基于Solidworks的前置式雙圓盤割草機切割部件的設計
切割部件是前置式雙圓盤割草機的主要工作部件。為此,運用Solidworks 對9YG- 130 型雙圓盤割草機的切割部件進行三維建模、虛擬裝配和刀片的應力應變位移分析。結果表明,利用Solidworks 進行產品結構設計直觀性強,可以清楚地表達設計者概念中的產品,能夠實時動態地改變零件特征的形狀和尺寸,方便地生成相關聯的二維零件和裝配工程圖,縮短了新產品的研發周期,提高了設計效率,為后續的有限元分析和產品優化提供了依據。
引言
近年來,隨著農村產業結構的調整升級,農村經濟邁向多元化,一些地區的畜牧產業發展迅速,牛羊等家畜的數量急劇增加,飼草產業已作為調整重點正在加大實施力度。為了改善生態環境,為養殖業提供優質的牧草,國家把調整產業結構、大力發展退耕還林還草和種草養畜提高到重要的戰略發展地位。
然而,當前我國機械化收獲牧草應用較少,僅靠人工收獲,工作效率低,作業成本高,一年收獲好幾茬,勞動強度較大,而且牧草的營養損失也比較大,因此研制小型拖拉機驅動的牧草收獲機迫在眉睫。針對種植牧草產草量高、密度大和莖稈較粗的特點,采用了旋轉式割草機,其工作平穩,對牧草適應性強,特別適合稠密、倒伏和纏連的牧草。旋轉式割草機屬無支承切割,刀片安裝在旋轉刀盤上,在離心力作用下隨刀盤一起旋轉進行切割牧草,前進速度高,生產率較大,不易產生堵塞現象,更換刀片簡易,保養方便,顯示出巨大的優勢。本文運用Solidworks 軟件對9YG-130 型雙圓盤割草機切割部件進行三維建模、虛擬裝配,并對刀片進行應力應變位移分析,可以顯著地縮短設計周期,提高產品的設計質量和系統級性能,從而提高設計效率和準確性,為實現產品的有限元分析和產品優化提供了依據。
1、總體方案設計
9YG-130 型前置式雙圓盤割草機主要應用于牧草的切割與鋪條作業,具有結構設計合理、操作方便、工作可靠和性能穩定等優點,是牧場、牧草專業戶理想的使用和推廣機型。
9YG-130 雙圓盤割草機是由拖拉機連接機架、第Ⅰ級傳動和張緊輪系、變速箱和手動離合器、割草機架、切割部件、四連桿機構以及升降油缸等部件組成,如圖1 所示。
1. 割草機架2. 切割部件3. 變速箱和手動離合器4. 拖拉機連接機架5. 第Ⅰ級傳動裝置6. 四連桿機構7. 升降油缸
圖1 9YG-130 型雙圓盤割草機
2、工作原理
切割裝置是前置式雙圓盤割草機上最重要的工作部件,其工作性能直接影響到整機的使用性能。9YG-130 型雙圓盤割草機的切割部件主要由主立軸、支撐套筒、撥草滾筒、切割圓盤和護盤等零部件組成。割草機由拖拉機連接機架和平行四連桿機構懸掛于拖拉機前方,動力通過拖拉機飛輪經皮帶輪傳入,再由傳動機構從上往下傳動。工作時,由拖拉機發動機輸出軸上的帶輪通過V 帶驅動第Ⅰ級傳動裝置,當轉速達到一定值時,自動離合器結合,將動力傳到變速裝置,驅動錐齒輪轉動; 當由錐齒輪換向帶動主立軸旋轉時,撥草滾筒和切割圓盤也隨之轉動;切割圓盤帶動3 個刀片向機架中心方向高速旋轉;由于離心力的作用,鉸接于圓盤刀架上的刀片被甩出,轉動著的刀片將牧草割斷;兩個刀盤反向旋轉,牧草割下后倒向機具中間,兩個拔草滾筒上的撥草凸起用于向后拋送推集牧草,將割下的草撥向中心鋪成條狀;通過液壓缸手柄調節割茬高度,來控制割草機的升降;手動離合器在不割草時可切斷動力;護盤在地面的拖動下也有轉動,可以保證割茬高度的一致性。
4、結論
1) Solidworks 軟件能夠實時動態地改變零件特征的形狀和尺寸,方便地生成相關聯的二維零件和裝配工程圖,極大地提高設計效率。
2) 利用Solidworks 的輔助分析和運動仿真功能,及時在理論參數化設計階段發現存在的問題,獲得全面的分析結果,從而確定雙圓盤割草機切割部件的最佳設計方案,保證在預期的壽命內不會失效,有效提高產品的設計質量,縮短產品的研發周期。
3) 虛擬設計技術在開發新型農業機械產品的設計中有廣闊的前景,可進行適當范圍內的推廣應用。該刀片強度有足夠的富裕,故可適當增加割幅寬度,提高割草機的工作效率。