一种联合收割机双脱粒滚筒链传动系统振动分析方法及检测系统技术方案

本发明专利技术提供了一种联合收割机双脱粒滚筒链传动系统振动分析方法及检测系统，包括如下步骤：建立双脱粒滚筒链传动系统的链传动横向振动模型：构建所述双脱粒滚筒链传动系统的二自由度振动微分方程；简化二自由度振动微分方程，通过从动滚筒产生不平衡或偏心导致链传动系统产生激振，基于所述双脱粒滚筒链传动系统的振动微分方程，根据坐标变换对其静力耦合进行解耦。本发明专利技术通过设计检测系统获得链传动方式安装下脱粒滚筒的振动量，为计算因链传动横向振动加剧多个脱粒滚筒在负载工作时的不平衡量奠定基础。衡量奠定基础。衡量奠定基础。

【技术实现步骤摘要】
一种联合收割机双脱粒滚筒链传动系统振动分析方法及检测系统


[0001]本专利技术涉及农业机械脱粒滚筒检测领域，特别涉及一种联合收割机双脱粒滚筒链传动系统振动分析方法及检测系统。

技术介绍

[0002]近年来，为确保农业机械稳定工作，增长寿命，机械的振动问题成为大家的关注点。旋转机械在农用机械中被广泛使用，而旋转机械的不平衡问题加剧了整机的振动与噪声，导致工作效果降低，机器故障频发，机器工作寿命缩短。脱粒滚筒是联合收割机进行脱粒分离的主要工作部件，其传动方式采用链传动较多，它具有平均传动比准确、效率高、可靠性高、传递功率大、过载能力强等优点。但链传动容易产生剧烈的啮合冲击和振动，其横向振动会产生很大的动载荷，加剧链边的抖动，对工作部件的振动也产生很大影响，从而导致以链传动方式安装的多个脱粒滚筒在运行过程中的不平衡。
[0003]目前现有技术的一种组合回转系装配在线动平衡检测系统及检测方法，该检测系统包括平衡分析系统、数据采集系统、检测传感器以及组合回转系，可满足在线动平衡操作方便，准确度高，平衡效果好的要求，可用于机械、航空、电力等各个行业中转子的平衡，有助于整个系统的减振减噪、减小磨损、延长机器的使用寿命。现有技术的一种飞轮转子系统微振动分析方法，建立系统刚柔耦合非线性微振动模型，并提出整机系统固有特性分析方法。该分析方法理清了飞轮扰振动力学特性，解决了整机微振动抑制相关的关键技术问题，对于实际飞轮转子系统的微振动控制以及隔振装置设计具有重要的指导意义。现有技术的一种航空多转子耦合系统动力学的分析方法，该方法借助有限元法解决问题的思想，首先将航空多转子耦合系统在耦合部件处分开，形成独立的转子，得出每个单元的动力学微分方程；对各个耦合部件的耦合力进行分析，获得耦合矩阵以及耦合力的方程；通过航空多转子耦合系统动力学微分方程求解得出航空多转子耦合系统动力学特性。该方法思路清晰，表达式简单、规范，适用于航空多转子耦合系统动力学的分析，可以较准确的描述耦合部件，提高计算结果的精度。
[0004]现有的单个或多个转子系统振动分析方法及系统，当多个脱粒滚筒采用链传动作为传动形式时，链传动纵向振动与横向振动是链传动的主要激振源，纵向振动对链运动的均匀性与传动性影响较大，而横向振动则会影响链传动的平稳性，产生啮合冲击。而脱粒滚筒本身的不平衡将加剧链传动时的啮合冲击和振动，其横向振动会产生很大的动载荷，加剧链边的抖动，从而导致多个脱粒滚筒在运行过程中的不平衡现象无法解决。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的不足，本专利技术提供了一种联合收割机双脱粒滚筒链传动系统振动分析方法及检测系统，设计链传动横向振动的模型分析方法，采用检测传感器获取主动滚筒负载工作时的振动信号，数据采集系统采集所有检测传感器检测到的数据，同时
将数据传输至数据分析系统进行分析，该联合收割机双脱粒滚筒链传动系统振动分析方法与检测系统理清了双脱粒滚筒链传动系统的振动力学特性，解决了抑制多个脱粒滚筒负载工作时振动的关键技术问题，且该方法思路清晰，表达式规范，优化了链传动横向振动量的计算方法。
[0006]本专利技术是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
[0007]一种联合收割机双脱粒滚筒链传动系统振动分析方法，包括如下步骤：
[0008]建立双脱粒滚筒链传动系统的链传动横向振动模型：主动滚筒和从动滚筒通过链传动系统连接；将链传动系统的链条松边看作并联的第一弹簧和第一阻尼器，将链传动系统的链条紧边看作并联的第二弹簧和第二阻尼器，且第一阻尼器和第二阻尼器的阻尼相同；
[0009]构建所述双脱粒滚筒链传动系统的二自由度振动微分方程为式中：
[0010][0011][0012][0013][0014]其中：
[0015]q、分别为主动滚筒的位移向量、速度向量、加速度向量；
[0016]M为所述链传动横向振动模型的质量矩阵；
[0017]C为所述链传动横向振动模型的阻尼矩阵；
