對比分析了有、無繩槽結(jié)構(gòu)以及不同壁厚、不同長度的牽引卷筒自由模態(tài)特性，研究了繩槽結(jié)構(gòu)以及壁厚、長度等結(jié)構(gòu)參

4、數(shù)對卷筒動態(tài)特性的影響，為牽引卷筒結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化提供理論依據(jù)；
　　（3）對實際支撐條件下的運輸機牽引卷筒進行了模態(tài)測試試驗與參數(shù)識別，實驗采用多點激勵單點響應(yīng)的錘擊法模態(tài)測試方法，完成測點布置，三軸加速度傳感器安裝，測試參數(shù)設(shè)置，試驗設(shè)置驗證，數(shù)據(jù)采集及模態(tài)參數(shù)識別等步驟后，得到牽引卷筒的10階固有頻率和固有振型等模態(tài)參數(shù)，反映了實際支撐條件下的牽引卷筒結(jié)構(gòu)動態(tài)特性，為牽引卷筒結(jié)構(gòu)動態(tài)特性評估和壽命預(yù)測提供依據(jù)；
　　（4

5、）進行了運輸機牽引卷筒振動測試試驗，在卷筒主軸支撐板上設(shè)立測點，采集牽引卷筒空載運行時的振動時域信號，并通過FFT變換得到頻域信號，經(jīng)過時域和頻域信號分析，明確了牽引卷筒主要振動方向和主要振動峰值頻率范圍等信息。結(jié)果表明牽引卷筒主要存在軸向方向的振動，且振動峰值主要集中在頻率1000 Hz以內(nèi)，運輸機牽引卷筒驅(qū)動系統(tǒng)的工作頻率僅與前三階模態(tài)固有頻率較為接近，因此可重點改善牽引卷筒前三階結(jié)構(gòu)動態(tài)特性。
　　綜上所述，本文的研究成果可