秸秆打包机压力试验有限元分析

秸秆打包机压力试验有限元分析张书诚（安徽职业技术学院学报编辑部，安徽合肥２３００５１）【摘要】当前国家非常重视利用秸秆发电，但秸秆的收购和贮运成为制约秸秆发电的一个难题，因此对秸秆打包机的设计研究十分蠲要。文章根据厂家产品图纸对秸秆打包机箱体侧板进行了有限元分析．对秸秆打包机结构优化分析有着重要的指导意义，也为设计秸秆打包【关键词】秸杆打包机；压力试验；有限元分析【中国分类号】０２４１【文献标识码】Ａ【文章编号】１６７４—１１０２（２００９）０３硼—。０３随着我国经济的快速发展，能源问题、环保问ｇｒ｝－Ｖｇ结果的精确性。秸秆打包机箱体侧板材料是Ａ３钢板，根据材料工艺学，其主要参数我们设置为：已引起和社会各界的高度重视，将秸秆作为燃（１）密度为７．８Ｅ－００９ｔｏｒｄｍｍ３；（２）弹性模量Ｅ取２．０６Ｅ＋００５ＭＰａ；（３）泊松比斗取０．３。１．２网格划分设定单元属性是有限元网格划分的前期准备工作，目的在于控制节点、单元和载荷的显示特性。秸秆打包机一般包括有送料机构、存料箱、主网格划分是进行有限元数值模拟分析至关重要的压装置、压缩箱体、活动箱体及箱体夹紧装置。存料一步，它直接影响着后续数值计算分析结果的精确性。网格划分涉及单元的形状及其拓扑类型、单元类型、网格生成器的选择、网格的密度、单元的编号以及几何体素。自由网格划分用于空间自由曲面和复杂实体，采用三角形、四边形、四面体进行划分，采用网格数量、边长及曲率来控制网格的质量。秸秆打包机箱体侧板由于是薄板结构，故采用１有限元模型的建立参数的设置是有限元分析的基础，也决定了分围１机箱体侧板的几何模型与网格划分万　方数据www.bestpacking.com机压力试验台提供了依据。题日益突出，特别是农村每到收获季节的秸杆焚烧料进行火力发电是国家为解决这一问题做出的正确决策。要实现这一决策，一个关键技术环节就是对秸秆进行压缩打包，以便于运输，因此就有了适用于田间地头的各种不同型号的秸秆打包机的设计制造。箱的一侧为主压装置，存料箱的另一侧与压缩箱体相连接贯通，压缩箱体的另一侧与活动箱体相连接贯通，在活动箱体外围，通过箱体夹紧装置对活动箱体进行夹紧和松开。箱体夹紧装置中，通过一只夹紧油缸的动作带动连秆机构动作，有效控制活动箱的夹紧和松开。秸秆打包机设计的关键就是它对秸秆各个方向的压缩力计算和测试，但目前还没有秸秆打包机压力测试的专用设备和试验台。针对这一情况，本文根据秸秆打包机厂家所提供的产品图纸对秸秆打包机的箱体侧板压力进行了有限元分析。有限元分析软件采用ＡＮＳＹＳ软件，有限元分析过程主要包括三个部分：前处理模块，分析计算模块和后处理模块。１．１前处理参数设置收稿日期：２００９－０６－０４基金项目：南通棉花机械有限公司秸秆打包机压力（应力）试验台研制项目。作者简介：张书诚（１９ｒ７３一）．男，安徽肥东人，安徽职业技术学院讲师，硕士。研究方向为机械制造及其自动化。第３期张书诚：秸秆打包机压力试验有限元分析ＳＨＥＬＬ６３单元进行划分，在螺栓孔周围应力集中处，网格划分较密。建立几何模型后划分网格如图ｌ所示。１．３约束条件的施加秸秆打包机箱体侧板的左、右两边１２个螺栓孔的６个自由度的位移量均为零，即需对１２个螺栓孔进行刚性约束，箱体侧板的上、下两边为自由状态。载荷集中作用在箱体侧板中部４个安装压力传感器的位置上，大小为０．４Ｅ０６Ｎ。箱体侧板的约束状态和受力分布如图２所示。图２箱体侧板的约束状态和受力分布２有限元分析计算２．１结点分布图的绘制在ＡＮＳＹＳ软件中，依次单击Ｓｏｌｕｔｉｏｎ／ＣｕｒｒｅｎｔＬｓ／ＯＫ，完成有限元分析计算过程。最后进行有限元分析结果的图形显示，依次单击ＧｅｎｅｒａｌＰｏｓｔ—ｐｒｏｃ—ＰｌｏｔＲｅｓｕｌｔｓ－－ＮｏｄａｌＳｏｌｕ弹出的图形结果输出对话框，选择Ｓｔｒｅｓｓ和其中的ＶｏｎＭｉｓｅｓ选项，绘制结点分布图。秸秆打包机箱体侧板结点分布如图３所示。将箱体侧板节点最大应力处进行局部放大如图４所示。围３箱体侧板结点分布图２．２有限元分析计算结果万　方数据图４箱体侧板节点最大应力处局部放大图（１）箱体侧板外侧位移计算与内侧位移计算结果如图５和图６所示，图中的位移色标由蓝色（表示位移最小）过渡到红色（位移最大）。