滚筒摩擦试验

滚筒摩擦试验（共4篇）

滚筒摩擦试验 篇1

摘要：为了确保实验室测量准确度, 对煤矿用织物整芯阻燃输送带的阻燃性滚筒摩擦试验滚筒表面最高温度的测定进行了测量不确定度评定研究, 通过建立数学模型对测定中主要不确定度分量进行评定, 得出结果是滚筒表面最高温度测量不确定度主要影响因素为温度测量、张紧力引入的不确定度和钢滚筒转速不稳引入的不确定度。

关键词：整芯阻燃输送带,滚筒摩擦试验,温度测量,不确定度评定

输送带是煤矿井下运输装置的重要组成部分, 传统的橡胶输送带是易燃物织物, 不能满足井下阻燃的要求, 因此不允许井下使用。整芯阻燃输送带既能阻燃、抗静电, 且具有防水、防潮、抗撕裂、质量小、能耗少等优点, 因而在煤矿应用较普遍。输送机在运转过程中, 滚筒与输送带间摩擦将产生高温, 如果输送带阻燃性能差, 则会燃烧产生火花, 由于井下存在瓦斯、甲烷等易燃易爆气体, 遇到明火极易引发严重安全生产事故, 故必须保证输送带可靠的阻燃性能。因此, 在投入使用前, 必须进行滚筒摩擦试验, 测定滚筒表面最高温度, 以对煤矿用织物整芯阻燃输送带阻燃性能进行准确评估。在滚筒摩擦试验中, 由于受到试验条件、试验方法、环境因素等影响, 测量结果会有一定的误差, 要提高测量精度, 需排除上述影响因素所造成的误差, 故笔者认为, 需对温度测量不确定度进行评定。当前业内对滚筒表面温度测量不确定度讨论较少, 现以PVG800S-650mm规格的煤矿用织物整芯阻燃输送带为例, 对整芯阻燃输送带滚筒表面温度测量不确定度评定方法进行探讨。

1 温度测量

1.1 测量仪器

钢滚筒:Ø (210±1) mm, 负载转速: (200±5) r/min;张紧装置:对试件施加拉力343 N;风速表:0~25 m/s, 准确度0.1 m/s;测温装置:数字式热电偶测量滚筒表面温度;通用电子计数计:准确度0.1%。

1.2 测量过程及测量结果

根据MT914—2008《煤矿用织物整芯阻燃输送带》、MT450—1995《煤矿用钢丝绳芯输送带阻燃抗静电性能试验方法和判定规则》的试验方法, 在静止空气中试验试件应绕钢滚筒成180°圆弧, 其一端刚性固定, 另一端与张紧装置连接, 施加张力343N, 滚筒以 (200±5) r/min的转速朝着离开试件固定端的方向转动。试验期间, 张力始终保持在343 N, 记录试验过程中滚筒表面最高温度, 观察有无燃烧现象, 试验测量结果见表1。

2 数学模型的建立

滚筒表面温度测量所用仪器为数字式热电偶温度计, 其测量的数学表达式为

式中, t为实际温度;d为读取的示值;b为修正值。

3 标准不确定度分量评定

(1) 独立测量温度示值重复性不确定度分量评定。通过对同一型号输送带滚筒摩擦独立试验10次, 且各次测量互不相关, 根据表1检测结果计算其试验标准差 , 在试验检测过程中, 所报出的结果均为一次检测结果, 以第10次检测结果, 滚筒表面最高温度为215℃为例, 计算试验标准差s (x) =1.61℃。其相对不确定度 。

(2) 温度测量时的电子计数示值误差和标准测温仪校准引入的不确定度。 (1) 温度测量是由电子计数计数显提供, 而说明书提供的通用电子计数计不确定度为0.1%, 测温计的示值误差为±0.1%, 可以认为示值误差出现在此范围内的任何处均是等概率的、均匀的, 处于该范围以外的概率基本为0, 即属于矩形分布, 。因此, 温度测量的电子计数的B类相对不确定度分量 ; (2) 滚筒摩擦试验机温度测量用热电偶是借助于0.01级标准测温仪进行校准, 校准证书给出200℃处的修正值b=1.3℃, U=1.4℃, 置信因子k=2, 则由标准测温计引入的B类相对不确定度分量 。

