单轨运输车载物厢振动测试及模态分析

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山地果园单轨运输车因其结构、安装和使用地形等条件的限制,作业时产生的振动与噪声,对整机性能、使用寿命及所运输的果品品质,都产生较大的不利影响,但目前对单轨运输过程中振动的分析及减振措施的研究,仍处于起步阶段,因此,开展果园单轨运输车载物厢振动测试及模态分析具有重要的实际意义。本文针对ZC-3GBYD-300型山地果园轨道运输车,研究其载物厢在不同工况下的振动情况并对其结构进行优化。在Solidworks中建立载物厢的参数化模型,理论分析其静应力和模态振型;利用动态信号测试系统、三向加速度传感器、PCB力锤对载物厢进行模态试验并分析;建立不同的载物厢支撑滚轮位置轨道所受最大弯矩的数学模型,选择合适的载物厢安装轮距对载物厢进行坡地性能试验,对载物厢的振动情况进行检验。主要研究内容和结果如下:(1)单轨运输车轨道最大弯矩分析及变轨装置结构设计轨道上相邻两支撑杆的间距一定时,根据不同的载物厢支撑滚轮间距轨道所受的最大弯矩不同,建立轨道长度、支撑架间距和轨道所受最大弯矩的数学模型,为单轨运输车载物厢的设计安装、轨道铺设提供理论参考。对单轨运输车变轨装置进行结构设计及振动测试,并分析了变轨装置对载物厢振动的影响。确定了单轨运输车变轨装置的主要参数:固定台架长23 m;角度调节范围010°。(2)载物厢振动测试分析对ZC-3GBYD-300型单轨运输车在空载和满载全油门条件下,进行怠速、水平、上坡、下坡、转弯等10种工况下的振动测试。分析得出单轨运输车的振动,主要是由发动机的燃烧力矩以及发动机的一阶、二阶惯性力距引起的。空载转弯时,整机在X、Y、Z三个方向的振动幅值相比其它工况最大增加了73.5%、83.9%、78.5%;满载转弯时,分别增加了88.4%、83.1%、79.5%。当载物厢满载时,货物对整机的振动有一定的吸收作用。(3)载物厢三维建模及模态分析在Solidworks中建立单轨运输车载物厢的参数化模型,并对其进行静应力分析和模态分析,得到其模态频率和振型。使用PCB力锤、动态信号测试系统、三向加速度传感器对载物厢进行模态试验,得到载物厢试验模态频率和振型并将其与模型值对比。通过增加载物厢两端的管件厚度以及在载物厢两侧面加装横杆的方式改变其固有频率进行优化,载物厢的第2阶、第4阶固有频率由原来的56.120 Hz和64.347 Hz调整为59.746 Hz和66.632 Hz。成功避开了载物厢全油门满载转弯时发动机的燃烧力矩激励频率,有效避免了载物厢转弯作业时共振的发生,可改善其在果品运输时产生的机械损伤。(4)载物厢坡地振动性能试验以优化后的单轨运输车载物厢为对象进行试验,研究不同坡度、载货质量和轨道安装角度对其振动幅值Y1和摆动角度Y2的影响。采用Design-Expert软件进行试验设计,对影响单轨运输车载物厢的三个因素,行进速度X1、载货质量X2、轨道安装角度X3进行单因素和多因素交互作用分析。结果表明,各因素对振动幅值Y1的影响由大到小为:X1>X2>X3;对摆动角度Y2的影响由大到小为:X3>X1>X2
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