国产日韩欧美一区二区三区三州_亚洲少妇熟女av_久久久久亚洲av国产精品_波多野结衣网站一区二区_亚洲欧美色片在线91_国产亚洲精品精品国产优播av_日本一区二区三区波多野结衣 _久久国产av不卡

?

基于離散元法的自走式甘蔗轉(zhuǎn)運(yùn)車車廂穩(wěn)定性研究

2020-03-09 07:36:04李尚平黃宗曉莫瀚寧胡佳成
關(guān)鍵詞:傳統(tǒng)式偏移量斜面

李尚平 張 偉 黃宗曉 向 銳 莫瀚寧 胡佳成

(1.廣西大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院, 南寧 530004; 2.廣西民族大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院, 南寧 530006)

0 引言

廣西地區(qū)是我國重要的甘蔗種植區(qū),甘蔗產(chǎn)量占全國的60%,蔗糖業(yè)產(chǎn)值占廣西國民生產(chǎn)總值的10%~11%。甘蔗種植經(jīng)營(yíng)規(guī)模小而分散,地塊窄小、無機(jī)耕道,且蔗田石塊、樹根多,對(duì)于大型農(nóng)業(yè)機(jī)械的種植、收割、運(yùn)輸都非常不利[1-4]。因此,在大多數(shù)丘陵地區(qū),需開發(fā)適于丘陵地區(qū)的甘蔗機(jī)械,其比大型一體式機(jī)械更適合于甘蔗種植區(qū)域的地形。甘蔗種植機(jī)所需的蔗種和收獲機(jī)所收獲的甘蔗,需要用轉(zhuǎn)運(yùn)車輛進(jìn)行短距離運(yùn)輸,目前甘蔗轉(zhuǎn)運(yùn)車輛為廂式運(yùn)輸車,存在輪距較大、提升重心高、穩(wěn)定性不足的缺點(diǎn)[5-6]。國內(nèi)外學(xué)者一般利用離散元方法研究穩(wěn)定性問題。郭延輝等[7]基于離散元的方法為礦區(qū)隔水層的穩(wěn)定性提供了理論分析基礎(chǔ),賈彬等[8]基于離散元的方法對(duì)露天礦的邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行了研究;DAS等[9]基于離散元的方法對(duì)地下洞室的穩(wěn)定性進(jìn)行了評(píng)估。目前,國內(nèi)對(duì)于車廂卸料過程中穩(wěn)定性方面的研究鮮有報(bào)道。本文針對(duì)甘蔗轉(zhuǎn)運(yùn)車廂卸料過程中的穩(wěn)定性問題,提出一種基于離散元的分析方法。

1 結(jié)構(gòu)及工作原理

1.1 傳統(tǒng)式甘蔗轉(zhuǎn)運(yùn)車廂結(jié)構(gòu)及原理

傳統(tǒng)式甘蔗轉(zhuǎn)運(yùn)車如圖1a所示,建立傳統(tǒng)式甘蔗轉(zhuǎn)運(yùn)車的三維模型,如圖1b所示,主要由集蔗車廂、舉升翻轉(zhuǎn)裝置、液壓提升裝置組成,車廂的底板和傾倒側(cè)的側(cè)板為鋼制材料,其余3個(gè)側(cè)面為鐵絲網(wǎng)結(jié)構(gòu)。翻轉(zhuǎn)方式為車廂整體側(cè)翻的形式,在翻轉(zhuǎn)過程中,為了將車廂內(nèi)的甘蔗傾倒干凈,車廂必須進(jìn)行大幅度的翻轉(zhuǎn),整車的質(zhì)心位置會(huì)發(fā)生較大的橫向偏移,當(dāng)質(zhì)心橫向移動(dòng)量過大而超出車輪的支撐面積時(shí),則會(huì)導(dǎo)致整車的側(cè)翻。

圖1 傳統(tǒng)式轉(zhuǎn)運(yùn)車集蔗車廂

1.2 剪叉自走式甘蔗轉(zhuǎn)運(yùn)車廂結(jié)構(gòu)及原理

1.2.1車廂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

剪叉自走式甘蔗轉(zhuǎn)運(yùn)車集蔗車廂主要由車廂、傾倒裝置、開門裝置構(gòu)成,其車廂由底板、一面可開合的傾倒側(cè)板及三面鐵絲網(wǎng)結(jié)構(gòu)的側(cè)面組成;其底板和傾倒側(cè)的側(cè)板為鋼制材料,車傾倒裝置和開門裝置均由二組液壓油缸組成,分別位于車廂的兩側(cè),如圖2所示。

