油菜联合收获机振动对割台结构及落粒损失影响分析

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国内油菜联合收获机割台大都在稻麦联合收获机割台的基础上改进而来,虽能实现基本的机收功能,但割台存在多源振动激励,振动剧烈,导致收获适应性差,收获损失率高,割台落粒损失占总损失的50%以上。此外割台多源激励还会影响割台结构强度,造成割台局部变形,加剧部件磨损,降低整机工作稳定性。针对上述问题,本文开展油菜联合收获机振动对割台结构及落粒损失影响研究,研究结果对提高油菜联合收获机运行稳定性、降低收获损失具有重要意义,为设计损失率低、稳定性强的油菜联合收获机割台提供理论参考。主要研究内容包括:(1)以4LL-1.5Y型履带式油菜联合收获机为研究对象,利用DHDAS动态信号采集仪在三种不同工况下对割台进行振动测试,并基于时域、小波包和频域分析对试验数据进行处理,研究结果表明:割台振动信号主要集中0~60 Hz低频段,各激振力的振动频率以低频为主。油菜联合收获机作业时引起割台振动的主要振源为发动机和割刀,其振动频率分别为27.53 Hz和8 Hz左右。(2)基于ANSYS软件对割台机架进行模态分析,解析得到割台机架非零前6阶固有频率和振动云图,同时结合割台多源振动频率,研究割台振动对其结构的影响。结果表明割刀的激励频率8 Hz处于割台一阶固有频率共振范围,易引起割台产生强烈振动,加速部件磨损。(3)选取“华油杂62”油菜品种,基于Default Shaker液压振动台对适收期油菜植株施加不同频率的载荷,探究引起适收期油菜角果和籽粒大幅落粒的关键频率范围,得“华油杂62”油菜角果及籽粒脱落的最大频率范围为5~10 Hz,在此频率范围内落粒百分比最高达3.42%。而割刀激振频率为8 Hz,极易引发共振,加剧油菜角果和籽粒脱落,造成割台落粒损失增加。(4)基于上述研究,针对影响割台结构及落粒损失较大的振源和振动频率,对油菜割台机架结构薄弱部位以及割刀传动系统进行优化。优化后的割刀传动系统,动平衡性能增强,振动有效减弱,割台结构的刚度强度符合设计要求,同时一阶固有频率由7.23 Hz提升到13.09 Hz,提高81.05%,避开割刀频率和油菜落粒损失关键频率范围,避免共振现象发生,提升割台工作稳定性,降低割台落粒损失。
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