小麦联合收割机振动筛动力学分析
联合收割机脱粒系统中振动筛的动力学分析
2叭2年5月农机化研究第5期联合收割机脱粒系统中振动筛的动力学分析洪美琴(株洲职业技术学院机电工程系，湖南株洲412001)摘要：联合收割机振动筛工作时由于往复摆动和筛上物料的变化，存在着强度低、工作动负荷大、轴承温升大等问题。
为此，针对某一结构的曲柄连杆机构振动筛进行动力学分析，建立其力学方程，以求出振动筛所受约柬力的大小，为振动筛关键零件的强度分析提供理论依据。
关键词：联合收割机；振动筛；约束力；力学方程中图分类号：S226．1文献标识码：A文章编号：1003—188X(2012)05—0079—040引言振动筛作为联合收割机的清选机构，是联合收割机的重要工作部件"J。
由于联合收割机工作环境差，振动筛在往复摆动和筛上物料的作用下长期承受交变载荷，所以极易发生疲劳失效。
目前，振动筛普遍存在着强度低、使用寿命短、噪声大、工作动负荷大和轴承温升大等问题，这些问题的存在影响了联合收割机的使用寿命和工作的可靠性【6J。
考虑振动筛工作过程中变加速度和变载荷的影响，对振动筛进行动力学分析计算，其结果为振动筛的静强度和疲劳强度分析的准确性奠定了基础。
1振动筛的工作原理与运动分析图l所示的运动示意图是由曲柄连杆机构的运动而实现振动筛往复摆动的一种形式的收割机清选机构。
当曲柄舷转动时，与曲柄相连的连杆8C随着转动，从而带动传动摇杆cD转动。
传动摇杆cD的D端与振动筛轴通过平键相连，从而使振动筛轴旋转一定的角度；振动筛筛体一端的前吊杆E(G)端也通过平键与振动筛轴相连，当振动筛轴旋转一定的角度时带动前吊杆也旋转相应的角度，从而实现振动筛在一定角度上往复摆动，达到振动清选目的。
该机构由曲柄、连杆、传动摇杆、前吊杆、振动筛轴、振动筛体和后吊杆组成。
进行动力学分析之前，首先要计算振动筛的加速度。
从机构的工作原理可知，传动摇杆、振动筛轴、前吊杆的角速度和角加速度是相等的，只要计算出传动收稿日期：2们l—07一04作者简介：洪美琴(1966一)，女．湖南株洲人，讲师，工程硕士，(E—m ai l)hm ql6@8i na．Ⅲno79-摇杆的角速度和角加速度，其它两个就可知了。
振动筛分机结构的优化设计与动力学分析
振动筛分机结构的优化设计与动力学分析引言振动筛分机是一种常用的固体物料分离设备，广泛应用于矿山、建筑材料、化工等行业。
其主要原理是通过振动力将物料进行筛分，以达到不同颗粒大小的分离。
本文将探讨振动筛分机的结构优化设计和动力学分析，以期提升其工作效率和使用寿命，满足生产需求。
一、振动筛分机结构优化设计1.工作原理振动筛分机的工作原理是通过激振器产生的振动力将物料进行筛分。
传统的振动筛分机结构通常由筛箱、筛网、弹簧支撑、激振器等部分组成。
然而，这种结构存在着一些问题，如振动不稳定、易损件寿命短等。
因此，进行结构优化设计十分必要。
2.结构优化方案结构优化的关键是改善振动筛分机的工作稳定性和使用寿命。
一种常见的优化方案是采用新型的振动器，如气弹簧振动器或电动振动器。
这些振动器具有振动稳定、无噪音、使用寿命长等优点，可以显著改善振动筛分机的工作效率和可靠性。
此外，还可以考虑引入阻尼装置，以减少振动筛分机的共振现象。
阻尼装置可以通过在筛箱和支撑结构之间安装阻尼垫或阻尼弹簧来实现，有效地减小共振幅值，提高筛分效果。
3.材料选择振动筛分机的材料选择也是结构优化的关键。
由于振动筛分机在工作过程中需要承受较大的振动力和冲击力，因此优选高强度、耐磨、耐腐蚀的材料十分重要。
常见的选择包括高强度合金钢、不锈钢等。