圖2 剪叉自走式甘蔗轉(zhuǎn)運(yùn)車集蔗車廂

1.2.2車廂工作原理

車廂的傾倒方式為側(cè)傾式。作業(yè)時(shí),剪叉式機(jī)構(gòu)先將集蔗車廂提升到需要的高度;然后通過開門裝置將車廂側(cè)板打開,此時(shí),車廂中一部分甘蔗隨即崩塌,沿著打開的車廂側(cè)板掉落到旁邊收集的貨車車廂中;最后通過車廂底板的傾倒裝置傾倒車廂,將剩余的甘蔗傾倒完畢。整個(gè)卸料過程分兩步進(jìn)行,車廂側(cè)板打開時(shí)掉落的那部分甘蔗能夠減輕車廂傾倒時(shí)車廂的載重,有利于降低傾倒時(shí)質(zhì)心橫向偏移量,可減小車廂的卸料角,工作狀態(tài)如圖3所示。

圖3 剪叉自走式轉(zhuǎn)運(yùn)車車廂工作原理圖

1.3 集蔗車廂設(shè)計(jì)參數(shù)

設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示。

表1 設(shè)計(jì)參數(shù)

2 離散元仿真接觸參數(shù)

本文主要結(jié)合甘蔗切斷式轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)行分析,故研究對(duì)象為甘蔗蔗段。

2.1 蔗段建模

為了保證蔗段離散元仿真模型的幾何特征關(guān)系與實(shí)際蔗段保持較高的一致性,需對(duì)蔗段進(jìn)行數(shù)字建模。甘蔗試樣取自廣西扶綏甘蔗雙高試驗(yàn)基地,品種為中蔗9號(hào)。試驗(yàn)時(shí)實(shí)測(cè)甘蔗含水率為74.8%,密度為1 020 kg/m3。使用課題組自主研究設(shè)計(jì)的甘蔗預(yù)切種機(jī)將其切斷,每段長(zhǎng)度約200 mm,隨機(jī)選取100根蔗段。蔗段橫截面近似為圓形,蔗段整體近似為圓柱體,使用游標(biāo)卡尺對(duì)直徑進(jìn)行測(cè)量,對(duì)每根蔗段節(jié)間的上中下3個(gè)部位進(jìn)行測(cè)量,直徑平均值記為d;每根蔗段平均有2個(gè)蔗節(jié),直徑平均值記為t;每個(gè)部位測(cè)量3次,計(jì)算平均直徑[10]為

(1)

(2)

式中i、n——測(cè)量次數(shù)

D1i——第i次測(cè)量蔗段節(jié)間上部直徑

D2i——第i次測(cè)量蔗段節(jié)間中部直徑

D3i——第i次測(cè)量蔗段節(jié)間下部直徑

T1n——第n次測(cè)量上蔗節(jié)直徑

T2n——第n次測(cè)量下蔗節(jié)直徑

蔗段節(jié)間和蔗節(jié)的直徑統(tǒng)計(jì)見表2。

表2 直徑統(tǒng)計(jì)

根據(jù)上述測(cè)量結(jié)果,在EDEM的原型顆粒模型創(chuàng)建中,利用多球面組合功能建立蔗段離散元模型,如圖4a所示。

圖4 蔗段離散元模型及蔗段實(shí)物

2.2 蔗段滾動(dòng)摩擦因數(shù)

為了進(jìn)行仿真分析,需先求出蔗段-鋼板、蔗段-蔗段之間的滾動(dòng)摩擦因數(shù)及靜摩擦因數(shù)等物理參數(shù)。

2.2.1基本理論

設(shè)一個(gè)質(zhì)量為m,橫截面半徑為r的圓柱體在力P的作用下做勻速純滾動(dòng),圓柱體在滾動(dòng)時(shí)受到滾動(dòng)摩擦力為[11-12]

Ffr=f′N

(3)

其中

f′=d/r

式中Ffr——滾動(dòng)摩擦力

f′——滾動(dòng)摩擦因數(shù)