4 合成标准不确定度计算

鉴于滚筒摩擦试验机示值重复性、通用电子计数计、标准测温仪、钢滚筒转速、张紧力、除烟抽风风速这6个不确定度分量彼此无关。所以温度测量相对标准不确定度可合成为:

即ut, r=0.235×10-1

根据第10次测试数据, 由式 (1) 得, t=d+b=216.3℃, t的合成标准不确定度为ut=t·utr=5.08℃。

5 扩展不确定度计算

t的扩展不确定度等于包含因子乘以合成标准不确定度, U=k·ut, 即U=10.16℃ (在置信水平约为95%, 包含因子k取2) , 修约后U≈10.2℃。因此, 经过不确定度评定后, 滚筒表面最高温度测量结果为t= (216.3±10.2) ℃, k=2。

6 结论

(1) 综上分析和计算可知, 张紧力引入的B类相对不确定度分量ut4, r为0.17×10-1, 钢滚筒转速引入的B类相对不确定度分量ut3, r=0.14×10-1, 相对于示值重复性、通用电子计数计、标准测温仪、除烟抽风风速4个因素, 张紧力、钢滚筒转速不确定度分量影响较大。因此, 可认为, 煤矿用织物整芯阻燃输送带的阻燃性滚筒摩擦试验滚筒表面最高温度测量不确定度的主要来源是张紧力不恒定和钢滚筒转速不稳。为了确保实验室滚筒表面最高温度的测量准确度, 就要求实验人员在试验操作过程中, 按照标准要求实施的同时尽可能地保持张紧力的恒定和钢滚筒转速的稳定。

(2) 根据MT914—2008中相关标准判定滚筒摩擦试验合格与否的主要因素为滚筒表面最高温度, 在未达到325℃时, 表明该项合格;若超过325℃, 该试样不合格。在实际测量过程中, 由于该型号阻燃输送带扩展不确定度为10.2℃, 故针对该试样, 当温度检测数值小于314.8℃时, 该试样一定合格;当温度检测数值在314.8~335.2℃时, 可称该试样松限合格, 紧限不合格。当温度检测数值大于335.2℃, 则该试样肯定不合格。在实际试验过程中, 由实验室温度、湿度引起的不确定度对时间及温度测量过程的影响因素均可以忽略不计。

滚筒摩擦试验 篇2

关键词：提升机,主滚筒,摩擦力,摩擦系数,正压力,摩擦衬垫

0 引言

摩擦式提升机因长时间提升运行, 主滚筒上的摩擦衬垫磨损严重。而摩擦衬垫一旦达到《煤矿安全规程》规定的磨损极限, 必须更换。以往更换主提升机主滚筒上的摩擦衬垫都是采用上下井口棚罐、井架上留绳、绳槽内拿绳的方法, 不仅工序繁多, 占用施工人员多, 而且大多在井筒中和井架上作业, 危险因素多, 且耗时、耗力, 不便于施工, 为施工带来了安全隐患。枣矿集团付林煤业公司根据现场条件和钢丝绳与滚筒上摩擦衬垫之间的受力分析, 为减轻劳动强度, 简化施工工序, 决定采用在线更换滚筒上的摩擦衬垫。

1 新技术简介

施工前, 将箕斗提升至正常停车位置或井筒中任何位置, 主提司机将操作台上的“急停”按钮拍下, 施工人员在主滚筒与钢丝绳非接触侧搭建好施工平台, 施工人员首先拆除主滚筒上不受主提钢丝绳挤压绳槽之间的压块, 并将没有受主提钢丝绳压住的摩擦衬垫全部拆下, 然后用新摩擦衬垫配合原有的压块逐一全部安装在主滚筒上的筒壳上, 确认拆卸下来的压块全部配合新摩擦衬垫上齐、上全, 及主滚筒筒壳上的摩擦衬垫与摩擦衬垫、压块与压块之间、压块与摩擦衬垫之间无空隙后, 主提司机以“检修”的开车方式 (0.5 m/s的速度) 开动绞车, 再将主滚筒上没更换的旧衬垫旋转到不受主提钢丝绳挤压位置后, 再次将操作台上的“急停”按钮拍下;施工人员再次拆除2 个绳槽之间的压块, 并将剩余的衬垫全部拆下, 再次用新摩擦衬垫配合原有的压块逐一全部安装在主滚筒上的筒壳上。具体更换如图1 所示。