[0018]K为所述链传动横向振动模型的刚度矩阵；
[0019]F为所述链传动横向振动模型的外力矩阵；
[0020]k1为第一弹簧的弹簧刚度；k2为第二弹簧的弹簧刚度；
[0021]m为从动滚筒质量；
[0022]r1为主动滚筒的节圆半径；r2为从动滚筒的节圆半径；
[0023]J1为主动滚筒绕其轴心的转动惯量；J2为从动滚筒绕其轴心的转动惯量；
[0024]ω1为主动滚筒的理论转速；ω2为从动滚筒的理论转速；
[0025]为主动滚筒转过的角度；为从动滚筒转过的角度；
[0026]c为第一阻尼器或第二阻尼器的阻尼系数；
[0027]e为所述从动滚筒的质心与回转中心的距离；
[0028]α为链条与主动滚筒和从动滚筒中心连线的垂线的夹角；
[0029]简化二自由度振动微分方程：由于系统固有频率通常由系统的结构、材质、形态参数决定，受阻尼、外界激振力的影响较小，令C＝0，F＝0，所述双脱粒滚筒链传动系统的二自由度振动微分方程简化为根据设定同步解的方法简化为其频率方程，得到
所述双脱粒滚筒链传动系统的一阶固有频率ω
10
、二阶固有频率ω
20
和模态矩阵U，
[0030][0031][0032][0033]其中k
11
、k
12
、k
22
分别为刚度矩阵K中的元素，即k
11
＝(k1+k2)cos2α，k
12
＝
‑
(k1+k2)cosα，k
22
＝k1+k2；
[0034]由于从动滚筒产生不平衡或偏心导致链传动系统产生激振，基于所述双脱粒滚筒链传动系统的振动微分方程，根据坐标变换对其静力耦合进行解耦，得计算出所述二自由度双脱粒滚筒链传动系统的激振响应为：
[0035]q1(t)＝(P1cosθ1+P2cosθ2)sinω2t
‑
(P1sinθ1+P2sinθ2)sinω2t，
[0036]q2(t)＝(μ1P1cosθ1+μ2P2cosθ2)sinω2t
‑
(μ1P1sinθ1+μ2P2sinθ2)sinω2t；
[0037]其中，t为时间；
[0038]q1(t)和q2(t)为所述二自由度双脱粒滚筒链传动振动系统的模态坐标；
[0039]P1和P2为所述二自由度双脱粒滚筒链传动振动系统的自然坐标；
[0040]θ1为一阶固有频率状态下，与滚筒相切的链条延长线与两滚筒水平轴线之间的夹角；
[0041]θ2为二阶固有频率状态下，与滚筒相切的链条延长线与两滚筒水平轴线之间的夹角；
[0042]μ1、μ2为模态矩阵U中的元素，即
[0043]一种联合收割机双脱粒滚筒链传动系统振动分析方法的检测系统，包括双脱粒滚筒链传动系统、检测传感器、数据采集系统和数据分析系统；所述双本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种联合收割机双脱粒滚筒链传动系统振动分析方法，其特征在于，包括如下步骤：建立双脱粒滚筒链传动系统的链传动横向振动模型：主动滚筒(1)和从动滚筒(2)通过链传动系统连接；将链传动系统的链条松边看作并联的第一弹簧(902)和第一阻尼器(901)，将链传动系统的链条紧边看作并联的第二弹簧(904)和第二阻尼器(903)，且第一阻尼器(901)和第二阻尼器(903)的阻尼相同；构建所述双脱粒滚筒链传动系统的二自由度振动微分方程为式中：中：中：中：其中：q、分别为主动滚筒(1)的位移向量、速度向量、加速度向量；M为所述链传动横向振动模型的质量矩阵；C为所述链传动横向振动模型的阻尼矩阵；K为所述链传动横向振动模型的刚度矩阵；F为所述链传动横向振动模型的外力矩阵；k1为第一弹簧(902)的弹簧刚度；k2为第二弹簧(904)的弹簧刚度；m为从动滚筒(2)质量；r1为主动滚筒(1)的节圆半径；r2为从动滚筒(2)的节圆半径；J1为主动滚筒(1)绕其轴心的转动惯量；J2为从动滚筒(2)绕其轴心的转动惯量；ω1为主动滚筒(1)的理论转速；ω2为从动滚筒(2)的理论转速；为主动滚筒(1)转过的角度；为从动滚筒(2)转过的角度；c为第一阻尼器(901)或第二阻尼器(903)的阻尼系数；e为所述从动滚筒(2)的质心与回转中心的距离；α为链条与主动滚筒(1)和从动滚筒(2)中心连线的垂线的夹角；简化二自由度振动微分方程：由于系统固有频率通常由系统的结构、材质、形态参数决定，受阻尼、外界激振力的影响较小，令C＝0，F＝0，所述双脱粒滚筒链传动系统的二自由度振动微分方程简化为根据设定同步解的方法简化为其频率方程，得到所述双脱粒滚筒链传动系统的一阶固有频率ω
10
、二阶固有频率ω
20
和模态矩阵U，
其中k
11
、k
1...

【专利技术属性】
技术研发人员：李禧尧，唐忠，刘鑫，张彪，任辉，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：