一种联合收割机割台升降装置的设计与研究
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元模 态 分 析 ， 抗 振性 研 究提 供 理论 依 据 。 为 关键词：联合收割机割台 ；升降电动缸 ；有限元 中图分 类号 ： Ｓ ２ ． ２ ５３ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１ ０ １ ８ ２ １ ） ３－ １ ０－ ４ ０ ３— ８ Ｘ（０ ０ ０ ０ ４ ０
０ 引言
１前 耳 环 ． ２端盖 ． ３丝杠 ． ４套筒 ． ５缸体 ．
工作环境恶劣 ， 常常会导致液压系统在工作时 出现故
障 ， 对于 液压 缸来 说 ， 液 的 泄漏 是 最 主要 ， 是 最 而 油 也
６ 电机 ．
７ 螺母 ．
８ 轴承 ．
９ 齿轮减速器 ．
１． ０ 后耳环
图 １ 电动缸结构图（ 折返式 ）
部件 及装 配 模 型 。电动 缸传 动 结 构 造 型 （ 视 与结 构 剖
外观 ） 如 图 ２所 示 。 ，
距离小 于或等于 ｂ时 ， 电动缸停止 工作 。在 Ａ Ａ Ｓ Ｄ Ｍ 中创建传感 器对实 际设计 中的限位开关 和位 移反馈
进 行仿 真 。
图 ４ 行 程 限 位不 恿 图
ｘ ｚ ３ ７＠ １ ６ ｃ ｍ。 ｂ１２ ２ ．ｏ
式 中 。 ｔ一 电机 回转 角加 速度 。 （） １３ 割 台升降 电动缸传 动结构 造型 ． 此处 主要 对 割 台 电 动缸 传 动结 构 进 行 零 件 建 模
通讯作者：卢博友（ ９０一） 男 ， １５ ， 陕西礼 泉人 ， 教授 ， 士生导师 ， Ｅ— 博 （
２ ３ 运 动分 析 ．
丝杠设计导程 为 ６ ｍ， 程取 ２ ｍ ｍ 余 ４ ｍ。此处 ａ ｂ ，
（） ａ 装配剖视图
均取 为 ３ ｍ ０ ｍ。设 定 ｓ ｕａｉ ｉ ｌｔ ｎ的 ｅ ｄｔ ｅ为 １０， ｍ ｏ ｎ ｉ ｍ ０ 电
机 驱动 为 １０ Ｉｉ ， 仿 真 时 间为 ６ ．８ ２ ｄ：ｔ 在 ： ｍｅ ２ ８ ｓ时 ， 真 仿 停 止 ， 出 信 息 ： Ｒ ＩＧ： ｅｓｒ ＭＰ Ｏ—ｍ ｄ１ 弹 ＷＡ Ｎ Ｎ Ｓｎｏ． Ｒ ｏｅ．
行 程 内 的一次 连续 工作 行程 为
采用电动缸替代液压缸实现割台升降功能。
１ 割台升 降电动缸传动结构设计
＝
１ １ 工作 原理 ． 割 台升 降 电 动 缸 实 现 将 电机 的 回转 运 动 转 换 为 丝 杠 副的直 线往 复运 动 。 电动缸 主要 由丝杠 副 、 速 减
Ｊ・ Ｌ＝ ｃ ｔｄ ・ ｎ
＿・・ （ ｄ ｔ ｔ ）
式中 凡 一丝杠 转速 ； ￡ 一丝杠 导程 ；
一
器、 电机 、 承载套 筒 等组 成 ， 图 １所 示 。 电机 通 过减 如 速 器将 扭矩 传递 于丝 杠 ， 丝杠 副 螺 母 做 直线 运 动 。套
减速 器传动 比； （） 电机 角速度 。 ｔ一
｝ ＝ ｄ／ ｔ＝ ｘｄ ・ （）・ ｏ ｔ￡ ｔ （） ２
对线 速度求 导 ， 出位移 加速 度表达式 ， 得 即 ０ ＝ｄ／ ｔ＝ Ｖｄ ・ 口 ｔ （） ［ （）・ ＋ ｆ ］ （） ３
收 稿 日期 ：２０ ０ ０ ９— ５—２ ６ 作 者 简 介 ：许 兵 宗 （ ９ ２一） 男 ， 肃 民勤 人 ， 士 研 究 生 ， Ｅ—ｍａｌ １８ ， 甘 硕 （ ｉ）
筒与螺母 固连 ， 套筒一端连接割 台。螺母做往复直线 运动时 ， 套筒推动割 台同步做升降运动。根据 电机与
丝 杠 主轴 的安装 位置 ， 以采用 垂 直式 、 可 折返 式 （ 丝杠 主 轴与 电机 主轴 平行 ） 形式 。 等
将式 （ ） 时间求 导 ， １对 得二 级 电动 缸 的线 速度 ， 即
频繁发生的故障之一 ＿ 。 ｌ Ｊ
目前 ， 台升降 装置 主要 使 用 液压 缸 来 实 现 升 降 割 功 能 。考虑 到 液 压 缸 的漏 油 、 护 不 便 等 因 素 ， 以 维 可