主滚筒上的摩擦衬垫全部更换完毕后, 绞车以1 m/s的速度将主滚筒运行5~6 圈, 然后施工人员逐一再次紧固压块的固定螺栓, 最后在没有放置钢丝绳的绳槽全部车好后, 利用爬绳器将根主提钢丝绳全部爬到车好的绳槽内, 然后开动绞车车备用绳槽, 最后撤出车绳槽装置, 安装好滚筒上的护罩, 校正主滚筒和下天轮编码器脉冲米数, 恢复正常生产。

2 新技术可靠性分析

摩擦式提升机主要是靠主滚筒上固定的摩擦衬垫与主提钢丝绳之间产生的摩擦力, 经电动机驱动主滚筒提升物料和人员, 摩擦力是指相互接触的两个物体, 如果有相对运动或相对运动的趋势, 则在两个物体的接触面上会产生阻碍相对运动的力。静摩擦力是指两个相互接触的物体之间有相对滑动的趋势但尚未滑动[1], 在接触面上产生的阻碍运动。摩擦力的大小与相互接触的物体接触面的材料及表面的光洁程度有关, 还与物体间的正压力有关。

计算摩擦力的大小时, 最大静摩擦力可以根据滑动摩擦力公式来计算。滑动摩擦力的大小只与材料、接触面粗糙程度有关, 与接触面积无关, 只要新摩擦衬垫与钢丝绳所接触面积的单位压力符合要求, 摩擦衬垫只要有足够的强度就满足要求[2]。

在线更换提升机主滚筒摩擦衬垫是在滚筒静止的情况下更换摩擦衬垫, 由于受平衡尾绳重力平衡的影响, 钢丝绳作用在主滚筒上的力主要是正压力, 基本不存在相对滑动。摩擦衬垫完全受固定压块牢牢固定, 之间不存在滑动状态。钢丝绳与主滚筒上接触的摩擦衬垫之间产生的摩擦力很小, 可以忽略不计, 且是更换与钢丝绳不接触的摩擦衬垫, 对钢丝绳在滚筒上的摩擦力没有产生任何变化, 完全可以采用在线更换滚筒摩擦衬垫[3]。

3 经济和社会效益

(1) 如果采用在线更换摩擦衬垫的方法来更换主滚筒的摩擦衬垫, 将会省掉棚罐、留绳、起吊箕斗、从绳槽里拿出绳, 往绳槽里放绳、抽工字钢、撤留绳器等工作, 不仅减少了施工工序, 而且缩短了施工时间, 与以前更换摩擦衬垫方法相比, 可以减少10 h的施工时间, 如果是主井提升机, 1 h按提升500 t煤炭计算, 将多提5 000 t煤炭。

(2) 在车绳槽前, 能确保压块螺栓紧固及摩擦衬垫与滚筒筒壳贴实, 因为车绳槽前, 更换完摩擦衬垫后的主滚筒已经带绳运行, 杜绝了因压块螺栓松动而造成摩擦衬垫的串动, 确保了安全提升。

(3) 因施工完全是在车房内进行, 杜绝了井架上和井筒中的施工, 减少施工工序, 方便施工, 保证施工人员的人身安全。

4 结语

在线更换摩擦式提升机主滚筒摩擦衬垫, 工序简单, 施工方便, 地点集中, 更换后的摩擦衬垫完全能贴实到主滚筒上, 紧固牢固, 确保了提升机的安全提升, 同时也为安全施工打下了坚实的基础, 在更换提升机摩擦衬垫的技术上有很高的推广应用价值。

参考文献

[1]李卓球.理论力学[M].武汉:武汉理工大学出版社, 2003.

