圆盘扎辊式残膜回收机碎土性能分析及试验

为解决残膜回收时板结土壤与边膜粘结导致边膜回收率低的问题,根据圆盘开沟器的结构设计了一种圆盘扎辊式残膜回收机,通过分析碎土圆盘的工作原理和受力情况,建立了圆盘碎土时的力学模型。利用ANSYS Workbench软件对圆盘碎土过程进行有限元仿真分析,仿真分析表明:碎土过程中土壤的最大应力发生在土壤与圆盘的接触处;土壤所受的最大挤压应力随着圆盘倾角增大而增大,当圆盘碎土倾角为30°时,土壤所受最大挤压应力为817.56Pa。选取机具行进速度、圆盘半径和圆盘工作倾角为主要因素,对圆盘扎辊式残膜回收机碎土率及拾膜率进行田间正交试验,试验结果表明:圆盘工作倾角对拾膜率和碎土率影响显著;机具行进速度对拾膜率影响较显著;圆盘半径对拾膜率和碎土率影响不显著。     

川芎收获机振动碎土机构设计与特性研究

针对川芎挖掘收获时川芎-土壤混合物易堵塞、碎土分离困难等问题,设计了双摇杆抛摔碎土振动机构,并进行了机构运动学特性研究。通过解析法对振动碎土机构进行运动学分析和建模,获得了碎土振动机构的运动特性,利用Adams进行碎土机构运动学仿真,得到了机构质心位移、速度、加速度,验证了振动碎土机构的运动规律和碎土能力。结果表明,双摇杆抛摔碎土机构的曲柄在转角为22.4°时,混合物被向后抛离且水平运动67.1 mm,大于收获机前进距离39.7 mm,实现向后输送混合物并碎土分离,避免了壅土现象发生。该研究为川芎收获机振动碎土机构设计提供了理论支持。     

A6061薄壁圆锥管轴向压缩性能的数值分析和理论研究

采用LS-DYNA软件对锥倾角0°~40°、壁厚1 ~2.5 mm的A6061圆锥管进行轴向压缩仿真,研究锥倾角和壁厚对圆锥管吸能特性和变形规律的影响;基于Mamalis圆锥管瞬时载荷压溃模型,提出大范围锥倾角（15°~40°）瞬时载荷修正公式。研究结果表明：变形模式的临界角为15°,当锥倾角小于等于15°时,变形模式为堆叠模式,当锥倾角大于15°时,变形模式转变为嵌套模式;平均载荷与比吸能均随着锥倾角的增大缓慢减小,而初始峰值载荷则大幅度减小;随着壁厚增大,压溃模式由钻石模式转变为环形对称模式,平均载荷、初始峰值载荷和比吸能均增大。基于仿真结果,采用皮尔逊相关系数分析法修正了Mamalis瞬时载荷公式,修正值与仿真值的最大误差小于10%,通过试验验证了修正公式的准确性。修正公式为揭示大范围锥倾角薄壁管压溃机理提供了理论依据。     

基于EDEM的双立轴搅拌机拌缸倾角对比研究

为研究拌缸倾角对双立轴搅拌机拌合物均质性的影响,结合力学和运动学原理分析了物料在拌缸内的物流循环,结合EDEM模拟仿真软件,对拌缸在0°、30°、45°倾角状态下对拌合物料均匀性的影响进行了模拟仿真分析,结果表明:在拌缸倾角为45°时,搅拌出的新拌混凝土均匀性要优于其他角度,仿真结果对立式搅拌机的设计有一定的指导意义。     

小型双轴旋耕机的设计

本文阐述了小型双轴旋耕机的结构设计及其工作原理。针对丘陵山区旱地、果园等板结土壤耕作难题,提出双轴正反旋组合的耕作机理。利用反旋凿切入土性能好,破土能力强,适宜切削硬土的特点结合正旋深耕碎土效果高的特点,通过反旋凿切刀具结构设计及机具前进速度和刀具转速的匹配,提高机具的效能比,实现小功率板结土壤作业需求。     

自平衡多螺旋钻地机器人研究

针对国内外钻地机器人的研究现状,提出了一种自平衡多螺旋钻地机器人,阐述了其总体结构与工作原理,对机构转速、螺旋倾角和土升角等参数作了分析计算,并借助ANSYS-Workbench软件对螺旋机构钻进时的土壤变形流动情况作了动力学仿真.分析结果表明,该钻地机器人通过左旋螺旋机构和右旋螺旋机构的组合有效实现了在土壤中钻进和转向的功能,为今后改装应用奠定了基础.     

