三移动两转动振动筛驱动机构设计与研究

发布时间：2020-09-07 11:13

　　 玉米清选是玉米联合收获机作业的重要环节,玉米清选振动筛的结构和运动方式对玉米脱出物的清选效率和筛分效果有着直接影响。为提高玉米脱出物在振动筛上的筛分效率,基于传统的平面往复振动筛,本文设计了一种三移动两转动振动筛驱动机构。本文的研究主要包含驱动机构的设计及原理分析、筛面运动学方程的推导、驱动机构的优化及优化后筛面运动的数值模拟、试验研究等内容,本文的研究内容和结论如下:(1)基于平面往复振动筛主体结构,设计了三移动两转动振动筛驱动机构,简述了驱动机构的组成并对其工作原理做了分析,上筛面在驱动机构带动下能够完成3个方向(x、y、z)的移动和绕2个轴(x轴、z轴)的转动。(2)根据三移动两转动振动筛驱动机构的传动原理,基于封闭多边形矢量法逐步推导出筛面上任意一点的运动学方程,运用Matlab数值模拟筛面上标定点在x和y方向的速度规律,并与CATIA运动仿真中同一点的速度规律曲线做比较,检验了运动方程推导的正确性,通过速度规律曲线初步判断筛面的运动规律是非简谐的。(3)运用Isight优化软件,基于推导的筛面运动学方程,以筛面后端振幅最小为优化目标,以筛面倾角变动范围为约束条件,对驱动机构主要杆件的长度参数进行了优化,优化后筛面后端最大振幅达到最小值为15.4 mm,通过对目标函数相关度的分析得出对筛面振幅主要的影响因素是曲柄、下端摇杆与限位杆的长度。(4)借助Matlab数值模拟优化后筛面的运动规律,分析了运动规律对筛分性能的影响,筛面的前后倾角在3.85o~4.24o范围内变化,左右摆动倾角在±1.8o范围内浮动,得出筛面的运动是非简谐运动,筛面后端的x向振幅比前端高出4.6 mm且沿着筛面由前往后逐渐增大,筛面前端y向振幅高出后端7.6 mm,且由前往后逐渐减小,由中间向两侧逐渐增大,筛面在z向的振幅相对较小且呈简谐运动规律变化,加速度数值的非简谐变化规律同样印证筛面非简谐的运动形式。(5)利用高速摄像分别拍摄并提取筛面标定点运动过程中前后端x向与y向的位移坐标,运用Matlab生成拟合曲线并同数值模拟的筛面运动规律曲线做比较,结果表明两曲线变化规律是一致的,证明了筛面运动学方程推导的正确性和样机设计的合理性。(6)通过试验对比三移动两转动振动筛驱动机构筛面和平面往复振动筛的筛分性能,以玉米脱出物的喂入量和偏心轮主轴转速为变量,分别以透筛时间和透筛率为性能指标,结果表明玉米脱出物一次喂入为6 kg时,玉米籽粒在三移动两转动振动筛筛面上的透筛时间比在平面往复振动筛面上缩短了18.7%。玉米脱出物连续喂入量达到6 kg/s时,玉米籽粒在三移动两转动振动筛筛面上的透筛率比其在平面往复振动筛面上的透筛率提高了5.75%,相应条件下节省功耗16.1%,证明了三移动两转动振动筛驱动机构在筛分性能上具有优越性。
【学位单位】：东北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S226.5
【部分图文】：

图 1-1 R230 谷物联合收割机Fig. 1-1 R230 combine harvester图 1-2 Y215 玉米果穗收获机Fig. 1-2 Y215 corn harvest（2）国内玉米籽粒收获机械研究现状中国的农业装备起步于 20 世纪 60 年代，由于经验和技术不足只能引进与借鉴发达国进技术和制造经验。20 世纪 70 年代，我国科研团队自主研发的第一台玉米摘穗YW-2）问世，标志着中国的玉米收获机械实现了从无到有的蓬勃发展。20 世纪 80 年有了近 50 家的玉米收获机械科研单位，农机工业有了飞跃式发展。20 世纪 90 年代，研团队研发的自走式玉米联合收获机登上了新的历史舞台，这为我国农机装备的设计累了丰富的经验。21 世纪初期，中国政府为推动和激励农机装备的生产活力和扩大市，采取了农业装备购买补助政策，大力推动我国玉米收获机械的发展迈向了新的征程 1-3 至图 1-6 为 2017 年比较受欢迎的几款国产玉米收割机。

图 1-1 R230 谷物联合收割机Fig. 1-1 R230 combine harvester图 1-2 Y215 玉米果穗收获机Fig. 1-2 Y215 corn harvest（2）国内玉米籽粒收获机械研究现状中国的农业装备起步于 20 世纪 60 年代，由于经验和技术不足只能引进与借鉴发达国进技术和制造经验。20 世纪 70 年代，我国科研团队自主研发的第一台玉米摘穗YW-2）问世，标志着中国的玉米收获机械实现了从无到有的蓬勃发展。20 世纪 80 年有了近 50 家的玉米收获机械科研单位，农机工业有了飞跃式发展。20 世纪 90 年代，研团队研发的自走式玉米联合收获机登上了新的历史舞台，这为我国农机装备的设计累了丰富的经验。21 世纪初期，中国政府为推动和激励农机装备的生产活力和扩大市，采取了农业装备购买补助政策，大力推动我国玉米收获机械的发展迈向了新的征程 1-3 至图 1-6 为 2017 年比较受欢迎的几款国产玉米收割机。

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本文编号：2813267