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高地隙自走式噴桿噴霧機(jī)適用于棉花、玉米等作物整個(gè)生長過程，尤其是生長后期進(jìn)行施藥作業(yè)，其底盤可靠性直接影響整機(jī)的性能和使用安全。由于底盤離地間隙要高、輪距需大范圍可調(diào)，故對(duì)驅(qū)動(dòng)橋強(qiáng)度要求很高，同時(shí)由于駕駛員在很高的位置操作機(jī)器，其安全性的保障尤為重要。而對(duì)其驅(qū)動(dòng)橋強(qiáng)度的試驗(yàn)測試準(zhǔn)備周期長、成本高、工作量大，而且受到很多不可控因素干擾。因此，通過靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析的方法研究高地隙底盤驅(qū)動(dòng)橋的應(yīng)力和變形規(guī)律，對(duì)于保證高地隙噴霧機(jī)底盤的可靠性及安全性都有促進(jìn)作用。近年來，我國東北地區(qū)和新疆對(duì)高地隙自走式噴桿噴霧機(jī)需求持續(xù)增強(qiáng)，但該產(chǎn)品國內(nèi)的研發(fā)還處于初級(jí)階段，產(chǎn)品的性能和可靠性與發(fā)達(dá)國家水平相比有較大差距，對(duì)其進(jìn)行研究對(duì)于促進(jìn)該產(chǎn)品快速定型和批量化生產(chǎn)也有重要意義。
ANSYS分析軟件是機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的通用工具，廣泛應(yīng)用在農(nóng)業(yè)機(jī)械底盤及關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)和研究過程中，尤其是在噴霧機(jī)噴桿析架結(jié)構(gòu)的模擬分析和優(yōu)化研究方面應(yīng)用較多，還有的利用ANSYS軟件對(duì)噴藥泵的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度進(jìn)行分析。本研究以現(xiàn)代農(nóng)裝科技股份有限公司開發(fā)的高地隙噴霧機(jī)底盤的驅(qū)動(dòng)橋?yàn)檠芯繉?duì)象，采用ANSYS有限元分析(finite element analysis FEA)與試驗(yàn)相結(jié)合的研究方法，首先建立了該高地隙底盤及驅(qū)動(dòng)橋三維模型，之后通過靜態(tài)結(jié)構(gòu)CAE分析和試驗(yàn)驗(yàn)證對(duì)其進(jìn)行靜強(qiáng)度分析。同時(shí)，基于靜強(qiáng)度分析結(jié)果，獲得了不同輪距時(shí)驅(qū)動(dòng)橋應(yīng)力和總變形的分布規(guī)律，確定了驅(qū)動(dòng)橋的最大應(yīng)力和變形的發(fā)生部位及大小，確定了能保證強(qiáng)度要求的驅(qū)動(dòng)橋橫管截面尺寸、壁厚和制造工藝要求等。該機(jī)器具有底盤離地間隙高、輪距可調(diào)、前后橋強(qiáng)度要求高等特點(diǎn)，對(duì)于解決我國高稈作物后期施藥作業(yè)難的瓶頸和促進(jìn)高地隙自走式噴桿噴霧機(jī)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展有積極促進(jìn)作用。
輪距可調(diào)式底盤驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)如圖1所示。
整個(gè)機(jī)構(gòu)的工作原理是：轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)通過轉(zhuǎn)向油缸伸縮推動(dòng)底盤支撐座順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，同時(shí)，底盤支撐座依次帶動(dòng)與之連接的減震彈簧、減震導(dǎo)向軸、立軸及馬達(dá)安裝支架一起旋轉(zhuǎn)，最終帶動(dòng)與輪邊馬達(dá)連接的車輪旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)底盤轉(zhuǎn)向；立軸能沿驅(qū)動(dòng)橋的立管上下活動(dòng)，通過空氣彈簧實(shí)現(xiàn)底盤支撐和減震。
輪距調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)如圖2所示，驅(qū)動(dòng)橋機(jī)構(gòu)輪距調(diào)節(jié)功能的實(shí)現(xiàn)過程如下：驅(qū)動(dòng)橋插入底盤橫梁中，輪距調(diào)節(jié)油缸的活塞端通過油缸連接銷鉸接到底盤橫梁上焊接的油缸固定耳，輪距調(diào)節(jié)油缸的活塞桿端通過螺栓連接到驅(qū)動(dòng)橋橫管底端的螺紋孔上。當(dāng)調(diào)節(jié)油缸伸縮時(shí)，驅(qū)動(dòng)橋橫管就能在底盤底盤橫梁內(nèi)進(jìn)行滑動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)底盤的輪距調(diào)節(jié)功能。
基于機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域廣泛采用的ANSYS分析軟件，通過對(duì)驅(qū)動(dòng)橋在不同狀態(tài)時(shí)的靜強(qiáng)度分析，獲得不同輪距、不同工況下驅(qū)動(dòng)橋的應(yīng)力和應(yīng)變規(guī)律，為保證噴霧機(jī)驅(qū)動(dòng)橋強(qiáng)度的可靠性提供理論依據(jù)，具體分析方法如下。驅(qū)動(dòng)橋靜強(qiáng)度分析方法首先，將材料力學(xué)參數(shù)輸入分析軟件。驅(qū)動(dòng)橋采用鑄造加工毛坯，后通過機(jī)加工完成零件，整個(gè)過程在現(xiàn)代農(nóng)裝科技股份有限公司保定分公司完成，零件選用焊接性、韌性和耐磨性較好的低合金材料，鋼號(hào)為ZG35 Mn。該材料的屈服強(qiáng)度、為345-415MPa、抗拉強(qiáng)度b =570 MPa、伸長率12%，將以上力學(xué)性能參數(shù)添加到軟件的材料庫，為靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析做準(zhǔn)備。
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