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机械设计与制造 2021年第8期366卷 70-74页

作者：冀振刘志刚余剑南裴承慧内蒙古工业大学机械学院内蒙古呼和浩特010051

针对现有的平茬机不适应沙生灌木的平茬复壮、留茬且仿形能力差等问题,提出在灌木平茬机上设计一种新型仿形机构—四连杆仿形机构。研究现存的平行四连杆仿形机构工作原理及受力情况,确定了仿形机构的牵引角、上下仿形角、连杆间距及长... 详细信息

针对现有的平茬机不适应沙生灌木的平茬复壮、留茬且仿形能力差等问题,提出在灌木平茬机上设计一种新型仿形机构—四连杆仿形机构。研究现存的平行四连杆仿形机构工作原理及受力情况,确定了仿形机构的牵引角、上下仿形角、连杆间距及长度、上下仿形量;应用ADAMS对平行四连杆机构的虚拟样机模型进行运动仿真分析,分析出该机构平茬高度均值为34.277mm;对平行四连杆机构进行优化设计,得出了非平行四连杆机构具有更好的仿形效果其平茬高度为31.705mm;开展平整地区的平茬切割试验,两种机构均能很好的完成平茬复壮的工作;将杆长、切割速度、行进速度、入切角考虑在内于沙丘地带对两种机构展开正交试验,验证出方案A2B1C2D2—非平行四连杆机构试验效果最好。

关键词：平茬机仿形机构 ADAMS 切割试验正交试验

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沙生灌木圆盘锯切试验台的设计与试验研究

沙生灌木圆盘锯切试验台的设计与试验研究

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作者：马中祥内蒙古工业大学

学位级别：硕士

沙生灌木是我国西北地区防风固沙、治理沙化的主要植物,根据其生物特性,平茬是抚育管理的主要措施和关键环节。沙生灌木锯切表面质量,不仅影响翌年萌芽率而且反映平茬机械性能。针对沙生灌木平茬过程中因工作参数的不合理而造成的锯切... 详细信息

沙生灌木是我国西北地区防风固沙、治理沙化的主要植物,根据其生物特性,平茬是抚育管理的主要措施和关键环节。沙生灌木锯切表面质量,不仅影响翌年萌芽率而且反映平茬机械性能。针对沙生灌木平茬过程中因工作参数的不合理而造成的锯切表面质量差、圆锯片磨损严重、锯切机械不安全以及高能耗等问题,利用沙生灌木典型品种沙柳为研究对象,在试验的基础上,对现阶段所面临的问题以及解决方法进行探讨,最大限度的提高平茬质量和工作效率,为沙生灌木平茬机械的设计以及锯切工作参数的选择提供参考依据,进而对沙生灌木平茬机械的研究起到积极促进作用。基于复合材料力学理论,参照相关文献,对沙柳材进行力学特性试验,获得沙柳材力学参数。试验结果为沙柳材锯切模拟仿真、锯切试验台的研制以及设计高效低功耗的沙生灌木平茬机械奠定了理论基础。根据沙生灌木锯切试验设计要求,采用模块化设计方法,利用UGNX软件设计了三种试验台方案,通过对比分析,确定最终设计方案和工作过程。采用有限元软件Abaqus,通过单因素试验对沙柳材进行锯切分析,分析结果为室内锯切试验以及试验台关键零部件有限元分析提供了参数依据。运用有限元软件ANSYS Workbench校核锯切主轴强度,并对圆锯片进行模态分析。结果表明锯切主轴和圆锯片均满足要求。通过对沙柳锯切表面进行研究,构建沙生灌木锯切表面质量综合量化评分值Q的计算函数。运用计算机视觉原理和数字图像处理技术,建立由密闭暗室、光学照明系统、工业相机、Matlab语言程序等组成的沙生灌木锯切表面质量评价系统。运用自主研制的圆盘锯切试验台,结合自主设计的锯切表面质量评价系统,选用大型灌木平茬机具通常采用的外径φ400mm,内径φ30mm的锰钢圆锯片,对直径φ40mm的沙柳进行试验。试验基于Box-Behnken中心组合方法,利用Design expert软件以锯切转速、进给速度、锯片齿数为影响因素,以锯切功率及锯切表面质量评分值为目标函数,建立多元数学回归模型。结果表明:锯切功率影响显著顺序依次为锯切转速、进给速度、锯片齿数;锯切表面质量评分值显著顺序依次为进给速度、锯切转速、锯片齿数;最优工作参数组合为锯切转速1605rpm、进给速度10.4mm/s、齿数100T,通过对优化后的数学模型和结果进行验证,得相对误差小于5%,模型可靠性较高。