N——支撐力

可以看出滾動(dòng)摩擦力和支撐力N成正比。

假設(shè)蔗段在如圖5所示的斜面滾下,點(diǎn)A為斜面的頂點(diǎn),點(diǎn)K為斜面的另外一點(diǎn),L為斜面上點(diǎn)K到點(diǎn)A的距離,θ為斜面傾斜角,則斜面對(duì)圓柱的支撐力N=mgcosθ,所以

(4)

摩擦力所做的功為

(5)

圖5 蔗段滾動(dòng)受力示意圖

Wfr同時(shí)也是物體在滾動(dòng)過程中所損失的能量。當(dāng)蔗段由靜止開始從斜面點(diǎn)A滾到點(diǎn)K時(shí),由能量守恒定律可知

ΔU=Wfr+Ek

其中

ΔU=UA-Uk=mgLsinθ

(6)

式中Ek——在點(diǎn)K處的動(dòng)力勢(shì)能

ΔU——蔗段在點(diǎn)A與點(diǎn)K時(shí)的重力勢(shì)能差

由此可得滾動(dòng)摩擦所造成的能量損失占總能量的比例為

(7)

式中,Cf與斜面傾角的余切函數(shù)呈線性關(guān)系,其斜率是滾動(dòng)摩擦因數(shù)。

2.2.2滾動(dòng)摩擦試驗(yàn)

利用鋼板和角鋼搭建簡(jiǎn)易的試驗(yàn)臺(tái)架,如圖6所示。另選取直徑一致的蔗段并排貼在鋼板上,作為測(cè)量蔗段與蔗段滾動(dòng)摩擦因數(shù)的材料。試驗(yàn)時(shí)使用佳能EOS500D型攝像機(jī)進(jìn)行拍攝,將蔗段放在與水平面呈θ的斜面上,使其由靜止從斜面頂端滾下,通過調(diào)整鋼板和角鋼之間螺母固定的位置改變?chǔ)?,用電子?shù)顯傾角儀讀取角度,取值在10°~50°之間,每間隔5°進(jìn)行一組試驗(yàn),共9個(gè)角度,每組角度試驗(yàn)重復(fù)10次,取其平均值。通過攝影慢放技術(shù)得到最后1幀的時(shí)間間隔內(nèi)蔗段中心運(yùn)動(dòng)的距離為Δx,已知每一幀的時(shí)間間隔Δt=0.04 s,可求得在此時(shí)間段內(nèi)的瞬時(shí)速度vS(m/s),將此時(shí)刻的瞬時(shí)速度作為到達(dá)斜面上點(diǎn)K時(shí)的瞬時(shí)速度,計(jì)算式為

(8)

圖6 滾動(dòng)摩擦試驗(yàn)臺(tái)架

通過軟件OriginPro對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行線性回歸處理并得到擬合直線,蔗段與不同材料間的滾動(dòng)摩擦因數(shù)如圖7所示。蔗段-鋼板:y=0.262+0.072x,R2=0.83;蔗段-蔗段:y=0.426+0.092x,R2=0.82。即蔗段-鋼板、蔗段-蔗段之間的滾動(dòng)摩擦系數(shù)分別為0.072、0.092。

圖7 蔗段與不同材料間的滾動(dòng)摩擦因數(shù)

2.3 蔗段靜摩擦因數(shù)分析

2.3.1理論基礎(chǔ)

設(shè)質(zhì)量為m的物體,放置在傾角為α的斜面上,受到重力和摩擦力的作用,如圖8所示[13]。

圖8 靜摩擦受力示意圖

滑塊的靜摩擦力為f,重力可分解為兩個(gè)力,平行于斜面的力F和垂直于斜面的力N,其中

f=μN(yùn)

(9)

F=mgsinα

(10)

N=mgcosα

(11)

當(dāng)斜面傾角α很小時(shí),F(xiàn)小于滑塊與斜面間靜摩擦力f,滑塊保持靜止?fàn)顟B(tài),隨著斜面傾角α的緩慢變大,當(dāng)F大于滑塊與斜面間靜摩擦力f時(shí),滑塊開始沿著斜面下滑,在開始滑動(dòng)的瞬間f=F,故靜摩擦因數(shù)為

(12)

2.3.2靜摩擦試驗(yàn)