１ ２ 运 动特性 ．
割 台 升降 电动 缸作 为 线 性 执 行器 ， 实现 割 台的 升 降往复 运 动 ， 主要技 术 指 标有 运 动 行 程 、 速 度 ， 移 线 位 和加速 度 等 。耳环 与 联合 收 割 机 铰 连接 ， 有 效 工作 在
２１ ０ ０年 ３月
农 机 化 研 究
第 ３期
一
ຫໍສະໝຸດ Baidu
种 联 合 收 割 机 割 台 升 降 装 置 的 设 计 与 研 究
许 兵 宗 ，卢 博友 ，卢 军党
（ 西北 农林 科 技 大学 机 械 与 电子 工程 学 院 ，陕 西 杨 凌 ７２０ ） １ １０
摘
要 ： 针 对联 合 收割 机 割 台升 降 液压 缸 的一 些 不 足 ， 计 了 一 种 割 台 升 降 电 动 缸 工 作 原 理 ， 运 动 特 性进 行 设 对
ｍａ ）ｕ ｏｏ ＠ １３ ｃｍ。 ｉ ｌｂｙｕ ６ ．ｏ ｌ
２１ ０ ０年 ３月
农 机 化 研 究
第 ３期
和装 配 。利 用 ＰｏＥ特 征 选项 中 的 拉 伸 、 转 、 切 、 ｒ／ 旋 剪
侧 固定 部 件 距 离 小 于或 等 于 ａ以 及 与 右 侧 固 定 部 件
螺旋扫描等操作命令建 立 电动缸传 动结构装 置 的零
联合 收 割 机 在 我 国农 业 生 产 过 程 中具 有 重 要 的
作用 ， 是农 业 机 械 中结 构 最 为 复 杂 、 技 含 量 较 高 的 科 农 机产 品 。 由于联合 收 割 机作 业 对 象 的时效 性 ， 在农 忙 收割 时 ， 如遇 到收 割 机 因突 发 性 故 障 的 出现 而 被 迫 停 机检 修 的情 况 ， 仅 使 收 割 机 失 去 了 最 佳 作 业 时 不 间， 而且 也 给机 手带 来 巨大 的经 济 损 失 。联 合 收 割 机
分析 。利用 Ｐｏ Ｅ和 Ａ Ａ Ｓ软 件 建立 电动 缸 传动 结 构 零部 件 和 装 配体 的三 维 模 型 ， ｒ／ Ｄ Ｍ 进行 运 动 分 析 ， 出运 动 曲 得
线， 为进 一 步设 计 和物 理 样机 的性 能预 评估 提 供依 据 。运用 Ａ Ｓ Ｓ软 件 ， 割 台升 降 电动 缸 传 动 部 件 进 行 有 限 ＮＹ 对
０ 引言
１前 耳 环 ． ２端盖 ． ３丝杠 ． ４套筒 ． ５缸体 ．
工作环境恶劣 ， 常常会导致液压系统在工作时 出现故
障 ， 对于 液压 缸来 说 ， 液 的 泄漏 是 最 主要 ， 是 最 而 油 也
６ 电机 ．
７ 螺母 ．
８ 轴承 ．
９ 齿轮减速器 ．
１． ０ 后耳环
图 １ 电动缸结构图（ 折返式 ）
部件 及装 配 模 型 。电动 缸传 动 结 构 造 型 （ 视 与结 构 剖
外观 ） 如 图 ２所 示 。 ，
距离小 于或等于 ｂ时 ， 电动缸停止 工作 。在 Ａ Ａ Ｓ Ｄ Ｍ 中创建传感 器对实 际设计 中的限位开关 和位 移反馈
进 行仿 真 。
图 ４ 行 程 限 位不 恿 图
ｘ ｚ ３ ７＠ １ ６ ｃ ｍ。 ｂ１２ ２ ．ｏ
式 中 。 ｔ一 电机 回转 角加 速度 。 （） １３ 割 台升降 电动缸传 动结构 造型 ． 此处 主要 对 割 台 电 动缸 传 动结 构 进 行 零 件 建 模
通讯作者：卢博友（ ９０一） 男 ， １５ ， 陕西礼 泉人 ， 教授 ， 士生导师 ， Ｅ— 博 （
２ ３ 运 动分 析 ．
丝杠设计导程 为 ６ ｍ， 程取 ２ ｍ ｍ 余 ４ ｍ。此处 ａ ｂ ，
（） ａ 装配剖视图
均取 为 ３ ｍ ０ ｍ。设 定 ｓ ｕａｉ ｉ ｌｔ ｎ的 ｅ ｄｔ ｅ为 １０， ｍ ｏ ｎ ｉ ｍ ０ 电
机 驱动 为 １０ Ｉｉ ， 仿 真 时 间为 ６ ．８ ２ ｄ：ｔ 在 ： ｍｅ ２ ８ ｓ时 ， 真 仿 停 止 ， 出 信 息 ： Ｒ ＩＧ： ｅｓｒ ＭＰ Ｏ—ｍ ｄ１ 弹 ＷＡ Ｎ Ｎ Ｓｎｏ． Ｒ ｏｅ．
行 程 内 的一次 连续 工作 行程 为
