一种梳齿平整器的分析方法

2020-03-30曹振波张强陶承虎

中国设备工程 2020年2期

曹振波，张强，陶承虎

（沈阳新松机器人自动化股份有限公司，辽宁沈阳 110141）

梳齿结构适合通过较小固体物块，并且具有梳齿松动沙性或粘性土壤，因此，广泛应用于垃圾、土块、石块的平整工作。塔里木大学的甄建民设计了一种梳齿式耕层残膜回收机，在新疆地区的沙性土壤中得到了较好的应用。但是，对于梳齿的优化分析，近年来国内相关工作较少。本文利用Solidworks Simulation，分析了一种用于翻动土壤的梳齿结构，提出了一种梳齿有限元优化分析的方法，对梳齿的成本降低有重要作用。

1 梳齿的结构及仿真分析

用于分析的梳齿结构如图1所示。该梳齿机构用于翻动土壤。梳齿结构包括固定块、梳齿、加强筋、加强杆。其中，固定块、梳齿、加强筋、加强杆之间通过焊接联接，焊缝满焊。固定块固定在梳齿上方的其他机构上，为梳齿的运动提供动力。工作状态下，梳齿下半300mm受力6000N。

图1 梳齿机构

图2 梳齿机构受力分析

梳齿机构使用Solidworks Simulation进行分析。

第一步，对梳齿机构进行建模；第二步，简化模型。压缩了装饰件和非承载机构，压缩了不重要的孔结构，压缩了不重要的倒角、圆角等机构。简化后的模型如图1所示；第三步，加载材料，加载梳齿机构为304不锈钢材料；第四步，对焊缝进行设置。由于焊缝强度一般高于焊接母材强度，因此对各子焊接件设置“无穿透”零部件接触，并对焊缝进行相触面组的“接合”设置；第五步，加载重力和负载；第六步，设置“夹具”，对固定块各面设置“固定”约束。前六步完成后的状态如图3所示；第七步，划分网格。使用“标准网格”进行网格划分，节点最大间距26.509mm，最小间距1.235mm，雅可比点为4点。划分结果为：借总数22245，单元总数11034，最大高宽比例9.0407，小于3的高宽比例单元占93.6%。网格划分结果如图4所示；第八步，运行分析。分析后可以得到应力图解和应变图解。应力图解如图5，应变图解如图6。