二阶曲面挖掘铲静力学分析

现阶段的麦冬收获机,结构大多是整机采用拖拉机作为动力,一次性完成挖掘、除泥沙、集中铺放与收集等工序。考虑到入土性能和碎土能力两方面的因素,提出了一种麦冬收获机的二阶曲面挖掘铲,即在三角形平面铲一阶倾角的基础上,增加一个倾角平面,并结合凸面铲的碎土性能优越的特点。通过ANSYS Workbench分别对的普通和二阶曲面挖掘铲铲面倾角三维模型进行静力学分析验证,由于二阶曲面挖掘铲具有两个不同的倾角曲面使土壤发生折断劈裂,提高了碎土能力,且减小了机具的动力消耗。     

煤层倾角对滚筒工作性能影响的仿真研究

为研究采煤机滚筒与围岩的相互作用机制,以MG500/1180-WD型号采煤机为研究对象,利用EDEM离散元仿真软件建立滚筒截割过程的三维仿真模型,综合考虑煤岩块度、顶板压力对滚筒工作性能的影响,研究采煤机截割煤岩的动态过程,分析工作倾角、走向倾角对采煤机装煤率、截割阻力及截割比能耗等因素的影响。结果表明:当工作倾角在-20°～0°范围内,走向倾角在0°～10°范围内时,其对采煤机工作性能影响较小,能够满足采煤机的装煤效率,及截割稳定性。当工作倾角绝对值较大,走向倾角为负值或绝对值较大时,其对采煤机工作性能影响显著,可考虑改变采煤机工作参数,如:降低滚筒转速、提高采煤机牵引速度,适当调整截深有效提高采煤机工作性能。为实现采煤机高效截割提供了改进参考。     

侧翻工况下零转弯半径割草机ROPS动态仿真

为了研究零转弯半径割草机(Zero Turning Radius Mower)在土壤斜坡上ROPS的动态响应过程以及确保驾驶员在侧翻过程中的安全,提出了对ZTR割草机整机ROPS动态仿真建模及理论分析方法,以某割草机在倾角为30°的土壤斜坡侧翻工况为例,利用多刚体动力学及弹性体模型相结合的有限元非线性分析方法进行研究,运用LS-DYNA软件对割草机ROPS进行动态仿真分析,结合理论分析和最新ISO21299(2009E)评定标准,验证了建模方法的可行性及仿真结果的合理性。仿真实验结果表明:在整车碰撞过程中ROPS的最大冲击力为22562.3N,最大变形量为43.49mm,吸收的能量值为824.7J,研究表明驾驶员不会暴露于容身空间范围之外(根据ISO21299新标准计算得到容身空间暴露时ROPS最大变形量为275mm),确保了安全性,但是研究也发现目标割草机所采用的ROPS材料(Q235)过度安全,其强度及刚度匹配有待进一步优化。     

基于光滑粒子流体动力学仿真的板结土壤深旋耕技术

针对中国南方丘陵、尤其是茶园板结土壤的特点,提出采用正反旋耕相结合进行土壤切削的方法,并设计反旋凿切和正旋旋耕相结合的板结土壤深松作业机具.为实现小功率的板结土壤深松作业,利用光滑粒子流体动力学有限元法研究反旋凿切土壤的物理过程,构建土壤高速凿切的有限元数值仿真模型;同时结合正交试验设计和数值模拟技术,进行反旋凿切刀具的刀尖结构参数和土壤反旋凿切工作参数的有限元数值分析与优化.研究表明,利用反旋凿切进行板结土壤的切削,在选择合适的结构切土角、结构后隙角、机组前进速度和凿切刀旋转速度的合理匹配后,能有效降低板结土壤耕作机组的消耗功率、提高其工作效率,从而达到采用小型农业动力机具进行板结土壤深松作业的目的.     