二、振动筛分机动力学分析1.数学模型建立对于振动筛分机的动力学分析，需建立相应的数学模型。
振动筛分机可视为一个多自由度的振动系统，可以通过运动方程和边界条件建立其数学模型。
2.系统参数计算系统参数的计算是动力学分析的基础。
主要包括筛箱的质量、弹簧刚度、阻尼系数等。
这些参数的准确计算对于分析振动筛分机的动态特性具有重要意义，可通过实验测试或仿真计算获得。
3.振动特性分析通过求解振动筛分机的运动方程，可以得到其振动特性，如共振频率、振幅、加速度等。
这些特性对于筛分过程的控制具有重要意义，可以帮助优化筛分机的结构参数和工作条件。
小麦筛分机械结构设计
小麦筛分机械结构设计小麦筛分机是一种常见的农机设备，主要用于将小麦按照颗粒大小进行筛分和分级。
机械结构的设计对于小麦筛分机的性能和效果有着重要的影响。
小麦筛分机的机械结构设计应考虑以下几个方面：1.筛框结构设计：筛框是小麦筛分机的主要部件之一，它能够将小麦颗粒按照大小进行筛分。
筛框应具有足够的强度和刚度，能够承受小麦的冲击和振动。
同时，筛框的开口大小和形状也需要根据小麦颗粒的大小来设计，以保证筛分效果和产量。
2.振动力系统设计：振动力系统是小麦筛分机的重要组成部分，它能够产生适当的振动力，促使小麦颗粒在筛框上进行筛分。
振动力系统的设计应考虑振动力的大小、频率和方向。
振动力的大小应能够使小麦颗粒充分分散和筛分，而频率和方向则应能够使小麦颗粒在筛框上均匀分布和流动。
3.移动部件设计：小麦筛分机通常需要在不同场地和位置进行移动和安装，因此移动部件的设计至关重要。
移动部件应具有足够的强度和稳定性，能够承受机器的重量和振动，同时便于操作和控制。
4.清理系统设计：在筛分过程中，筛框上可能会积累一些杂质和颗粒，这会影响筛分效果和生产效率。
因此，小麦筛分机应设计相应的清理系统，以便及时清理筛框上的杂质和颗粒。
清理系统可以采用刷子、气流、水流等方式进行清理。
5.安全性设计：在小麦筛分机的设计中，安全性是一个非常重要的考虑因素。
机械结构设计应遵循相关的安全标准和要求，采取相应的措施保证操作人员的安全。
例如，应设计防护装置、紧急停止装置等。
综上所述，小麦筛分机的机械结构设计应考虑筛框结构、振动力系统、移动部件、清理系统和安全性等方面的要求。
只有合理设计和优化这些部件，才能提高小麦筛分机的筛分效果、生产效率和安全性。
BRU2448振动筛的动态仿真及结构动力学分析的开题报告
BRU2448振动筛的动态仿真及结构动力学分析的开
题报告
一、研究背景
BRU2448振动筛是一种广泛应用于矿山、冶金、建材等领域的筛分
设备，具有筛分效率高、处理量大、耐用等优点。
但是，在振动筛运动
过程中存在很多的结构动态问题，包括振动幅度、筛面变形、振动筛支
撑结构的疲劳寿命等，因此需要对其进行动态仿真和结构动力学分析，
以优化设计并提高运行效率和寿命。
二、研究目的
本研究旨在通过动态仿真和结构动力学分析，探究BRU2448振动筛运动过程中的结构动态问题，为其优化设计和运行维护提供科学依据。
三、研究内容
1.建立BRU2448振动筛的三维有限元模型
2.进行振动筛的动态仿真分析，并分析影响振动幅度的因素
3.对振动筛筛面变形进行仿真分析，并研究其对筛分效率的影响
4.进行振动筛支撑结构的疲劳寿命分析，预测其寿命
四、研究方法
本研究采用ANSYS有限元分析软件进行动态仿真和结构动力学分析。
首先，建立BRU2448振动筛的三维有限元模型，并确定仿真分析所需的工况和仿真参数；其次，进行振动筛的动态仿真分析，在仿真分析中分
析影响振动幅度的因素；然后，对振动筛筛面变形进行仿真分析，并研
