發(fā)布時間：2020-11-14 19:26

　　 高地隙噴桿式噴霧機(jī)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(jī)具之一。噴桿作為噴霧機(jī)的核心部件,其性能的好壞將直接影響噴霧機(jī)整機(jī)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(jìn)行輕量化設(shè)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(chǔ)上,針對其無法隔離高頻振動及階躍激勵下難以恢復(fù)穩(wěn)定等問題,對噴桿等腰梯形懸架進(jìn)行了優(yōu)化。通過優(yōu)化改進(jìn),懸架基本滿足設(shè)計準(zhǔn)則的要求,即在低頻激勵下噴桿能隨著噴霧機(jī)車架的擺動而擺動,以適應(yīng)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(jìn)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(dá)到目標(biāo);內(nèi)噴桿應(yīng)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(jìn)行了局部結(jié)構(gòu)改進(jìn)。在對外噴桿進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)后,對外、內(nèi)噴桿進(jìn)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(yīng)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(yīng)力均在150MPa內(nèi),各方向最大位移均在1mm左右,在滿足強(qiáng)度和剛度的基礎(chǔ)上,輕量化效果明顯。然后,對外、內(nèi)噴桿進(jìn)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(jī)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(yuǎn)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�；�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(jī)整車剛?cè)狁詈戏抡婺Ｐ?依據(jù)GB/T 24680-2009《農(nóng)用噴霧機(jī)噴桿穩(wěn)定性試驗方法》中的試驗要求,對噴霧機(jī)進(jìn)行了田間道路仿真試驗,分析了噴霧機(jī)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(shè)計和開發(fā)提供了一定的參考。
【學(xué)位單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類】：S491
【部分圖文】：

圖 1-1 噴桿升降機(jī)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(dǎo)致應(yīng)用藥劑的劑量反應(yīng)曲線失效，而為了達(dá)到植保的效果，往往重新噴施，這直接導(dǎo)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(biāo)。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(jī)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(dǎo)致應(yīng)用藥劑的劑量反應(yīng)曲線失效，而為了達(dá)到植保的效果，往往重新噴施，這直接導(dǎo)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(biāo)。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(shè)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(guān)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(dāng)內(nèi)噴桿隨著車架
【參考文獻(xiàn)】

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1 陳晨;薛新宇;顧偉;崔龍飛;秦維彩;周良富;;噴霧機(jī)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(xué)報;2015年09期

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

3 陳達(dá);陳志;周麗萍;嚴(yán)何榮;楊學(xué)軍;;噴桿噴霧機(jī)等腰梯形懸架改進(jìn)與驗證[J];農(nóng)機(jī)化研究;2014年04期

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本文編號：2883872