基于ANSYS/LS-DYNA圆盘剪带钢剪切过程仿真研究

针对圆盘剪带钢剪切质量不高,且同时剪切过程中一些复杂的现象无法通过解析法或实验法得到有效解释的问题,根据圆盘剪带钢剪切过程的变形特点,基于对有限元分析理论的研究,利用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件,建立了切边圆盘剪剪切带钢的有限元仿真模型,对带钢动态剪切过程进行了弹塑性有限元分析。通过仿真计算分析,得到了带钢断裂过程中应力应变分布情况,导出了剪切过程中剪切力的变化规律曲线以及剪切过程中废边的运动状态规律。研究结果表明:有限元分析法计算剪切力具有一定的有效性,与实际剪切过程相符;另外,由于有限元模拟结果可靠,可作为圆盘剪设计制造的依据。     

除尘装置对三偏心蝶阀区域粉尘沉降抑制效能的仿真分析

高炉煤气含大量粉尘,易在管道内三偏心蝶阀阀座密封面底部板结,影响阀板转动或损坏密封面,影响高炉生产并造成经济损失.为阻止粉尘在蝶阀阀座密封面底部板结,采用Pro/E设计了蝶阀区域的粉尘自动清除装置.基于ANSYS Workbench的FLUENT模块,选择标准k-ε模型和DPM模型,对不同阀板开度(15°,30°,45°,60°,75°和90°)时蝶阀区域粉尘沉降轨迹进行了仿真模拟,分析了除尘装置对粉尘沉降特性的影响规律.结果显示:阀板开度30°,45°,60°,75°和90°时,除尘装置均能使三偏心蝶阀阀座密封面底部粉尘板结质量显著降低;阀板开度90°时板结粉尘清除率可高达80.7%;而阀板开度15°时,除尘装置未体现明显除尘效果.     

地下隧道变形检测的无线倾角传感器

设计了一种无线倾角传感器来检测地下隧道的结构变形,并研究了该无线倾角传感器所采用的温度补偿和数字滤波算法.首先,根据地下隧道结构特点,结合微机电系统(MEMS)技术和无线传感器网络技术,给出无线倾角传感器的硬件结构,并描述了传感器实现无线通信和可视化上位机界面的软件设计流程.然后,针对地下隧道温度变化大、振动扰动频繁等因素,分析其对传感器精度的影响,实现了对无线倾角传感器的温度补偿.最后,通过对传感器数据噪声频谱分析,选择数字滤波方法,充分抑制振动对传感器的影响,提升了无线倾角传感器的测量精度.实验结果表明:无线倾角传感器在±30°范围内的测量精度为0.05°,符合地下隧道变形检测的功能需求.     

高精度倾角传感器在测量车载平台变形中的应用

为了分析车载平台变形对光电经纬仪测角误差的影响,提出了利用倾角传感器来测量车载平台变形的方法。基于平台变形对光电经纬仪测角误差的影响的基本原理,利用固定在垂直轴轴心的倾角传感器测量出因平台变形而导致经纬仪工作基准面中心点与水平面变化的夹角,计算其测量坐标系的变化量,推导出了倾角传感器输出值与测角误差的关系公式。选用双轴倾角传感器实时测量了经纬仪工作时车载平台的变形值,结果表明,车载平台变形量受方位方向速度影响较小,倾角传感器输出值经过滑动加权均值滤波处理后最小相差为0,最大相差为5.1″;受经纬仪视轴位置影响较大,高低角在0°～90°变化时,高低角越小,倾角传感器输出值越大。这种测量方法为进一步提高车载经纬仪的测角精度提供了理论依据。     