由图可见，最大位移为１．５４３ｍｍ，位置在箱体侧板的中部。图５箱体侧板位移计算结果（外侧）图６箱体侧板位移计算结果（内侧）（２）箱体侧板外侧主应力计算与内侧主应力计算结果如图７和图８所示，图中的应力色标由深蓝色（表示应力最小）过渡到红色（应力最大）。最大应力分布在左、右两边的螺栓孑Ｌ边缘，为１６４５ＭＰａ。另外，箱体侧板中部固定４个传感器的位置处应力也较其它部位大，约为３６６．８７５ＭＰａ。３结论分析池州学院学报第２３卷撑处变形量已达１．３７１ｍｍ，这个变形量会增加传感器的测量误差。（２）秸秆打包机箱体侧板的最大应力集中在左、右两边螺栓孔边缘处的局部区域，应力值达到１６４５ＭＰａ。另外，箱体侧板中部固定四个传感器的位置处应力也较其它部位大，约为３６６．８７５ＭＰａ。这些部位的应力值都超过了Ａ３钢板的屈服点。其它部位的应力却远小于许用应力。也就是说，在箱体侧板的很小范围的局部区域会出现塑性变形，但绝大部分区域还属于弹性变形。图７箱体侧板主应力计算结果（外侧）（３）从秸秆打包机箱体侧板本身的强度来看，除极少部分区域出现塑性变形以外，其它区域的强度都满足强度要求。但是，侧板是测力传感器的重要支撑件，从这个角度出发，侧板的刚度还需进一步加强，同时在传感器的支撑部位也需加大强度。秸秆打包机箱体侧板压力（应力）试验有限元分析数据不仅解决了企业的技术问题，也为秸秆打包机压力试验台的设计提供了依据。参考文献：【ｌ】李倩，周一届，顾瑞华．对秸秆打包机的稻草压缩影响因素分析叨．农业开发与装备，２００８（５）：１０－１２．【２】唐应时，占良胜，方其让，等．基于动态仿真的副变速器箱体有限元分析叨．中南大学学报：自然科学版，２００８．３７（４）：７６９－７７４．图８箱体侧板主应力计算结果（内侧）（１）秸秆打包机箱体侧板的中部是变形的最大区域，最大变形量为１．５４３ｍｍ。如果把箱体侧板【３】齐秀飞，毛君．基于Ｐｒｏ／ＥＮＧＩＮＥＥＲ、ＡＮＳＹＳ软件齿轮轴的有限元分析们．煤矿机械，２００８．２９（１２）：１９６－１９７．视为两边固定、跨度为９９０ｒａｍ的固支梁的话，这个变形量仍属于弹性变形。但是，在四个传感器的支【责任编辑：桂传友】ＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔＡｎａｌｙｓｉｓ０ｆｔｌ伧ＣｏｍｐｒｅｓｓｅｄＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔｏｆＳｔｒａｗＢａｌｅｒＺｈａｎｇＳｈｕｅｈｅｎｇ（ＡｎｈｕｉＡｂａｌｍｏｔ：ＩｍｐｏｒｔａｎｃｅｌｅｉｓａｔｔａｃｈｅｄｔｏＶｏｅａｌｉｏｎａｌａｎｄＴｅｃｈｎｉｃａｌＣｏｌｌｅｇｅ，Ｈｄｅｉ，Ａｎｈｕｉ２３００５１）ｔｈｅｓｔｒａｗｉｎｆｌａｍｍａｔｉｏｎｉｎＣｈｉｎａ．Ｔｈｅｓｔｒａｗ’ｓｐｕｒｃｈａｓｅ。ｒｅｓｅｒｖｅａｎｄｔｒａｎｓｉｔ眦ｓｔｒｔｌＣ－－ｄｉｆｆｉｃｕｌｔｉｎｔｈｅｓｔｒａｗｉｎｆｌａｍｍａｔｉｏｎ．ＡｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｐｒｏｄｕｃｔｄｍｗｉＩｌ铲，ｂｏｘｓｉｄｅｏｆｔｈｅｓ嘶ｂａｌｅｒｓｉｓａｎａｌｙｚｅｄｆｏｒｍｒａｌｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅｓｔｒａｗｂａｌｅｒ，ｗｈｉｃｈｐｒｏｖｉｄｓｆｏｒｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｐｒｅｓｓｕｒｅｔｅｓｔ－ｂｅｄｏｆｔｈｅｓｔｒａｗｂａｌｅｒ．Ｋ何Ｗｏｎｋ：ＳｔｒａｗＢａｌｅｒ；ＣｏｍｐｒｅｓｓｅｄＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔ；ＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔＡｎａｌｙｓｉｓ万方数据