[2]杨维纮.力学与理论力学[M].北京:科学出版社, 2011.

滚筒摩擦试验 篇3

水稻秧盘育秧播种是工厂化秧苗生产的重要环节,研制与抛、插秧栽植机械相配套的秧盘育秧播种流水线是实现水稻种植机械化的重要保障。工厂化穴盘育苗技术是实现水稻钵体苗移栽的关键[1,2],但目前的研究主要集中在播种精度、播土质量等关键领域中,对穴盘清扫土装置的研究较少。育秧生产过程中,排土装置为带式排土器和螺旋式排土器[2],排土时整个秧盘均匀排土,当秧盘为穴盘时,造成穴孔周围表土较多,导致出苗时根系相连,严重影响机械有序抛秧或行栽效果。因而,研制一种结构简单、能有效清扫平整表土、保证覆土深度一致、适用于水稻穴盘育秧播种流水线的清扫土装置是十分必要的。为此,本文设计了一种V型滚筒式毛刷清扫土装置。

1 总体设计

滚筒式毛刷清扫土装置主要由左右支架、清扫土滚筒、清扫土毛刷、滚筒高度调节装置和驱动装置等组成,如图1所示[3,4]。

清扫土装置通过左右支架安装在水稻育秧播种流水线上,滚筒上排列V型塑料毛刷,根据实际工作要求,滚筒高度可由左右高度调节螺杆进行调节,滚筒由驱动链轮驱动。

1.滚筒左高度调节螺杆2.左支架3.滚筒传动轴4.滚筒5.清扫土毛刷6.右支架7.滚筒右高度调节螺杆8.驱动链轮

2 关键部件设计

2.1 育秧盘(穴盘)规格

2SBJ-500型水稻秧盘育秧精密播种生产线上所用育秧盘(穴盘)规格为:长×宽=600mm×350mm;穴孔为倒梯形圆台孔,上部孔开头直径为19mm;每秧盘为25行、15列,共375穴。根据该型号穴盘合理设计清扫土装置关键参数。

2.2 V型毛刷滚筒参数设计

毛刷滚筒的清扫土效果主要与滚筒直径、毛刷孔的排列形式和滚筒转速等参数有关。若滚筒直径太小,则进行清扫土作业时,为了达到较好的清扫土效果,清扫土毛刷与秧盘梳刷次数增多,进而影响毛刷使用寿命;反之,整个装置占用空间较大,毛刷安装数目增多,造成材料及能源的浪费。毛刷排列方式一般有直列排列和单螺旋排列,前者结构简单,但清扫土时对土壤颗粒只具有向后运动作用,容易造成壅土,影响播种效果。所以,提出V型螺旋排列式滚筒,其结构原理如图2所示。

毛刷孔沿滚筒中间向两端螺旋排列,形成V形排列模式。根据螺旋输送器物料输送原理,毛刷对土壤颗粒作用时,土壤具有轴向和周向运动趋势[5],因此土壤颗粒同时具有向育秧穴盘纵向和横向运动趋势,能有效降低壅土量,提高覆土深度均匀性,同时可较好地清除穴孔周围土壤颗粒,防止秧苗根系相连,影响机械有序抛秧或行栽效果。根据育秧穴盘尺寸和育秧生产线整体布置,确定V形螺旋式毛刷滚筒的关键参数如表1所示。

2.3 滚筒直径D和长度L的确定

滚筒直径的确定是整土结构设计的关键所在。滚筒直径太小,则在滚筒进行秧盘整土时,滚筒转速很大,并与土壤接触时间短,不易对土壤施加影响,会对滚筒的清扫土性能不利;如果直径太大,整个装置占用空间较大,毛刷安装数目增多,造成材料及能源的浪费。根据清扫土装置的结构特点,确定滚筒内径d=90mm,滚筒外径D=150mm(包括安装在滚筒上面的毛刷)。滚筒的宽度与育秧用秧盘尺寸相配套,本课题所用的秧盘尺寸为长×宽=600mm×350mm,而滚筒宽度比秧盘宽度要适当大一点,因此取滚筒宽度L=402mm。