為了防止單根蔗段在斜面上滾動(dòng),將2根蔗段粘結(jié)在一起放置在斜面上,保證甘蔗滑動(dòng)。試驗(yàn)選取2塊鋼板,一塊作為測(cè)量蔗段與鋼板的靜摩擦因數(shù)的試驗(yàn)斜面;另一塊選取直徑一致的蔗段并排粘貼在鋼板上,作為測(cè)試蔗段與蔗段之間的靜摩擦因數(shù)時(shí)的試驗(yàn)斜面。為了防止單根蔗段在斜面上滾動(dòng),將2根蔗段粘結(jié)在一起放置在斜面上。

試驗(yàn)時(shí),斜面一側(cè)保持固定不動(dòng),緩慢勻速地抬起斜面的另一側(cè),當(dāng)蔗段開始滑動(dòng)時(shí),利用電子數(shù)顯傾角儀記錄斜面的傾斜角α,重復(fù)試驗(yàn)15次,試驗(yàn)結(jié)果見圖9和表3。

圖9 靜摩擦試驗(yàn)結(jié)果

表3 靜摩擦試驗(yàn)結(jié)果

由試驗(yàn)結(jié)果可知,蔗段-鋼板的靜摩擦因數(shù)和蔗段-蔗段間的靜摩擦因數(shù)分別為0.211、0.402。

2.4 剪叉式集蔗車廂堆積角和卸料角影響因素

仿真要求定義的接觸參數(shù)有滾動(dòng)摩擦因數(shù)、靜摩擦因數(shù)、碰撞恢復(fù)系數(shù)。韓燕龍等[14]通過研究發(fā)現(xiàn)滾動(dòng)摩擦因數(shù)對(duì)堆積角的影響十分顯著,故不再對(duì)滾動(dòng)摩擦因數(shù)進(jìn)行研究。

2.4.1正交仿真試驗(yàn)?zāi)P?/p>

正交仿真試驗(yàn)時(shí)需要進(jìn)行多組試驗(yàn),由于車廂的設(shè)計(jì)尺寸較大,顆粒數(shù)量很多,為了減少仿真時(shí)間,根據(jù)相似性原理,將車廂的尺寸縮小為原尺寸的3/4進(jìn)行研究。

仿真模型由車廂和基板組成。箱體長(zhǎng)為1 000 mm,寬500 mm,高400 mm,頂部無蓋;基板長(zhǎng)1 500 mm,寬1 500 mm,如圖10所示。箱體和基板材料均為鋼,密度7 800 kg/m3、泊松比0.344、剪切模量7.0×1010Pa;蔗段密度1 020 kg/m3、泊松比0.33、剪切模量9.28×109Pa[15-16];蔗段與蔗段之間、蔗段與車廂和基板之間的滾動(dòng)摩擦因數(shù)分別設(shè)為0.092、0.072。

圖10 仿真試驗(yàn)?zāi)P?/p>

2.4.2正交仿真試驗(yàn)過程

正交仿真試驗(yàn)選取4個(gè)因素,分別為:甘蔗-甘蔗靜摩擦因數(shù)A、甘蔗-鋼板靜摩擦因數(shù)B、甘蔗-甘蔗碰撞恢復(fù)系數(shù)C、甘蔗-鋼板碰撞恢復(fù)系數(shù)D,每個(gè)因素取4個(gè)水平,留出一個(gè)空列提高誤差的靈敏度,評(píng)價(jià)指標(biāo)為堆積角和卸料角,因素安排見表4。選取L16(45)的正交試驗(yàn)表[17-18]。

表4 因素安排

在EDEM中依次實(shí)現(xiàn)導(dǎo)入模型、生成顆粒、擋蔗板提升和堆積完成4個(gè)過程[19],如圖11所示。顆粒的方向?yàn)楣潭?,顆粒生成工廠相關(guān)參數(shù)及方向矩陣設(shè)置如圖12所示。顆粒達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后,以0.5 m/s的速度垂直向上提升擋蔗板,仿真運(yùn)行時(shí)間為10 s。

穩(wěn)定的堆積形成后,運(yùn)用Matlab對(duì)堆積角圖像進(jìn)行處理,并讀取相應(yīng)的角度[20-21](圖13)。

圖11 仿真模型試驗(yàn)過程

圖12 仿真設(shè)置

圖13 堆積角圖像處理

2.4.3正交仿真試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與分析

利用Minitab對(duì)正交仿真試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行方差分析,結(jié)果見表5(α=0.05)。

