文摘

油菜籽清理损失权衡油菜联合收割机性能的一个重要因素。随着传感器技术的发展,建立一个油菜籽清理损失监测系统可以是有趣的和必要的。然而,中国制造的油菜联合收割机总是与更大的振动,这并不有利于传感器监测精度。实验结果表明,从振动筛运动不平衡惯性力对监测精度影响最大的传感器的安装位置。减少振动传感器的监测精度的影响,振动吸收和隔离结构清洗损失传感器设计。此外,隔振设计的基础上进行振动抑制。隔振橡胶是为了隔离振动传感器与联合的框架。实验结果表明,上述设计可以减少振动扰动和突出颗粒碰撞信号大大,这对提高传感器歧视能力是有益的。

1。介绍

油菜是食用油的重要作物之一,和中国是世界上最大的强奸油籽生产者的年产量1200万吨,约占全球强奸油籽产量的35%。然而,相比其他主要生产区域或国家,强奸在中国收获的机械化水平相对较低(16.88%以下),和油菜籽仍然收获手动由于当前油菜联合收割机清洗性能差(徐,et al ., 2008)。目前,油菜籽清理损失计算主要是手动完成的主要缺点有一个更大的相应的计算误差和总是落后,不能为运营商提供当前的粮食损失水平及时调整相关工作参数并导致直接收入损失。

许多研究工作已经进行了开发结合传感器监测粮食清理损失,损失和清洁传感器已经成为不可或缺的配件在联合收割机由一些欧洲和美国农业机械公司1- - - - - -8]。也有一些来自中国的科学家进行了一些研究粮食损失监测利用PVDF,多次接触感应膜,近年来压电陶瓷作为敏感元素(李2006 & 2009;(9];梁et al ., 2013;刘et al ., 2013)。然而,现场试验结果表明,它不是有效的监控油菜籽筛损失使用传感器开发水稻和小麦由于严重的振动在安装位置。研究还表明,振动筛子受到旋转运动的惯性力的影响除了外部负荷的联合收割机在清洗过程中(10]。因此,它是必要的,这样来减少振荡筛惯性力的影响尽可能多的。

我们之前研究的基础上,对油菜籽谷物和MOG(粮食以外的材料)影响行为与传感器(11),影响信号处理设计打下良好的基础,本文吸收振动和隔离结构设计升级传感器监测精度。首先,惯性力平衡的筛进行了通过添加平衡平衡筛的基础上由DH5902振动测试和ADAMS仿真分析。然后,隔振结构的传感器是振动抑制的基础上设计的。理想的橡胶的刚度,和实验结果表明,扰动信号振幅明显降低。

2。振动信号的采样和分析

2.1。测量装置和方法

进行了振动测试在TH988类型tangential-longitudinal流满喂养联合收割机(无锡联合收割机有限公司,中国)。脱粒和清洁设备(图1工作流程可以概括如下:切向脱粒滚筒的打输出落入谷物锅,在他们转达了对筛。随后,从纵向打输出轴流式脱粒滚筒直接下降到筛。的结合影响气流和筛除去打输出光材料协助定位谷物和移动粒子沿筛面。最后,谷物经过筛开口聚集并转达了一粒一粒槽的螺旋。一些原来打输出不通过筛开口落入的尾矿钻向筛跟踪窗口的第二清洗。

加速度测试系统包括加速度传感器、信号收藏家,信号处理软件和个人电脑(12]。3-directional加速度传感器的类型是pcb - 356系与一系列0-50 g和0.3 -6000赫兹的频率响应。信号采集仪器DH5902动态信号采集仪器(靖江东华,有限公司,中国)。采样带宽是100千赫。信号处理软件DHDAS5902-net动态信号分析软件(靖江东华,有限公司,中国)。

随着粮食损失传感器连接到机架的两面的尾巴震动筛,主要有震动筛的往复运动和旋转运动的辊附近安装、振动两个令人兴奋的来源和传感器安装位置是主要的测试点,和具体的测量点分布如表所示1。考虑到实际工作状态和收获条件,振动测试采集条件下进行。联合收割机上的加速度传感器的位置如图2。

