平贝母等级筛分机机架的有限元分析*

宋 江，邱胜蓝

（黑龙江八一农垦大学，黑龙江大庆 163319）

平贝母等级筛分机机架的有限元分析*

宋 江，邱胜蓝

（黑龙江八一农垦大学，黑龙江大庆 163319）

机架是平贝母等级筛分机的主要承载部件，容易发生断裂，因此，在力学分析的基础上，建立平贝等级筛分机的实体模型，对机架进行结构静力学分析，校核其强度并找到最易断裂点。

平贝母；等级筛分机；机架；有限元

平贝母（Fritillaria ussuriensis Maxim）也称平贝、北贝、贝母，是药用贝母类药材的一种[1]。平贝母的药用部位主要是地下鳞茎，其药效成分主要为生物碱。平贝母的医疗作用主要为清热润肺、止咳化痰，主治肺热咳嗽、痰喘、胃溃疡．痈疮等症，功效与川贝母类同。目前除中医方剂用药外，多制成川贝精散、川贝精片等制剂，畅销国内外，深受群众欢迎。因此多种贝母，种好贝母是医疗保健事业的需要，是国民经济发展的需要[2-5]。

平贝母等级分级是平贝母收获的关键部分。等级分级的目的是对其药材商品进行分级以便于销售，同时也是对繁殖材料进行分级以便于规范生产[6-7]。而机架是平贝等级筛分机的主要承载部件，工作时不仅要承受平贝母等级筛分机各部件质量，而且还要承受各方面的负荷，机架在保证平贝等级筛分机使用寿命和可靠性方面起着重要作用[8]。本研究采用有限元分析的方法对机架进行结构静力学分析，校核其强度并找到最易断裂点。

1 平贝母等级筛分机机架的结构

机架是平贝母等级筛分机的主要承载部件，机架结构应尽量简单，以降低整机重量和成本。该机架主要由侧板固定架、摆杆支座固定架、行走轮固定架、柴油机固定架、离合手柄支架、输送链轴承座固定架、支架固定架、拉手固定架、张紧轮固定架、输入轴轴承座固定架、喂入机构固定架组成，材料为40 mm×40 mm的三角钢，如图1所示。

2 机架有限元建模及网格划分

为让机架有限元分析结果更为准确，对其模型进行如下简化：将各焊接件求和看作一个整体；机架上各安装孔均忽略；机架所选材料属性为各向同性，密度均匀分布。

材料碳素钢、杨氏模量200 000 000 m·N/mm2(kPa)、泊松比0.25、质量密度7 782 kg/m3。

通过网格化分，机架模型共分为420 061个节点、200 331个单元，如图2所示。

图1 机架结构示意图

图2 机架有限元模型

3 约束处理及载荷施加

综合考虑平贝等级筛分机的实际工况，作业时机架既要承受自重、载重，还要承受负载。根据静力等效原则可将每个单元所受的载荷加在其相应的节点上，并根据实际情况在受约束的节点处设置其约束条件：将机架自重、传动装置、传送装置、上层分离装置、下层分离装置等的质量以及各部分所承受物料的质量转化为机架相应的作用力，按照均布载荷施加于各相应节点。其约束及载荷如图3所示。

图3 机架有限元模型约束及加载图

4 求解及分析

加好约束及载荷后，求解器选择NX NAS⁃TRAN，分析类型选择结构，解算方案类型选择SOL 101 Linear Statics-Global Constraints，进行静强度计算，计算完成后进行后处理，生成位移和应力云图，如图4、5所示。

由图4可知，机架受力后架的输送部分安装位置处变形较明显，变形值为0.478 mm，机架安装车轮的位置变形也较明显，变形值为0.304 mm，其余部分变形量小，工作安全系数较高。

由图5可知，最大应力位于机架前部输送装置安装处，其值为10.58 MPa，远小于碳素钢许用应力226 MPa，满足强度要求。

5 结论

图4 机架位移云图

选用UG软件建立平贝等级筛分机机架的实体模型，并利用其有限元功能模块对机架进行有限元分析，确定该机架完全满足承载要求，并得出最大应力为10.58 MPa，位于机架前部输送装置安装处，为机架的优化设计提供理论参考。

The Finite Element Analysis of Fritillaria Ussuriensis Grade Screen Vessel Frame

SONG Jiang，QIU Sheng-lan
（Heilongjiang Bayi Agricultural University，Daqing163319，China）

The frame was the main bearing member of fritillaria ussuriensis grade screen vessel，and easy to break.In the paper，based on the dynamics analysis，the entity model of fritillaria ussuriensis grade screen vessel was established，the static structure of the frame was analyzed，the strength was checked and the most easy breaking point was found.

fritillariae ussuriensis；grade screen vessel；frame；finite element

S226.5

A

1009－9492(2014)08－0068－02

10.3969/j.issn.1009-9492.2014.08.019

*黑龙江省教育厅农机化研究重点实验室开放课题（编号：2013005）

2014－07－11