蔗地路面不平度激励对甘蔗收获机刀盘振动特性影响的探究

发布时间：2020-11-19 17:43

　　 由于发动机激励、切割振动激励,路面不平度激励等因素的影响,导致小型收获机普遍破头率偏高。其中路面不平度所产生的影响普遍存在,并且缺乏相关研究。本文根据项目组前期与企业合作并研制的小型整杆式收获样机,为了深入探究甘蔗地路面不平度激励源对收获机刀盘振动的主要原因,本文通过下列方法对所研究的对象进行分析。首先,对刚收获完的蔗地路面不平度激励源信号进行采集。通过课题组自制的路面不平度激励源采集硬件装置,并结合比利时LMS数据采集前端和PCB加速度传感器,对某农场的平整蔗地和有坡度蔗地路面不平度激励源进行采集。该装置利用独轮车作为牵引,实心铁块作为负重,把采集过程中轮胎包络特性影响降低到最小,并且有效克服了轮胎的跳动,最终通过LMS test.lab软件对采集的路面不平度激励的响应时域信号进行频谱分析,结果表明平整蔗地和坡度蔗地路面不平度激励源频率范围相当。然后,利用MATLAB软件对所采集的路面不平度加速度信号进行处理。其中利用了EMD分解和小波阈值联合对信号进行去噪,并结合时域积分理论,实现了路面不平度激励的复现;为了项目后期试验平台的设计,利用MATLAB中的Cftool工具箱对随机信号进行分段的函数拟合,提炼出谱的集中幅值和集中频率。并且根据处理工程应用中实现载荷谱周期延拓的方法,利用雨流计数方法对随机信号进行统计分析处理,实现周期延拓,最终得到了大周期的随机路面不平度加载谱。接着,研究路面不平度激励源对甘蔗收获机刀盘振动特性的影响。利用Adams/vibration模块和简化的小型整杆式甘蔗收获机模型,并利用路面不平度激励源的功率谱密度曲线作为输入,刀盘刀尖处的垂向振动加速度幅值作为输出,仿真得到了收获机刀盘振动的幅频特性曲线,在2~3Hz时刀盘的振动响应最大,并通过实验验证了上述收获机刀盘振动机理分析方法的有效性。最后,对甘蔗收获机的结构进行分析与优化。利用有限元软件对收获机切割系统中容易影响甘蔗收获机振动的部件进行分析,并进行模态实验验证,证明了收获机的车架为影响的关键因素。然后利用实际工程经验,通过更改结构刚度来实现对车架的优化,并通过仿真,利用之前所拟合的路面不平度功率谱密度曲线作为激励源输入,验证了改进后结果的正确性。
【学位单位】：广西科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：S225.53
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题背景及主要任务
    1.2 课题意义
    1.3 国内外研究现状及水平
        1.3.1 收获机切割质量
        1.3.2 路面不平度激励源获取
        1.3.3 路面不平度激励对车辆平顺性研究
    1.4 本文研究的主要内容
第二章 蔗地路面不平度激励信号的采集实验
    2.1 采集装置的设计与安装
        2.1.1 小车轮改进与过渡装置的设计
        2.1.2 过渡装置与皮卡的连接装置的设计
    2.2 路面激励信号采集预实验
        2.2.1 传感器标定实验
        2.2.2 低频信号采集性能试验
        2.2.3 蔗地路面对大型甘蔗机刀盘振动影响实验
    2.3 路面激励信号采集实验
        2.3.1 实验目的及信号采集过程
        2.3.2 振动数据的采集结果
    2.4 本章小结
第三章 基于MATLAB的路面不平度信号处理
    3.1 原始加速度信号去噪
        3.1.1 小波阈值去噪
        3.1.2 EMD分解与EMD去噪
        3.1.3 EMD与小波联合去噪
    3.2 加速度信号转位移信号
        3.2.1 积分方法理论
        3.2.2 时域积分在蔗地路谱信号中的应用
    3.3 随机信号函数的拟合
        3.3.1 cftool工具箱界面简介
        3.3.2 随机信号函数拟合在蔗地激励信号中的应用
    3.4 路面不平度随机加载谱的获取
        3.4.1 雨流计数原理
        3.4.2 随机谱的获取
    3.5 本章小结
第四章 收获机刀盘振动特性仿真分析及试验验证
    4.1 路面不平度对刀盘振动特性仿真分析
        4.1.1 ADAMS/Vibration插件介绍
        4.1.2 路面不平度自功率谱密度（PSD）概述
        4.1.3 甘蔗收获机ADAMS模型简化与振动仿真分析
    4.2 路面不平度对刀盘振动特性试验验证
        4.2.1 试验准备
        4.2.2 工况试验
    4.3 本章小结
第五章 结构分析与优化
    5.1 切割系统与车架有限元分析
        5.1.1 切割系统与车架有限元模型建立
        5.1.2 求解计算与分析
    5.2 车架的试验模态分析
        5.2.1 实验准备
        5.2.2 激振及测点布置
        5.2.3 实验模态结果分析
    5.3 车架优化
    5.4 本章小结
第六章 结论
    6.1 全文总结
    6.2 展望
参考文献
附录
发表论文和参加科研情况说明
致谢

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本文编号：2890277