首先,安排了一个3-directional加速度传感器根据测点位置如表所示1分别为:打开无线无线发射机实现信号采集仪器和计算机之间的通信,然后设置一系列的参数信号采集软件DHDAS5902-net,并启动联合收割机。联合收割机前进速度稳定在1.0 m / s。三个进行测试,收集到的数据存储在电脑上测试后完成。

2.2。谱图分析信号从不同的传感器

快速傅里叶变换(FFT)是用于获得信号从时域光谱数据测量上述3点测量。在Z方向和X方向振动传感器监测的精度有很大的影响,因此,只有在X方向上振动和Z方向进行了分析。

模拟采集条件下,频谱分析表明,主要的脱粒转子的振动频率是14.65赫兹,在X和Z方向的振动不是重要的,它有一个小影响监测传感器的安装位置的准确性。对传感器影响最大的位置(3)不平衡振动筛的运动。点的对应图2和图3显示的激发频率振动筛是7.32赫兹和14.65赫兹在X方向上频谱应该震动筛励磁频率的倍频。

在X方向上,尽管激励频率的传感器安装位置是5.86赫兹的激励频率接近震动筛、振动振幅为0.93 m / s²。的激发频率振动筛(2)是7.32赫兹相应的振幅为1.92 m / s²在Z方向,安装传感器的激励频率(点3)为7.32赫兹。振动在Z方向的安装位置传感器来自振动筛的振动的振幅2.22 m / s²。从上面的分析,可以知道,传感器安装位置的振动主要是受到震动筛的惯性力的影响。如果震动筛的惯性力是强烈的或不合适的隔振装置采用,粮食碰撞振动噪声信号将被淹没。

抑制振动源是最活跃的措施消除或减少振动。摘要振动筛的往复运动是振动的来源,所以振动筛惯性力平衡的一个关键手段抑制振动。完整的平衡和局部平衡的主要方法是用来平衡惯性力(13]。然而,完整的平衡不是一个合适的方法振荡筛振动平衡这是因为平衡可能大于机制本身造成的干扰抗衡可以直接或间接影响其他部分的正常功能。即使振荡筛能达到完全平衡,这个完整的平衡将导致输入转矩引起的反作用力连接框架两大大增加。因此,考虑到实际振荡筛结构,本文中使用的局部平衡方法抑制振动(14,15]。

2.3。惯性振动筛的力平衡

2.3.1。曲柄滑块机构的惯性力和制衡

联合收割机的震动筛可简化为曲柄滑块机构。由于曲柄长度小于连杆长度(约:100),滑块移动方向可以考虑曲轴旋转中心的方向相同。因此,曲柄滑块机构(如图3)是用于分析振动筛运动过程在本文15]。

假定曲柄和连杆的质量和 ,分别为,滑块质量,相应的质量中心年代₁和年代₂,分别。惯性机制作用于B, C可以表示为

滑块位移可以表示如下: 在哪里曲柄长度,曲柄旋转角度,连杆长度的比例是曲柄长度,然后呢 在这篇文章中。

B点的旋转惯性力和惯性运动力可以表示为在C点

一般来说,部分可以平衡惯性力通过添加筛曲柄平衡,和旋转惯性力在点D:可以通过质量平衡

同样,在水平方向上运动产生的惯性力,额外的资产质量( )可以添加,但是增加了水平惯性力平衡质量可以平衡。然而,它也产生不必要的垂直惯性力和不平衡二阶惯性力,像这种机制所产生的二阶惯性力可以忽略不计。惯性力和垂直惯性力引起的在水平方向可以表示为

全面,系数 被用来平衡水平惯性力时相应的垂直惯性力相对较小,乘以它吗 。基于上述分析,平衡由两部分组成,也就是说,和 :