究其对筛分效率的影响；最后，进行振动筛支撑结构的疲劳寿命分析，
并预测其寿命。
五、研究意义
本研究对BRU2448振动筛的优化设计和运行维护具有重要的意义。
通过动态仿真和结构动力学分析，可以深入探究其振动幅度、筛面变形和支撑结构疲劳问题，并提出相应的解决方案，从而提高振动筛的筛分效率、延长使用寿命，降低维护成本。
同时，该研究对振动筛等筛分设备的优化设计和结构动力学分析也具有一定的借鉴意义。
小麦机收减损问题的原因分析及有效解决策略探讨
作为我国主要粮食品种，小麦产量对于农业产业、经济发展有着重要影响，随着当前农业技术的发展，小麦的产量不断提升，收获方法也从传统的人工收获，转变为机收，极大地提高了作业效率。
但是在机收过程中，难以避免会出现撒粮、漏麦等情况，增加小麦机收损失，影响产量。
2022年陕西省小麦种植面积为1657.7万亩，总产量约45.9万吨，小麦机收率高达95.5%，机收损失率达到了5%，机收损失率的下降，能够极大提升小麦产量。
因此，加强对于小麦机收减损的原因分析，以及提高产量技术措施的探讨是十分有必要的。
一、小麦机收减损的技术表现1、撒粮在小麦机收的过程中，难以避免会出现麦粒抛撒的情况，造成机收减损，主要抛撒位置如下：（1）收割机尾部，若此位置出现抛撒，伸手会有麦粒“打手”的感觉，主要是由于风机风量控制不佳引起的；（2）收割机割台，此位置出现抛撒时，通常小麦较为成熟，麦芒表现为放射状，主要是由于禾轮位置或者转速控制不当，使得转速与行驶速度之间难以实现良好配合，造成机损。
2、漏麦漏麦顾名思义就是收割过程中有大量麦粒集中漏在麦田当中，出现漏麦情况的主要部位如下：（1）收割机抖动筛箱两侧，在麦田不平整，或者筛箱两侧吊耳变形等情况，使得筛箱倾斜时，箱体产生缝隙，就会出现漏麦情况；（2）振动筛部位大量抖出麦粒，此类情况多出现在早晨露水较重，或者环境湿度较大时，导致作物潮湿，使得振动筛出现堵塞情况，而且没有及时对抖动板进行清理，导致振动筛堵塞，粮食与糠共同被抖出筛面，造成漏麦。
3、夹带夹带主要是指排草口排草过程中，夹带大量麦粒，或者脱粒不干净的麦粒。
产生这一情况的主要原因在于精干含水量大、粘度大，或者板间隙调整不当，影响了脱粒效果，导致麦穗脱粒不充分，或者由于复合式轴流滚筒上的分离板过度磨损，无法实现正常分离，导致夹带，造成减产。
4、粮脏在实际进行小麦收割的过程中，麦粒当中会混有大量的碎秸秆、麦穗等杂质，影响麦粒收获。
由于杂质较多、粮食较脏引起的减损情况，多出现在麦子成熟早期以及完熟期。
大型直线振动筛动力学分析与研究的开题报告
大型直线振动筛动力学分析与研究的开题报告
1.选题背景：
随着工业技术的不断发展，振动筛的应用越来越广泛，是一种常见的筛选设备。
其中，直线振动筛因其结构简单、易于维护和性能稳定等优势，已成为工业中应用最广泛的一种振动筛。
然而，直线振动筛在振动过程中会产生大量动力学问题，包括振动传递、共振、倾覆等。
为了优化直线振动筛的设计和性能，必须进行动力学分析和研究，从而提高直线振动筛的工作效率和可靠性。
2.研究目的：
本文旨在通过对直线振动筛的动力学分析与研究，深入了解直线振动筛的工作原理与特点，并提出相应的设计优化建议，从而提高直线振动筛的筛分效率和工作可靠性。
3.研究内容：
（1）直线振动筛的结构和工作原理分析，包括振动源、筛网、弹簧支撑、支架和振动传递特点等。
（2）直线振动筛的动力学模型建立，研究其振动特性，探讨其振动响应规律和共振条件。
（3）直线振动筛的动力学仿真模拟，通过ANSYS软件对振动筛的振动特性进行数值模拟，验证分析结果的正确性。