2.4 毛刷安装螺旋角的确定

土壤颗粒之间存在粘结力和土壤与螺旋毛刷侧面之间存在摩擦力,螺旋毛刷不同的安装螺旋倾角对清扫土效果有较大的影响。所以,设螺旋角为α,如图3所示。

假设颗粒土壤与毛刷的摩擦角为β,根据螺旋输送器输送原理[6],为了让土壤颗粒同时沿着滚筒轴向运动趋势,必须满足的关系式为

当α=0°时,毛刷为直排模式,土壤颗粒无轴向运动趋势,容易造成壅土现象,所以本文只研究α>0°的情况。根据螺旋角定义可知

其中,α为螺旋角,s为螺距,r为螺旋半径。将表1中参数带入公式(2)可知:螺旋角α=56.7°。

土壤与塑料毛刷的摩擦角设为β,可参考表2查得β的取值范围[7]。

育秧播种生产线一般采用湿度不高的细小壤土,将表2中土壤与塑料的摩擦角带入式(1)可知:除了重型沙壤土及粘土外,螺旋角选取均能满足设计要求。当然,土壤与塑料的摩擦系数越小,越有利用土壤颗粒的流动。

3 性能试验

3.1 试验条件与方法

为了测试滚筒式清扫土装置清扫土性能,将清扫土装置安装在华南农业大学研制的2SBJ-500型水稻秧盘育秧精密播种生产线上,如图4所示。

1.清扫土装置2.覆土装置3.播种装置4.淋水装置5.播底土装置6.控制箱

土壤准备:试验土壤选用南方水稻田土,根据育秧盘穴孔尺寸大小和精密播土的要求,经过粉碎后,过3mm筛,含水率5.8%(湿基)。

试验指标:以每穴孔之间上方土层厚度为性能检测指标。

试验方法:试验在播种生产线生产率为400盘/h和500盘/h两种生产率下进行,穴盘移动速度分别为0.067m/s和0.083m/s,清扫土滚筒转速分别为26r/min和32r/min。每个生产率连续测试5个穴盘,对每个穴盘随机抽取10个穴孔之间上方的土层厚度进行测量,计算土层厚度平均值和合格率,其中合格率以土层厚度低于1.5mm为标准。根据长期试验生产情况来看,穴盘经过清扫土后,需要进一步淋水育苗,土层厚度在1.5mm以内土壤基本上流回穴孔内,无根系相连情况,满足机械有序抛秧或行栽等要求。

3.2 试验结果与分析

3.2.1 整体清扫土效果试验

播种生产线生产效率为500盘/h,进行整体清土效果试验。图5为毛刷清扫土时状态,图6为清完土后整体效果。清扫土前播土较均匀,但是穴孔之间表土较多,出苗后容易根系相连,影响机械作业效果。清扫土后播土厚度较均匀,绝大部分表土已被清扫,但在穴盘压条对应位有一条带土壤(如图6中粗实线区域),这主要是因为穴盘压条阻滞了部分土壤颗粒的横向移动,可通过调整压条位置来解决此问题。

总体来说,清扫土之前穴盘上的土壤是有凹凸不平且分布不均匀的情况,清扫土之后呈现出平整干净略带条状的效果,符合超级稻穴盘精密育秧设备对清扫土效果的要求。

3.2.2 清扫土合格率试验

播种生产线生产效率为400盘/h,穴盘推进速度为0.067m/s,清扫土滚筒转速为26r/min,清扫土后穴孔之间上方土层厚度如表3所示。

播种生产线生产效率为500盘/h,穴盘推进速度为0.083m/s,清扫土滚筒转速为32r/min,清扫土后穴孔之间上方土层厚度如表4所示。

通过表3和表4数据分析可知:采用V形排列的毛刷式清扫土方式清扫土,清扫土后穴孔之间上方土层厚度低于1.5mm的合格率分别为98%和94%,平均土层厚度为0.628mm和0.853mm,清扫土效果较好,与整体清扫土性能试验结果相吻合,能完全满足超级稻穴盘精密育秧设备对清扫土效果的要求。