由表5可知,甘蔗-甘蔗靜摩擦因數(shù)、甘蔗-鋼板靜摩擦因數(shù)對(duì)堆積角、卸料角具有顯著影響(P<0.05);甘蔗-甘蔗碰撞恢復(fù)系數(shù)、甘蔗-鋼板碰撞恢復(fù)系數(shù)對(duì)堆積角、卸料角的影響則均不顯著(P>0.05)。故后續(xù)仿真中,碰撞恢復(fù)系數(shù)參照秸稈的碰撞恢復(fù)系數(shù)[22]。

3 接觸參數(shù)驗(yàn)證試驗(yàn)

3.1 堆積角和卸料角仿真試驗(yàn)

將上述標(biāo)定獲取的離散元本征參數(shù)和接觸參數(shù)輸入EDEM中進(jìn)行堆積角和卸料角仿真試驗(yàn)。粒子生成設(shè)置和仿真結(jié)果圖像處理方法以及堆積角的仿真試驗(yàn)與上文一致(同2.4節(jié))。傾倒仿真試驗(yàn)時(shí),車廂以1(°)/s的速度傾倒,蔗段物料剛好傾倒完畢時(shí)的角度為卸料角。仿真試驗(yàn)中,測(cè)定堆積角為25.73°,卸料角為23.15°,仿真試驗(yàn)結(jié)果如圖14b、14d所示。

表5 方差分析

注:*表示相關(guān)性顯著。

圖14 仿真試驗(yàn)

3.2 試驗(yàn)平臺(tái)驗(yàn)證試驗(yàn)

3.2.1堆積角驗(yàn)證試驗(yàn)

為了驗(yàn)證仿真試驗(yàn)得到的堆積角準(zhǔn)確性,在試驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行堆積角的驗(yàn)證試驗(yàn)。

試驗(yàn)裝置(Q235鋼制材料)由長(zhǎng)1 000 mm、高400 mm、寬500 mm的箱體組成,將100 kg的蔗段放入箱體后,緩慢向上提升擋蔗板,待蔗段堆積穩(wěn)定后,測(cè)定堆積斜面與水平地板平面的夾角即為堆積角,如圖15所示。通過Matlab軟件進(jìn)行圖像處理,試驗(yàn)重復(fù)5次,求得堆積角平均值為24.46°。試驗(yàn)平臺(tái)的試驗(yàn)結(jié)果與上述仿真試驗(yàn)得到的堆積角相對(duì)誤差為4.94%,表明標(biāo)定后的仿真結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果基本吻合。

圖15 堆積角試驗(yàn)

3.2.2卸料角驗(yàn)證試驗(yàn)

為了得到車廂真實(shí)的卸料角度,并與仿真結(jié)果進(jìn)行比較,進(jìn)行了剪叉式集蔗車廂的傾倒試驗(yàn)。采用液壓缸緩慢提升,用電子數(shù)顯傾角儀實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)傾倒角,將蔗段剛好能夠傾倒完畢的角度記錄為卸料角,如圖16所示。重復(fù)5次傾倒試驗(yàn),取其平均值,測(cè)定結(jié)果為24.90°。車廂模型試驗(yàn)與仿真試驗(yàn)得到的卸料角相對(duì)誤差為7.56%,表明標(biāo)定得到的仿真結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果基本吻合。

圖16 傾倒試驗(yàn)

4 車廂穩(wěn)定性仿真

以車廂傾倒時(shí)的穩(wěn)定性為指標(biāo),質(zhì)心橫向偏移量和卸料角作為穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)指標(biāo),比較剪叉式甘蔗轉(zhuǎn)運(yùn)車和傳統(tǒng)式甘蔗轉(zhuǎn)運(yùn)車卸料過程中的穩(wěn)定性。

轉(zhuǎn)運(yùn)車從提升、翻轉(zhuǎn)、卸料、結(jié)束作業(yè)整個(gè)過程中,甘蔗的質(zhì)心狀態(tài)不斷發(fā)生變化,其中寬度方向的變化表現(xiàn)在甘蔗整體質(zhì)心的橫向偏移,若偏移量大于輪距的一半,在卸料過程中可能會(huì)出現(xiàn)側(cè)翻危險(xiǎn)。卸料角過大,在卸料過程中同樣可能會(huì)出現(xiàn)側(cè)翻危險(xiǎn)。