（4）基于动力学分析与仿真模拟结果，提出优化设计建议，如优化筛网结构、调整振动源参数等，以提高直线振动筛的筛分效率和工作可靠性。
4.研究意义：
通过本文的研究，将对直线振动筛的动力学问题进行深入分析和研究，为直线振动筛的优化设计和改进提供参考和指导，进一步提高直线振动筛的工作效率和可靠性。
5.研究方法：
本文将采用理论分析、数值模拟和实验研究相结合的方法，以动力学分析为基础，通过数值模拟和现场实验验证分析结果的正确性，进一步优化直线振动筛的设计和性能。
关于稻麦联合收割机振动试验的简介
通常是 ２ 的输 出 ｅ ， ： ０ ｘ０ ８相当于 １０１ 倍 ０ 例 ３ ０ １ ０ ５０ ＷＶ。 ． ｔ 应变量的计算 式 ｓ＝ ， Ｌ ） Ｏ， （Ｊ Ｏ Ｉ — Ｌ 式中 ￡是材料受力前的长度 ， ∞ 是受力后产生的长度变化量 。由于材料的应变量极为微小 ， 工程上习惯 以微应变 来表示应 变量 ， 其换算关系为 ＝￣ ｌ ／ ｘ０ 。 ．
精度 ， 材料的疲 劳试验 ｓ —Ｎ曲线组中应 有大部分材料的典型结构 、 载荷 形式 （ 受力方向等 ） 下的曲线数据 。 ②局部应力一应变分析的准确性与精度 在很大程度 上受到试验 条
件的约束。从实际与经济的角度考虑 ， 测试 点不可能将 试件全部 覆盖 ， 因此 ， 判定应力集中点 的位置与对贴片的技术要求就十分重要 。更重要 的是测试时零部件的载荷与机器实际工作 时的载荷存在着差异 ， 而这种 差异在不同地 区、 同季节始终存 在， 不 这就需要根据设计要求 ， 在可 以接
向一 致 。
机器零部件承受载荷后所产生 的内部应力是无法测 量的 ， 通常采用
测量构件表面的局部应 变换算 成应 力 ， 局部应 力——应 变测 试法。 即： 根据零部件或结构件承载时应力集 中部 位发生 的应 变、 载荷特性 、 力 应 集中点的结构形式 ， 对照材料在类似条件下的 ｓ Ｎ曲线进行分析预测 ， — 在一定 的测试精度下 ， 快速无损 地对零部 件进行 疲劳 寿命 的分析 预 可 测、 设计与试验验证。
功能。具有 自标定校正功能的仪器会给测试工作带来相应的方便。 动态应变测试仪主要完成 向应变桥提供激励桥压 、 测量应变 电阻的 变化 ， 并将这个动态变化线性输 出。Ｅ Ｘ１０ Ａ测试记 录分 析仪能实时 Ｄ ５０ 测试并 随时进行 显示 、 记录 、 分析处理 ， 适应 多至 １ ６通道各种传感器 的 测 试 记 录分 析 。
毕业设计(振动筛-动力参数)
重庆工商大学2009届毕业“论文”设计题目：振动筛动力工艺参数的设计专业：机械设计及自动化姓名：³³³班级：³³³指导教师：³³³起止日期： 2012年1月18日至2012年5月18日目录0前言 (1)1 运动学参数 (1)2动力学参数 (2)2.1参振质量 (2)2.2弹簧刚度 (2)2.3块偏心振动器的偏心块质量和回转半径关系 (2)2.4筛箱重心计算及振动器位置的选择 (3)3 电动机 (4)3.1 电动机类型 (4)3.2 电动机功率 (4)3.3 启动转矩的校核 (4)4 主要零件的设计计算 (5)4.1 轴承 (5)4.2 振动轴 (5)4.3 弹簧 (7)4.3.1 圆柱型橡胶弹簧 (7)4.3.2 金属螺旋弹簧 (9)5结论 (9)0 前言：振动筛分为直线振动筛、圆振动筛和复合振动筛，主要用于物料的分级、脱水、脱泥、脱介。
振动筛是一种高速振动的设备，其振动频率可达24Hz ，因此对于振动设备的力学运动必须进行设计计算。
振动筛的设计应按其用途、使用要求和物料特性等实际条件进行，其参数、结构应满足先进性、可靠性以及经济合理的要求。