4 结语

1)根据清扫土的特点及要求,设计出V型螺旋式毛刷滚筒清扫土装置,清扫土可以实现对凹凸不平的土壤进行多去少补,使土壤颗粒由中间向两侧运动,满足清扫土要求。

2)通过样机性能试验结果表明:清扫土后穴孔之间上方土层厚度低于1.5mm的合格率分别为98%和94%,平均土层厚度为0.628mm和0.853mm。结果表明:该机能较好地清除多余表土,符合超级稻穴盘精密育秧设备对清扫土效果的要求。

摘要：针对新型超级稻精量穴盘播种机对穴盘清扫土装置的要求,设计了V型螺旋式毛刷滚筒清扫土装置。分析了清扫土装置工作原理,确定了清扫土装置关键参数。将实验装置安装在2SBJ--500型水稻秧盘育秧精密播种流水线上进行了生产试验验证,工作效率400盘/h,合格率为98%;工作效率500盘/h,合格率为94%。结果表明:该装置能较好地清除多余表土,符合超级稻穴盘精密育秧设备对清扫土效果的要求。

关键词：穴盘播种机,清扫土装置,滚筒

参考文献

[1]董春旺,胡斌,坎杂,等.工厂化穴盘育苗精量播种装置现状及发展对策[J].农机化研究,2008(8):247-249.

[2]周海波,马旭,玉大略,等.2CYL-450型水稻秧盘育秧播种流水线的研制[J].农机化研究,2008(11):95-97.

[3]马瑞峻,马旭,张亚莉,等.超级稻精量穴盘播种机排土器设计与试验研究[J].农业工程学报,2012(2):8-13.

[4]郑丁科,李志伟.水稻育秧软塑穴盘播种设备研究[J].农机化研究,2002(4):42-45.

[5]刘彩玲,宋建农,张广智,等.气吸式水稻钵盘精量播种装置的设计与试验研究[J].农业工程学报,2005,21(2):43-46.

[6]周海波,马旭,张亚利.水稻秧盘育秧播种技术与装备的研究现状及发展趋势[J].农业工程学报,2008(4):301-306.

滚筒摩擦试验 篇4

联合收获机是一种大型复杂的农业机械,工作和传动部件多,产生振动及噪声大,工作环境较为恶劣。 强烈的振动易造成零部件产生裂纹、疲劳断裂或磨损等破坏,严重地影响了整机的可靠性和使用寿命,增加了收获损失,影响高效作业及操作员的身体健康［1 － 2］。在联合收获机的设计工作中,重点考虑的是收获效果,往往很少关注机器工作时的振动情况,导致联合收获机在工作时噪声高、振动强烈。近年来, 有关联合收获机动力学分析和振动控制的研究已开始受到国内外学者的广泛关注。其中,联合收获机脱粒装置的振动主要来源于脱粒滚筒。脱粒滚筒可以近似看作轴对称结构,由于安装误差和工作负载会产生轴的不对中,在高速旋转时产生弯曲振动和更为复杂的弯扭耦合振动［3］。除了增加材料刚度、减小形变及增加装配精度之外,在进行脱粒滚筒的设计时,应考虑其自身振动的固有频率。在设计完成后,进行模态分析,检验是否与激励频率接近,确定危险转速的范围,以减小脱粒滚筒的工作振动［4］。

本文利用三维建模软件UG对某型号联合收获机的脱粒滚筒进行参数化建模,通过ANSYS Workbench求解出脱粒滚筒的模态参数,然后通过模态试验予以验证。

1脱粒滚筒有限元模态分析

1. 1模态分析前处理

ANSYS Workbench拥有良好的与其他三维建模软件的对接功能,所以采用在UG中进行三维数字化建模之后再导入Workbench中的方法。在建模过程中, 对不影响整体振动情况的细小结构进行合理的忽略简化,如倒角、钉齿和小孔等。脱粒滚筒实体模型如图1所示。

