联合收获机清选筛箱轻量化设计与试验

作     者：马征 李毕辉 宋志强 刘延彬 潘宇 

作者机构：江苏大学农业工程学院 江苏大学现代农业装备与技术教育部重点实验室 

出 版 物：《农业机械学报》 (Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：0828[工学-农业工程] 08[工学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(52375249、51975256) 江苏高校优势学科建设工程(四期)资助项目(PAPD-2023-87) 

主　　题：清选筛箱 动力学分析 拓扑优化 轻量化设计 

摘      要：清选筛箱通过往复运动对脱粒后的混合物进行筛分，是组成联合收获机的核心部件之一。针对谷物联合收获机清选筛箱存在整体质量偏重、强度富余的问题进行轻量化设计。基于清选筛箱动力学分析，分析清选筛箱在工作状态下的固有频率和结构强度，确定了最大等效应力位置及主要应力分布区域。基于等效静态法将动态响应转化为静态响应，以柔顺度最小为优化目标，以结构强度和质量响应约束条件对清选筛箱侧壁进行拓扑优化。采用尼龙作为轻质材料对抖动板结构进行设计，以拓扑优化结果为基础，提取主要结构特征进行模型重构和动力学分析。结果显示，优化后的清选筛箱的前6阶固有频率变化最大为1.68Hz，最大等效应力由56.59MPa下降至52.46MPa，降幅为7.29%，质量由75kg降至66.85kg，降低了10.86%。在此基础上，利用优化后的清选筛箱搭建了试验台架，开展实际工况下的应变试验和耐久性试验，试验结果验证了优化后的清选筛箱满足实际工作的强度、刚度要求，有效提高了清选筛箱的工作性能。