4.1 仿真參數(shù)

將三維軟件SolidWorks中生成的模型導(dǎo)入EDEM軟件中,再次進(jìn)行仿真分析,車廂的尺寸參數(shù)見1.2節(jié)。將上述標(biāo)定獲取的離散元本征參數(shù)和接觸參數(shù)輸入EDEM中,顆粒工廠生成后的顆粒以5 m/s的速度下落,直至達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),設(shè)置顆粒生成總質(zhì)量6 000 kg,生成速度500 kg/s,顆粒生成結(jié)果見圖17。

圖17 顆粒生成模型

4.2 質(zhì)心橫向偏移

EDEM軟件中沒有直接測(cè)量質(zhì)心的工具,將整個(gè)仿真域在Y方向上劃分成1 000份,如圖18所示。每一份是一個(gè)小的仿真域,每個(gè)小的仿真域?qū)挾葹? mm,以它們的中心坐標(biāo)作為每個(gè)仿真域的質(zhì)心坐標(biāo),測(cè)量每個(gè)小仿真域內(nèi)的質(zhì)量,求得在傾倒過程中某一時(shí)刻的質(zhì)心位置為

(13)

式中mi——第i個(gè)仿真域內(nèi)所有蔗段質(zhì)量

yi——第i個(gè)仿真域的中心坐標(biāo)值

圖18 仿真域劃分

通過仿真分析,得到車廂傾倒過程中甘蔗質(zhì)心橫向偏移曲線,見圖19。車廂寬度方向上的中點(diǎn)為零點(diǎn),傾倒方向?yàn)檎较?。車廂傾倒示意圖如圖20所示,橫坐標(biāo)為甘蔗質(zhì)心的橫向偏移量,虛線為初始狀態(tài)的質(zhì)心橫向偏移量,實(shí)線為橫向偏移量的最大值。在車廂傾倒的過程中,傳統(tǒng)式集蔗車廂質(zhì)心的橫向偏移會(huì)先向左偏移,再向右偏移,所以擺動(dòng)量是負(fù)方向最大值與正方向最大值二者和;剪叉式集蔗車廂質(zhì)心的橫向偏移始終向右偏移,所以擺動(dòng)量和質(zhì)心橫向偏移量相同。

傳統(tǒng)式轉(zhuǎn)運(yùn)車集蔗車廂的形狀類似梯體,在寬度方向上不是軸對(duì)稱體,故在車廂還未翻轉(zhuǎn)時(shí),負(fù)方向上已經(jīng)產(chǎn)生200 mm的質(zhì)心偏移;在車廂翻轉(zhuǎn)過程中,質(zhì)心先向負(fù)方向偏移,最大偏移量534.52 mm,再向正方向偏移,最大偏移量為1 235.56 mm,在整個(gè)過程中,質(zhì)心的最大偏移為1 235.56 mm,擺動(dòng)量為1 770.08 mm。剪叉自走式轉(zhuǎn)運(yùn)車集蔗車廂在未傾倒時(shí)質(zhì)心偏移量為0 mm;在傾倒過程中,質(zhì)心始終向正方向偏移,最大偏移量為705.49 mm,擺動(dòng)量為705.49 mm。

剪叉自走式轉(zhuǎn)運(yùn)車的質(zhì)心橫向偏移量和擺動(dòng)量遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)式轉(zhuǎn)運(yùn)車。若保證卸料過程中不產(chǎn)生側(cè)翻,傳統(tǒng)式轉(zhuǎn)運(yùn)車的輪距需大于2 470 mm,剪叉自走式轉(zhuǎn)運(yùn)車的輪距只需大于1 410 mm即可,適于甘蔗種植行距。