将三维模型导入ANSYS Workbench的Modal模块中,进行参数设置。选定材料为45钢,弹性模量为2. 07 × 105N / mm2,杨氏模量为0. 29,密度为7. 8 × 10－ 9t / mm3。

采用自动划分网格法,其优点在于对于可以扫掠的实体采用扫掠法划分六面体网格,对不能划分的实体采用协调分片算法划分四面体网格。划分后,共生成节点24 519个、单元12 420个,如图2所示。

根据脱粒滚筒的实际工作情况施加约束。在两端的轴承处施加圆柱约束,只保留绕中轴旋转的自由度,其他方向的自由度均被约束［5］。

1. 2模态有限元分析

考虑到实际应用中,低阶模态的影响较大,高阶模态固有频率较高,实际使用中产生的影响较小,所以在完成模态分析的前处理后,设定求解脱粒滚筒前6阶模态的频率和振型。各阶频率和振型的计算结果如表1所示,振型云图如图3所示。

2脱粒滚筒模态试验

2. 1分析系统与试验过程

解析模态分析可用有限元计算实现,而试验模态分析则是对结构进行可测可控的动力学激励。由激振力和响应的信号求得系统的频响函数矩阵,再在频域或转到时域采用多种识别方法求出模态参数,得到结构固有频率、振型和阻尼比等特征,是联合收获机脱粒滚筒模态分析中必不可少的一部分工作。其一方面可以验证设计方案的有限元仿真模型; 另一方面又可以为以后的结构动力学修改提供必需的动态参数,作为优化设计的变量和约束条件。试验采用力锤激励作用于激励点的方式产生瞬态脉冲冲击力,利用加速度传感器测得响应点的振动加速度响应信号,通过分析所测信号即可得到所需结果［6 － 8］。

本次试验采用悬挂法,将脱粒滚筒用弹性绳进行悬挂。在选择测试点时,为了避开节点,先任选几点进行试敲击,分析响应中的频率成分; 并结合有限元模态分析的结果,选取钉齿杆和幅盘连接的地方作为测点。测点分布如图4所示。

试验仪器主要包括DH5922N动态信号测试分析系统、5k N力锤、DH5857 - 1电荷适调器、DH311加速度传感器、数据线及弹性绳等。试验时,将加速度传感器和力传感器通过电荷适调器与仪器相连,通过USB3. 0通讯线将电脑与仪器相连接,设置仪器基本参数。在软件中建立脱粒滚筒模型,如图5所示。在建模过程中使用圆柱坐标系。设置频响参数后,通过锤击法进行模态试验,流程如图6所示。

2. 2试验结果

将信号分析系统中所测得的频响信号导入对应的模态分析软件中,可得脱粒滚筒的前6阶振动频率阻尼比如表2所示,振型如图7所示。

2. 3模态有限元分析与模态试验的对比

模态有限分析与模态试验的误差对比如表3所示,最大相对误差为4. 6% ,振型一致。排除建模时忽略掉的部分,模型较为规则,有限元分析结果与模态试验分析结果接近,所建模型较为准确。

前6阶振型的频率分布在63. 83 ~ 158. 94Hz,固有频率较高。联合收获机工作时主要振源的激励频率为［9］: 地面3Hz,发动机38. 3 ~ 41. 7Hz,割刀7 ~ 8Hz,振动筛5Hz。此型号的脱粒滚筒均避开了共振区域。振型上,除第5阶振动为中轴的振动之外,其余各阶均为钉齿杆和幅盘的振动,且在连接处振幅最大。所以,在设计过程中,需加强钉齿杆和幅盘连接处的强度,减小由于振动造成破坏失效的可能。

3结论

1) 对联合收获机脱粒滚筒进行了有限元模态分析和模态实验,得到前6阶的固有频率和振型,两种方法所得结果相对误差不超过4. 6% ,且振型一致。