关键词：沙生灌木锯切试验台表面质量评价试验

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沙柳平茬圆锯片的磨损机理研究及参数优化

沙柳平茬圆锯片的磨损机理研究及参数优化

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作者：段明泽内蒙古工业大学

学位级别：硕士

圆锯片是灌木平茬机的关键部件之一,锯片的耐磨性直接影响着锯片的使用寿命,关系着机器的平茬效率。锯片的磨损关系着锯齿的锋利程度和茬口质量的好坏,是影响茬口翌年蘖萌率的重要因素,所以提升锯片的耐磨性能,减少锯片在平茬过程中的... 详细信息

圆锯片是灌木平茬机的关键部件之一,锯片的耐磨性直接影响着锯片的使用寿命,关系着机器的平茬效率。锯片的磨损关系着锯齿的锋利程度和茬口质量的好坏,是影响茬口翌年蘖萌率的重要因素,所以提升锯片的耐磨性能,减少锯片在平茬过程中的磨损消耗是提高机器平茬效率和平茬效果的关键。针对沙柳平茬过程中遇到的锯片易磨损,工作寿命短的问题,本文以现有灌木平茬机切割器为基础,以65Mn整体式圆锯片为研究对象,运用试验和数值模拟技术相结合的方法,对沙柳平茬工作中65Mn整体式圆锯片的磨损机理、磨损理论计算模型、磨损仿真模型和锯片结构参数优化等方面进行了以下研究:通过了解锯片工作原理,分析了锯片在平茬过程中可能产生的磨损机理。对锯齿磨损区域进行了显微观测试验,明确了锯片主要磨损机理为磨粒磨损,确定了Archard磨粒磨损模型为锯片磨损理论模型。进行了磨损系数测定试验,测得锯片磨损理论模型中磨损系数K为1.4×10,建立了沙柳平茬圆锯片的磨损理论计算模型。为获取65Mn锯片与沙柳之间静态和动态摩擦系数,进行了试环-试块滑动摩擦试验,得到了载荷不变时,其动态摩擦系数会随着相对滑动速度的增大而增大的变化规律;在相对滑动速度不变时,其动态摩擦系数会随着载荷的增大而增大的变化规律。获取了平茬工作条件下,锯片与沙柳间的静态摩擦系数μ为0.6,动态摩擦系数μ为0.5。使用LS-Pre Post软件建立了直背齿锯片平茬过程的显示动力学仿真模型,并在此基础上建立了该锯片的磨损仿真模型,利用该模型分析了直背齿锯片在平茬过程中的锯切力、应力和磨损量等因素的变化过程,揭示了锯片的磨损规律。对该模型进行了锯切力、锯切效果和最大磨损量的验证试验,证明了仿真模型的有效性。本文对折背齿锯片进行了磨损仿真分析,发现折背齿形相较于直背齿形具有更好的耐磨性能和结构优势,更适宜作为沙柳平茬锯片。通过对折背齿锯片的齿数、齿厚、前角和楔角进行单因素仿真试验,分析了各因素对锯片磨损量的影响规律,获得了使锯片产生较小磨损量的结构参数优选范围。通过对折背齿锯片齿数、齿厚、前角和楔角进行正交仿真试验,得到了各试验因素在优选范围内对锯片最大磨损量造成影响的主次顺序为齿数>齿厚>前角>楔角。得到了使折背齿锯片在锯切过程中具有更好耐磨性能的锯片结构参数方案,即锯片齿数为100齿,锯片厚度2 mm,锯片前角22.5°,锯片楔角45°的参数组合,对该方案进行了仿真试验验证,证明了该方案的有效性。本文对锯片磨损行为的研究方法和对锯片结构参数进行优化的研究过程对沙生灌木平茬刀具的研制和改进提供了理论基础。

关键词：沙柳圆锯片 LS-DYNA 磨损仿真参数优化

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