噴霧機(jī)噴桿輕量化設(shè)計及動態(tài)特性分析.pdf

1、高地隙噴桿式噴霧機(jī)可滿足不同農(nóng)作物在各個生長時期的噴藥要求，已成為大田作物田間管理的必備機(jī)具之一。噴桿作為噴霧機(jī)的核心部件，其性能的好壞將直接影響噴霧機(jī)整機(jī)的穩(wěn)定性及噴霧均勻性。本文即對噴幅為18m的噴桿展開研究，對其進(jìn)行輕量化設(shè)計并優(yōu)化其平衡特性。
　　本文在對原有噴桿平衡特性研究的基礎(chǔ)上，針對其無法隔離高頻振動及階躍激勵下難以恢復(fù)穩(wěn)定等問題，對噴桿等腰梯形懸架進(jìn)行了優(yōu)化。通過優(yōu)化改進(jìn)，懸架基本滿足設(shè)計準(zhǔn)則的要求，即在低頻激勵下

2、噴桿能隨著噴霧機(jī)車架的擺動而擺動，以適應(yīng)地面起伏和斜坡路面；在高頻激勵下懸架可以有效衰減振動，以使噴桿保持平衡。優(yōu)化結(jié)果表明，在50rad/s的角頻率激勵下外噴桿最大擺動角度在1°范圍內(nèi)，平衡效果良好。
　　之后，本文建立了噴桿的有限元模型，并對外、內(nèi)噴桿進(jìn)行了靜態(tài)分析，結(jié)果表明，外噴桿彈性位移較大，直接優(yōu)化難以達(dá)到目標(biāo)；內(nèi)噴桿應(yīng)力較小，存在較大優(yōu)化空間。結(jié)合分析結(jié)果對外噴桿進(jìn)行了局部結(jié)構(gòu)改進(jìn)。在對外噴桿進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)后，對外、內(nèi)噴

3、桿進(jìn)行了輕量化研究。結(jié)果表明，經(jīng)過尺寸優(yōu)化，外噴桿質(zhì)量減小了13.9％，各工況最大應(yīng)力均在200MPa內(nèi)，各方向最大位移均在15mm內(nèi)；內(nèi)噴桿質(zhì)量減小了59.5%，各工況最大應(yīng)力均在150MPa內(nèi)，各方向最大位移均在1mm左右，在滿足強(qiáng)度和剛度的基礎(chǔ)上，輕量化效果明顯。
　　然后，對外、內(nèi)噴桿進(jìn)行了自由模態(tài)分析，結(jié)果表明，外噴桿前2階模態(tài)頻率較小，位于0至6.9Hz路面激勵頻率范圍內(nèi)，噴霧機(jī)作業(yè)時外噴桿可能發(fā)生共振造成彈性位移過大

4、從而惡化噴霧均勻性；內(nèi)噴桿1階模態(tài)頻率為72Hz，遠(yuǎn)大于路面激勵頻率，共振可能性較小，分析時可直接作為剛性構(gòu)件考慮。基于模態(tài)分析結(jié)果建立了外噴桿柔性體模型。
　　最后，建立了噴桿噴霧機(jī)整車剛?cè)狁詈戏抡婺Ｐ?，依?jù)GB/T24680-2009《農(nóng)用噴霧機(jī)噴桿穩(wěn)定性試驗方法》中的試驗要求，對噴霧機(jī)進(jìn)行了田間道路仿真試驗，分析了噴霧機(jī)在不同作業(yè)速度和不同載荷下噴桿的動態(tài)特性，結(jié)果表明，噴桿末端彈性位移和垂直位移總體均較小，可以有效保證噴霧