本文对振动筛的动力参数进行理论上的设计与探讨。
1 运动学参数（1） 振动强度K ，根据目前的机械水平，K 值一般在3~8范围内。
（2） 抛射强度K V ，根据振动筛的用途选取，直线振动筛宜取K V =2.5~4.0；对圆振动筛一般取K V =3.0~5.0；难筛物料取大值，易筛物料取小值；筛孔小时取大值，筛孔大时取小值。
（3） 筛面倾角α，对直线振动筛一般取0º，为适应不同需要可在±10º范围内选取，对圆振动筛一般取15º~25º，推荐取20º±2.5º，振幅小时取大值，振幅大时取小值。
（4） 推荐方向角δ，是直线振动筛的重要参数之一，一般取δ=30º~65º。
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幅的变化不大。由图 4 可知，当频率比 0 较小时，
相位差 较小；而当 0 较大时，相位差 ≈- ，
说明此时位移和激励力之间近似反相。同时，在共
振处 （ 0 =1） 相位差随频率比的变化较为剧烈，而
10 8 6 4 2术
XUE SHU JIAO LI 交流
=0.05 =0.1 =0.15
下面针对小麦联合收割机振动筛的动力学问题， 通过建立振动筛动力学方程，对振动筛的动态特性 进行分析，并着重分析工作频率与振动筛固有频率 的比值 （频率比） 以及阻尼对振动筛幅频和相频特 性的影响规律。
1 动力学方程求解
小麦联合收割机振动筛分机构见图 1(a)。图 1 (a)中， 为摇杆，工作时以角速度进行旋转，并 带动连杆 进行运动。连杆 带动筛框 进行 往复运动，对物料进行筛分和清选。
为单自由度受迫振动系统，激励力为 0 sin ，激
励力的幅值为 0 。对于单自由度受迫振动，式②所
示的二阶常微分方程的解由表示自由振动的通解和
表示受迫振动的特解构成。根据振动力学理论，自
由振动会随着时间的推移在阻尼的作用下而逐渐衰
减，筛框主要以受迫振动进行运转。因此，此时主
要分析筛机的受迫振动。
式②所示的微分方程的特解可以写为
= sin( - )
③
70 本栏编辑 席尚明
其中， 为振动质体的振幅， 为位移落后激振力
的相位差。
由式③可以得到筛机的速度和加速度的表达式
分别如式④和⑤所示。
.=
cos( - )
④
..=-
2 sin( - )
⑤
将式③、式④和式⑤代入式②有
- 2 sin( - )+
cos( - )+( + 0 )
sin( - )= 0 sin
关键词：小麦联合收割机；振动筛；动力学；分析 DOI：10.3969/J.ISSN.1673—632X.2019.03.001 中图分类号：S220.2 文献标识码：A
0 引言
振动筛是小麦联合收割机上的关键和核心部件 之一。在持续往复摆动下，其动力学特性不仅会影 响最终的清选效果，还会对整机结构的疲劳特性及 物料筛分产生较大的影响。因此，对小麦联合收割 机振动筛的动力学特性进行分析具有重要的意义。
目前，已有多名学者对小麦联合收割机振动筛 的力学特性进行了分析。洪美琴基于达朗贝尔原理 建立了小麦联合收割机振动筛的静力学方程，对其 各支撑节点的支反力进行了计算，为后续的强度分 析奠定了基础。王志华、陈翠英等采用多体动力学 分析软件 ADAMS 建立了振动筛的虚拟样机，并分 析了筛框的加速度特性。李杰、闫楚良、杨方飞等 也采用多体动力学分析软件 ADAMS 对振动筛的动 态特性进行了分析，并对主要结构参数进行了优化。 王茜、罗康、杨捷等分析了联合收割机振动筛的惯 性力的平衡问题。
3 结束语