筛曲柄滑块机构模型,相应的曲柄长度是16.5毫米的质量为5.5千克,和曲轴质量中心位于一个地方的距离13.2毫米从a点;革命的速度是每分钟350转的工作过程。振荡筛结构关系图如图4。连杆长度1826毫米质量为102.04千克,和质量中心位于一个地方,距离665 mm从c点滚动轮质量是0.26公斤。因此,平衡筛可以安装在曲轴的扭转方向 毫米。最后,平衡分布在17.8公斤- 20.2公斤。

2.3.2。模拟的最优平衡惯性力的平衡

克服的局限性和不准确的地方引起的计算,动态软件亚当斯(美国纽波特海滩MSC)是用于分析质心的运动规律以及在框架上往复运动力的影响过程中瓶移动,和最优平衡瓶的质量。惯性力平衡的根本目标是使总质心尽可能小或倾向于一个点(即重心静态)。根据这一观点,这部分的总中心往往是通过添加不同的平衡稳定聚集在仿真过程。以确保仿真结果可以更接近实际的运动机制,聚集筛模型导入到ADAMS软件(16),如图5。

运动副之间的振动板和偏心振动轴设置为一对旋转,运动副之间的平衡和链轮是一对固定,运动副之间的辊和导轨固定在框架上是一个移动的一对,和运动副之间的振动板和一对旋转辊。反映框架上的惯性力的影响,成立的一个边板架和固定在地面上,和运动副之间的侧板和一对旋转偏心振动轴。在仿真过程中,偏心振动轴转速是2100度/秒(350 rpm)。仿真时间是1.0秒,步长为0.01 s。在仿真过程中,偏心振动轴的转速是2100度/秒(350 rpm)。

17.8公斤,18.6公斤,19.4公斤,20.2公斤,平衡测量质心的坐标变化数据所示4和6。因为没有在Z方向位移,确定质心的运动轨迹在X和Y尺寸如图7和8。

从数据6- - - - - -8可以看出,从32毫米到8毫米水平位移减小,垂直位移减少从17毫米至13毫米在添加平衡之后,和总筛质心轨迹范围明显减小。另一方面,质心的轨迹是不同的在不同的平衡的砝码。当平衡质量是18.6公斤,质心的运动范围是最小的,和相应的平衡效果是最好的。因此,它可以被认为是最好的平衡筛是18.6公斤。

表明在振动惯性力价值准确,X和Y方向的反作用力在关节和惯性力下得到不同的砝码,如图所示9。代表和总力之间的关系不同因素下表所示2。

从表2,它可以知道总力,意味着,RMS,或峰值,添加抗衡之后有很大的降低,表明部分惯性力平衡。平衡质量17.8 - -18.6公斤时,相应的有效值和峰值的总力相对较小,质心的运动范围是最小的,当平衡质量是18.6公斤。因此,18.6公斤可以被认为是最好的平衡质量振动筛。

3所示。被动隔振

3.1。控制方程

从部分2,它可以知道主要的振动频率是7.32赫兹在Z方向的振幅2.22 m / s²二阶振动频率为12.21赫兹在Z方向的振幅1.30 m / s²,三阶振动频率为26.4赫兹在Z方向的振幅0.28 m / s²通过添加质量振动抑制后筛。然而,振动幅度仍高得多在第一,二阶模式的形状。因此,有必要采取一些行动来抑制振动Z方向。

隔振是设置隔振系统或设备振动源和振动的身体来减少或隔离振动的传播。有两种类型的隔振方法:一个是隔振从机械支持基金会,叫做主动隔振。另一种是削弱或防止基础的振动传输静态设备保护,以减少运动的传播,称为被动隔振。本文主要研究了被动隔振,降低振动,通过传感器通过连接结构的框架。假设上的激振力是支撑板的传感器 被动隔振装置,隔离模型的动力学方程可以表示为:

位移可以表示为 在哪里

被称为振动隔离传输效率,小 ,振动抑制系统可以获得更理想的隔振效果。从方程(11),它可以了解到隔振装置可以获得良好的效果 ,相应的 。越大 ,隔振效果越好。一般来说,理想的 在一个工程领域(17]。

