移树机弧形刀具振动切削减阻分析及优化

发布时间：2020-08-12 03:13

【摘要】：树木移植技术可以大大加快城市绿化进度,完成城市园林规划。目前我国的树木移植工作大多采用人工移植,不仅效率低下劳动繁重,而且无法保证树木的成活率。设计研究制造高性能的树木移植机械具有重要意义。U型铲移树机结构简单、操作方便、能够在狭小空间进行移树作业,适合于我国城市园林建设需要。传统的U型铲移树机受限于结构只能对小直径树木进行移植。新型的振动式U型铲移树机应用振动切削减阻机理降低切削过程中的切削阻力,可以实现大、中直径树木的移植。本文主要分析移树机弧形刀具振动切削减阻机理,对移树机工作过程进行数值模拟,应用正交试验、回归分析等方法确定移树机最佳工作参数。论文的主要工作和内容包括以下方面:(1)分析土壤的抗剪强度特性,讨论土壤达到极限平衡状态的三种方式。论述不同性质土壤在振动载荷下抗剪强度降低的原因。介绍振动式U型铲移树机行走系统、切削系统、臂架系统、液压系统工作原理及主要技术参数。校核移树机工作过程中的稳定性。对移树机弧形刀具进行模态分析,确定弧形刀具固有频率。为移树机工作参数的确定提供理论基础。(2)建立弧形刀具中心处的运动轨迹方程,引入速度比概念讨论弧形刀具在土壤中的运动状态与其振动幅度、振动频率、切削速度之间的关系。分析振动条件下切削阻力与切削速度、振动频率之间的关系。分析非振动条件下影响切削阻力的因素,利用经验公式计算切削土球半径为0.6m及0.4m时的切削阻力。(3)应用ANSYS/LS-DYAN对弧形刀具切削土壤的过程进行有限元分析,查看切削过程中弧形刀具应力、土壤应力及切削阻力。比较振动及非振动条件下的应力变化及切削阻力变化。振动切削有助于改善弧形刀具应力、提高切削土壤能力、降低切削阻力。(4)计算不同工作参数下的切削阻力。利用正交试验法对试验数据进行处理,确定工作参数对于切削阻力影响的主次顺序为:振动幅度、振动频率、切削速度。找出移树机最优工作参数的组合并与原工作参数进行对比,最优工作参数可以降低32.7%的切削阻力。应用Design-Expert对试验结果进行回归分析,拟合振动幅度、振动频率、切削速度与切削阻力之间的回归方程。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S776.247

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本文编号：2789963