本文重点分析了小麦联合收割机振动筛的动力 学特性。利用理论力学的动静法建立了筛框的动力 学方程，并基于所建立的动力学方程对筛框的幅频 和相频特性进行了分析。通过分析可以发现，阻尼 比和频率比会对筛框的幅频和相频特性产生较大的 影响。阻尼比较小时，在频率比等于 1 处筛框会出 现较大的振幅，发生共振。为避免共振，阻尼比应 取较大的值。然而，阻尼比太大也会增大系统的能 耗。因此，阻尼比应进行优化选取。
0
2 结果分析
在实际使用过程中，频率比 0 和阻尼比 会对 筛框的动力学特性产生重要的影响。因此，本节将 根据式⑧和式⑨分析在不同的频率比 0 和阻尼比 情况下筛框的幅频特性 （频率比 0 和幅值 的关 系） 和相频特性 （频率比 0 和相位差 的关系）。 采用数值分析软件 MATLAB 编写计算机程序。分
=0.2 =0.25 =0.5
=1
0.5
1
1.5
2
图 2 筛框幅频特性
=0
2.5
3
0
=0.15 =0.1 =0.05
=0.25
=1 =0.5
=0.2
=0
0
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
0
图 3 筛框相频特性
且阻尼比越小，这种变化越剧烈。通过上述分析可 知，为避免共振，阻尼比应取较大的值。然而，阻 尼比太大也会增大系统的能耗。因此，阻尼比应进 行优化选取。
析时，设定式⑧中的
0
+
0
=0.5。
筛框的幅频和相频特性曲线分别见图 2、图 3。
由图 2、图 3 可见，阻尼比 会对筛框的幅频和相
频特性产生较大的影响，而阻尼比对幅频和相频特
性的作用又会受到频率比 0 的影响。由图 3 可见，
阻尼比较小时，在 0 =1 处筛框会出现较大的振幅，
即发生共振。而当阻尼比较大时，在 0 =1 处筛框振
X 学术
交流 UE SHU JIAO LIU
小麦联合收割机振动筛动力学分析
音 张海红
摘要：分析了小麦联合收割机振动筛的动力学特性，利用理论力学的动静法建立了筛框的动 力学方程，并基于所建立的动力学方程对筛框的幅频和相频特性进行了分析。结果表明，阻尼比 和频率比会对筛框的幅频特性和相频特性产生较大的影响。阻尼比较小时，在频率比等于 1 处筛 框会出现较大的振幅，发生共振。为避免共振，阻尼比应取较大的值。然而，较大的阻尼比会增 大系统的能耗。因此，阻尼比应进行优化选取。
⑥
由式⑥可得
嗓-
+( + 0 ) = 0 cos
⑦
= 0 sin
进而得到振幅 和相位差 的表达式
=
0
⑧
姨 ( + 0 )
(1-
2 0
)2+4
2
2 0
=arctan 2 1-
0 2
0
⑨
在式⑧、式⑨中， 0 = 为筛框工作频率和筛
0
姨 框固有频率的比值， 0 =
+ 0 为筛框的固有频
率， = 2
为阻尼比。
量， 为筛框中心的初始位置， / 为筛框中心在发
生平动位移 后的位置。根据惯性力、阻尼力、弹
性力、连杆作用力之间的平衡关系，依据理论力学
中的动静法，可以写出筛框的动力学方程为
- ..- .- - 0 ( - sin )=0
①
可将式①化简为
..+ . +( + 0 ) = 0 sin
②
根据振动力学理论可知，式②所示的振动系统
图 1(a)所示的小麦收获机振动筛可以抽象为线 性单质体弹性连杆式振动筛，其力学模型见图 1(b)。 图 1(b)中， 为筛机与机架之间的连接刚度， 为筛
(a)
0
sin (b)
图 1 小麦联合收割机振动筛机构及其等效力学模型
(a) 振动筛机构
(b)等效力学模型
机与机架之间的阻尼系数， 0 为连杆的刚度， 为 摇杆的长度， 为连杆的旋转速度， 为筛框的质