高地隙噴桿式噴霧機可滿足不同農(nóng)作物在各個生長時期的噴藥要求,已成為大田作物田間管理的必備機具之一。噴桿作為噴霧機的核心部件,其性能的好壞將直接影響噴霧機整機的穩(wěn)定性及噴霧均勻性。本文即對噴幅為18m的噴桿展開研究,對其進行輕量化設計并優(yōu)化其平衡特性。本文在對原有噴桿平衡特性研究的基礎上,針對其無法隔離高頻振動及階躍激勵下難以恢復穩(wěn)定等問題,對噴桿等腰梯形懸架進行了優(yōu)化。通過優(yōu)化改進,懸架基本滿足設計準則的要求,即在低頻激勵下噴桿能隨著噴霧機車架的擺動而擺動,以適應地面起伏和斜坡路面;在高頻激勵下懸架可以有效衰減振動,以使噴桿保持平衡。優(yōu)化結(jié)果表明,在50rad/s的角頻率激勵下外噴桿最大擺動角度在1°范圍內(nèi),平衡效果良好。之后,本文建立了噴桿的有限元模型,并對外、內(nèi)噴桿進行了靜態(tài)分析,結(jié)果表明,外噴桿彈性位移較大,直接優(yōu)化難以達到目標;內(nèi)噴桿應力較小,存在較大優(yōu)化空間。結(jié)合分析結(jié)果對外噴桿進行了局部結(jié)構(gòu)改進。在對外噴桿進行結(jié)構(gòu)改進后,對外、內(nèi)噴桿進行了輕量化研究。結(jié)果表明,經(jīng)過尺寸優(yōu)化,外噴桿質(zhì)量減小了13.9%,各工況最大應力均在200MPa內(nèi),各方向最大位移均在15mm內(nèi);內(nèi)噴桿質(zhì)量減小了59.5%,各工況最大應力均在150MPa內(nèi),各方向最大位移均在1mm左右,在滿足強度和剛度的基礎上,輕量化效果明顯。然后,對外、內(nèi)噴桿進行了自由模態(tài)分析,結(jié)果表明,外噴桿前2階模態(tài)頻率較小,位于0至6.9Hz路面激勵頻率范圍內(nèi),噴霧機作業(yè)時外噴桿可能發(fā)生共振造成彈性位移過大從而惡化噴霧均勻性;內(nèi)噴桿1階模態(tài)頻率為72Hz,遠大于路面激勵頻率,共振可能性較小,分析時可直接作為剛性構(gòu)件考慮。基于模態(tài)分析結(jié)果建立了外噴桿柔性體模型。最后,建立了噴桿噴霧機整車剛?cè)狁詈戏抡婺Ｐ?依據(jù)GB/T 24680-2009《農(nóng)用噴霧機噴桿穩(wěn)定性試驗方法》中的試驗要求,對噴霧機進行了田間道路仿真試驗,分析了噴霧機在不同作業(yè)速度和不同載荷下噴桿的動態(tài)特性,結(jié)果表明,噴桿末端彈性位移和垂直位移總體均較小,可以有效保證噴霧均勻性。本文對幅寬為18m噴桿輕量化及動態(tài)特性的研究為其他幅寬噴桿的設計和開發(fā)提供了一定的參考。
【學位單位】：武漢理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2016
【中圖分類】：S491
【部分圖文】：

圖 1-1 噴桿升降機構(gòu) 圖 1-2 噴桿擺動對噴霧均勻性的影響噴霧分布不均往往導致應用藥劑的劑量反應曲線失效，而為了達到植保的效果，往往重新噴施，這直接導致了施藥過量。施藥過量極易產(chǎn)生環(huán)境污染，甚至使地表水和地下水農(nóng)藥殘余量超標。國內(nèi)外研究表明，噴霧分布不均主要是由噴桿振動造成的，特別是噴桿在垂直于地面的平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，離地面低的一

圖 1-1 噴桿升降機構(gòu) 圖 1-2 噴桿擺動對噴霧均勻性的影響噴霧分布不均往往導致應用藥劑的劑量反應曲線失效，而為了達到植保的效果，往往重新噴施，這直接導致了施藥過量。施藥過量極易產(chǎn)生環(huán)境污染，甚至使地表水和地下水農(nóng)藥殘余量超標。國內(nèi)外研究表明，噴霧分布不均主要是由噴桿振動造成的，特別是噴桿在垂直于地面的平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，離地面低的一

6-第一段噴桿 7-第二段噴桿 8-末段噴桿圖 2-1 噴桿結(jié)構(gòu)示意圖該噴桿采用 L 型結(jié)構(gòu)設計，可以有效提高抵抗彈性變形的能力。等腰架是噴桿保持平衡的關鍵結(jié)構(gòu)，該噴桿梯形臂和調(diào)平連桿分別和內(nèi)噴桿桿鉸接（圖 2-1 中 A1、A2、B1、B2即為各鉸接中心），當內(nèi)噴桿隨著車架
【參考文獻】

相關期刊論文 前7條

1 陳晨;薛新宇;顧偉;崔龍飛;秦維彩;周良富;;噴霧機噴桿結(jié)構(gòu)形狀及截面尺寸優(yōu)化與試驗[J];農(nóng)業(yè)工程學報;2015年09期

2 邱白晶;何耀杰;盛云輝;尹振華;鄧武清;;噴霧機噴桿有限元模態(tài)分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J];農(nóng)業(yè)機械學報;2014年08期

3 陳達;陳志;周麗萍;嚴何榮;楊學軍;;噴桿噴霧機等腰梯形懸架改進與驗證[J];農(nóng)機化研究;2014年04期

4 何耀杰;邱白晶;楊亞飛;馬靖;;基于有限元模型的噴霧機噴桿彈性變形分析與控制[J];農(nóng)業(yè)工程學報;2014年06期

5 邱白晶;楊寧;徐溪超;管賢平;吳春篤;;噴霧機前后輪相繼激勵下噴桿理想運動響應提取[J];農(nóng)業(yè)機械學報;2012年02期

6 吳吉麟;苗玉彬;;不同激勵源下寬幅噴霧機噴桿的動態(tài)特性分析[J];農(nóng)業(yè)工程學報;2012年04期

7 張際先;噴霧機懸架的優(yōu)化設計[J];農(nóng)業(yè)機械學報;1995年01期

本文編號：2883872