采用电动缸替代液压缸实现割台升降功能。
１ 割台升 降电动缸传动结构设计
＝
１ １ 工作 原理 ． 割 台升 降 电 动 缸 实 现 将 电机 的 回转 运 动 转 换 为 丝 杠 副的直 线往 复运 动 。 电动缸 主要 由丝杠 副 、 速 减
Ｊ・ Ｌ＝ ｃ ｔｄ ・ ｎ
＿・・ （ ｄ ｔ ｔ ）
式中 凡 一丝杠 转速 ； ￡ 一丝杠 导程 ；
一
器、 电机 、 承载套 筒 等组 成 ， 图 １所 示 。 电机 通 过减 如 速 器将 扭矩 传递 于丝 杠 ， 丝杠 副 螺 母 做 直线 运 动 。套
减速 器传动 比； （） 电机 角速度 。 ｔ一
｝ ＝ ｄ／ ｔ＝ ｘｄ ・ （）・ ｏ ｔ￡ ｔ （） ２
对线 速度求 导 ， 出位移 加速 度表达式 ， 得 即 ０ ＝ｄ／ ｔ＝ Ｖｄ ・ 口 ｔ （） ［ （）・ ＋ ｆ ］ （） ３
收 稿 日期 ：２０ ０ ０ ９— ５—２ ６ 作 者 简 介 ：许 兵 宗 （ ９ ２一） 男 ， 肃 民勤 人 ， 士 研 究 生 ， Ｅ—ｍａｌ １８ ， 甘 硕 （ ｉ）
筒与螺母 固连 ， 套筒一端连接割 台。螺母做往复直线 运动时 ， 套筒推动割 台同步做升降运动。根据 电机与
丝 杠 主轴 的安装 位置 ， 以采用 垂 直式 、 可 折返 式 （ 丝杠 主 轴与 电机 主轴 平行 ） 形式 。 等
将式 （ ） 时间求 导 ， １对 得二 级 电动 缸 的线 速度 ， 即
频繁发生的故障之一 ＿ 。 ｌ Ｊ
目前 ， 台升降 装置 主要 使 用 液压 缸 来 实 现 升 降 割 功 能 。考虑 到 液 压 缸 的漏 油 、 护 不 便 等 因 素 ， 以 维 可
１ ２ 运 动特性 ．
割 台 升降 电动 缸作 为 线 性 执 行器 ， 实现 割 台的 升 降往复 运 动 ， 主要技 术 指 标有 运 动 行 程 、 速 度 ， 移 线 位 和加速 度 等 。耳环 与 联合 收 割 机 铰 连接 ， 有 效 工作 在
２１ ０ ０年 ３月
农 机 化 研 究
第 ３期
一
ຫໍສະໝຸດ Baidu
种 联 合 收 割 机 割 台 升 降 装 置 的 设 计 与 研 究
许 兵 宗 ，卢 博友 ，卢 军党
（ 西北 农林 科 技 大学 机 械 与 电子 工程 学 院 ，陕 西 杨 凌 ７２０ ） １ １０
摘
要 ： 针 对联 合 收割 机 割 台升 降 液压 缸 的一 些 不 足 ， 计 了 一 种 割 台 升 降 电 动 缸 工 作 原 理 ， 运 动 特 性进 行 设 对
ｍａ ）ｕ ｏｏ ＠ １３ ｃｍ。 ｉ ｌｂｙｕ ６ ．ｏ ｌ
２１ ０ ０年 ３月
农 机 化 研 究
第 ３期
和装 配 。利 用 ＰｏＥ特 征 选项 中 的 拉 伸 、 转 、 切 、 ｒ／ 旋 剪
侧 固定 部 件 距 离 小 于或 等 于 ａ以 及 与 右 侧 固 定 部 件
螺旋扫描等操作命令建 立 电动缸传 动结构装 置 的零
联合 收 割 机 在 我 国农 业 生 产 过 程 中具 有 重 要 的
作用 ， 是农 业 机 械 中结 构 最 为 复 杂 、 技 含 量 较 高 的 科 农 机产 品 。 由于联合 收 割 机作 业 对 象 的时效 性 ， 在农 忙 收割 时 ， 如遇 到收 割 机 因突 发 性 故 障 的 出现 而 被 迫 停 机检 修 的情 况 ， 仅 使 收 割 机 失 去 了 最 佳 作 业 时 不 间， 而且 也 给机 手带 来 巨大 的经 济 损 失 。联 合 收 割 机
分析 。利用 Ｐｏ Ｅ和 Ａ Ａ Ｓ软 件 建立 电动 缸 传动 结 构 零部 件 和 装 配体 的三 维 模 型 ， ｒ／ Ｄ Ｍ 进行 运 动 分 析 ， 出运 动 曲 得
线， 为进 一 步设 计 和物 理 样机 的性 能预 评估 提 供依 据 。运用 Ａ Ｓ Ｓ软 件 ， 割 台升 降 电动 缸 传 动 部 件 进 行 有 限 ＮＹ 对