3.2。设计的隔振装置

发现计算值将会非常小,如果没有支持或支持质量很小。在实践中,它不能发挥辅助作用。解决上述问题,采用质量隔振方法减少振动传输通过增加支撑板的质量和横向连接板,以增加隔离橡胶的整体刚度。橡胶刚度计算是在5000年和15000年之间N / m,和系统频率3 - 10 Hz后添加支持的质量。VD型隔振橡胶从苏州宣鑫橡胶和塑料制品有限公司有限公司被选为隔振材料;的大小是 。虽然在X方向上振动振幅很小,考虑到其他振动干扰可能会收到在工作过程中,根据上述选择隔振橡胶隔振原理和公式,和VV类型隔振橡胶的大小 被选中。监测委员会支持结构如图10。

图11是一个收集的信号UNI-TUPO2 000 cs系列数字存储示波器期间隔振后颗粒碰撞。使用电压输出信号的振幅更容易比较的效果。此外,信号的幅度也是一个重要因素来确定阈值的信号处理电路。从图11,它可以得知后的干扰信号振幅振动隔离是大约50 mV,而颗粒碰撞信号电压幅值高于3 V,振动的影响是可以克服的,如果我们设置阈值的比较电压信号处理电路1 V。可以看出,隔振中发挥着积极的作用在减少振动扰动和突出颗粒信号。

4所示。结论

(1)从筛运动不平衡惯性力的影响监测传感器的精度。振动筛的令人兴奋的频率是7.32赫兹,和14.65赫兹在X方向上谱应该是振动筛的刺激频率的倍频;在X方向上,虽然令人兴奋的在传感器安装5.86赫兹频率接近振动筛的令人兴奋的频率,影响不是很严重(2)最好的平衡质量是18.6公斤振动筛;相应的意思是,RMS和最大峰值值相对较小;和相应的质心轨迹范围是最小的(3)理想的隔振橡胶刚度的范围在5000 N / m - 15000 N / m,和系统对应的固有频率3 - 10赫兹。实验表明,隔振后的干扰信号幅度大约是50 mV,这验证了隔振中发挥着积极的作用在减少振动扰动和突出颗粒碰撞信号

命名法

:	在C点加速度(m·s2)
:	曲柄旋转角度(°)
:	固有的旋转速度(rad·s1)
:	旋转惯性力在B点(N)
:	运动惯性力在C点(N)
:	质量平衡的点D (N)
:	杆和曲柄长度比例
:	系数(N·m1)
:	曲柄长度(毫米)
:	附加质量的曲柄长度质量中心(m)
:	位移传感器(毫米)
:	阻尼系数
:	隔振器的阻尼
:	惯性力引起的(N)
:	垂直惯性力引起的(N)
:	惯性作用于B从机制(公斤)
:	惯性作用于B从机制(公斤)
:	曲轴质量(千克)
:	连杆质量(千克)
:	滑块质量(千克)
:	激振力的支撑板(N)
:	隔振器的刚度(k·N1)
:	旋转速度的振动(rad·s1)
:	滑块位移(m)
:	Rod-crank 1质量中心(m)
:	Rod-crank 2质量中心(m)
:	额外的平衡质量1(公斤)
:	额外的平衡质量2(公斤)
:	振动隔离传输效率
:	频率特性( )。

数据可用性

像ADAMS仿真的数据只能由相应的软件和振动测试数据文件只能由授权软件,打开数据用于支持本研究的发现可以从相应的作者要求(通讯作者的电子邮件(电子邮件保护))。

的利益冲突

我们确认收到提到资金没有导致任何利益冲突有关出版的手稿。同样,没有任何其他可能的利益冲突的手稿。

确认

这项研究受到了中国国家重点研发项目(2016 yfd0702101),江苏农业科技创新基金(JASTIF) (CX(19) 3083)资助的一个项目协同创新中心江苏省现代农业设备和技术,中国(4091600027)、中国博士后科学基金资助的一个项目(2019 M651746),和一个项目优先资助的学术程序开发江苏高等教育机构(没有。papd - 2018 - 87)。