30 m望远镜的三镜Rotator组件轴承概念设计

针对美国30 m望远镜(TMT)三镜系统在工作时的特殊要求,对三镜系统的Rotator组件轴承进行了设计,提出了在载荷连续变化条件下轴系的设计方法.通过分析该系统独特的运动和受力方式并对比现有大型望远镜结构形式,确定了三排滚柱支撑的轴系方案及轴承结构参数.计算中将天顶角定义为变量,确定了轴承的最恶劣工况及此时的望远镜指向.采用了数值计算和有限元仿真的方法对这一条件下的轴承变形和应力同时进行校核,两种方法得到的结果符合得很好,证明了模型的正确性.结果表明,天顶角为0°～65°时,轴承在x、y、z方向上的变形不超过0.015 mm,轴承倾角不超过1.7×10-5 rad,满足设计要求,并留有很大裕度.     

基板倾斜角度对3D打印微滴成形形貌的影响研究

为研究微滴喷射3D打印过程中基板倾斜角度对微滴成形形貌的影响,以低熔点铅锡合金为研究对象,通过实验和仿真研究微滴分别与0°、15°、30°、45°、60°倾角的基板碰撞动力学特性及微滴形貌成形规律。结果表明,基板倾角对微滴铺展的对称性和形貌有着主要影响,随着倾角的增大,微滴铺展的不对称性也随之增大。在一定倾斜角范围内,微滴与基板碰撞后铺展程度变化不大,微滴沿壁面滑移距离变化较为平均,随着倾斜角增大到一定程度,铺展程度变化显著,滑移距离变化较大;微滴的惯性力对微滴碰撞前期的变形影响较大,微滴成形后期其形貌主要受张力、应力和粘性力的影响。     

坡道行驶工况下月球车运动控制策略仿真

坡道是崎岖月面环境的典型路况,在分析月球车轮地相互作用模型并对其进行修正的基础上,建立月球车坡道行驶地面力学模型。同时考虑前面车轮对月壤扰动变形的影响,提出了月球车行驶过程中前后车轮沉陷量的计算方法。最后通过分析月球车坡路行驶运动过程,得出如下结论:当坡度角大于21.8°时,应进行避障,而当月球车具有足够的车轮牵引力时,应控制车轮转速,使月球车在最佳滑转率下行驶。在月球车三维可视化仿真平台中进行了仿真验证和试验验证。     

薄煤层开采中工作面走向倾角对滚筒装煤性能的影响

薄煤层开采过程中，由于煤层地质条件的不同，存在不同的工作面走向倾角，对采煤机滚筒的装煤性能产生影响。针对走向倾角的影响作用，采用离散元仿真的形式，对推挤及抛射两种工艺下的滚筒装煤性能进行分析。结果表明，在两种工艺方式下工作面走向倾角越大则滚筒的装煤性能越好，在10°走向倾角下的装煤率是-10°时的约1.9倍。     

浅谈延期药圆盘造粒机的设计思路及造粒实验

圆盘造粒是工业化大吨位造粒技术,制备颗粒具有粒度均匀和流散性好等特点。本文以常见延期药粉体为依据设计出适合延期药造粒的圆盘造粒机,并以氧化剂为粉体原料,以喷雾方式加入黏结剂,在圆盘倾角50°和转速为35r/min条件下进行造粒,得到产品经过显微镜分析和粒度分析发现,颗粒球形度高、流散性优良和表面光滑,81%的颗粒粒度分布在30～80目,生产能力达到12kg/h。     

月球车坡路行驶地面力学模型与运动性能分析

坡路是崎岖月面环境的典型路况,在分析月球车轮地相互作用模型基础上,建立月球车坡路行驶地面力学模型.同时考虑到前面车轮对月壤扰动变形的影响,在表征不同车轮的沉陷量时,引入沉陷率系数.建立月球车三维可视化仿真平台,并通过对比仿真试验结果与实车试验数据,验证仿真的正确性.通过月球车坡路行驶运动过程仿真分析,给出月球车坡路行驶运动控制策略:当坡度角大于26.6°时,应进行避障,而当月球车具有足够的车轮牵引力时,应控制车轮速度,使月球车在最佳滑转率下行驶.