圖19 甘蔗質(zhì)心橫向偏移曲線

圖20 甘蔗質(zhì)心橫向擺動(dòng)量示意圖

4.3 質(zhì)心相對(duì)高度變化

車廂傾倒過程中甘蔗質(zhì)心在高度上的變化曲線,見圖21。

傳統(tǒng)式轉(zhuǎn)運(yùn)車集蔗車廂只需車廂的上沿超過指定的高度,可以進(jìn)行卸料。圖21a中以車廂的上沿為零點(diǎn),得到在翻轉(zhuǎn)過程中甘蔗質(zhì)心相對(duì)車廂上沿的相對(duì)高度變化曲線。在初始時(shí)刻,甘蔗質(zhì)心相對(duì)于車廂上沿的高度為-544.21 mm;在車廂整體向上的翻轉(zhuǎn)過程中,質(zhì)心的相對(duì)高度不斷變大,最大值為1 589.27 mm;當(dāng)車廂翻轉(zhuǎn)到一定角度時(shí)開始卸料,在卸料的過程中質(zhì)心的相對(duì)高度慢慢變小,最相對(duì)高度變?yōu)? mm。

剪叉自走式轉(zhuǎn)運(yùn)車集蔗車廂打開側(cè)門之后側(cè)門的下沿需超過指定的高度,且側(cè)門打開角度需大于卸料角,即側(cè)門打開角度大于120°,才能完全卸料。在圖21b中以打開側(cè)門之后側(cè)門的下沿為零點(diǎn),得到在傾倒過程中甘蔗質(zhì)心相對(duì)打開側(cè)門之后側(cè)門的下沿相對(duì)高度變化曲線。在整個(gè)傾倒卸料的過程中甘蔗質(zhì)心的相對(duì)高度呈逐漸下降的趨勢(shì),最大值為1 619.82 mm。為了提高卸料時(shí)的可靠性,假設(shè)側(cè)門下沿伸入旁邊收集貨車車廂長(zhǎng)度為300 mm,此時(shí)甘蔗質(zhì)心的最大相對(duì)高度是1 469.8 mm,當(dāng)伸入的長(zhǎng)度增加時(shí),質(zhì)心的最大相對(duì)高度會(huì)相應(yīng)的降低。兩種車廂的質(zhì)心相對(duì)高度變化差別不大。

圖21 甘蔗質(zhì)心相對(duì)高度變化曲線

4.4 卸料角

通過仿真分析,使用EDEM中的角度測(cè)量工具測(cè)量集蔗車廂的卸料角,如圖22所示。傳統(tǒng)式轉(zhuǎn)運(yùn)車的卸料角為104.93°,且車廂整體向上翻轉(zhuǎn),這種方式不僅卸料角大,在翻轉(zhuǎn)的過程中整體的穩(wěn)定性和強(qiáng)度要求比較高。剪叉式轉(zhuǎn)運(yùn)車的卸料角為29.83°,小于傳統(tǒng)式集蔗車廂的卸料角。車廂的傾倒方式為側(cè)傾式,不同于整體翻轉(zhuǎn)的方式,可以在減小卸料角度的同時(shí),大大降低強(qiáng)度和穩(wěn)定性的要求。表明剪叉式轉(zhuǎn)運(yùn)車車廂設(shè)計(jì)具有較高的穩(wěn)定性,符合丘陵地區(qū)的作業(yè)要求。

圖22 卸料角

5 結(jié)論

(1)設(shè)計(jì)了一種甘蔗轉(zhuǎn)運(yùn)車的集蔗車廂,從質(zhì)心偏移和卸料角兩方面將傳統(tǒng)式集蔗車廂與剪叉式集蔗車廂進(jìn)行穩(wěn)定性比較。卸料過程中傳統(tǒng)式集蔗車廂的甘蔗質(zhì)心橫向偏移量為1 235.56 mm,擺動(dòng)量為1 770.08 mm,質(zhì)心相對(duì)高度變化為1 589.27 mm,卸料角為104.93°;剪叉式集蔗車廂甘蔗質(zhì)心橫向偏移量為705.49 mm,擺動(dòng)量為705.49 mm,質(zhì)心相對(duì)高度變化為1 619.82 mm,卸料角為29.83°。與傳統(tǒng)式集蔗車廂相比,剪叉式集蔗車廂的質(zhì)心橫向偏移量下降42.9%、擺動(dòng)量下降60.1%、卸料角降低71.6%,兩種車廂質(zhì)心相對(duì)高度變化相差不大。不管甘蔗質(zhì)心橫向偏移量、擺動(dòng)量、質(zhì)心相對(duì)高度變化,還是卸料角,剪叉式集蔗車廂均優(yōu)于傳統(tǒng)式集蔗車廂。

(2)通過試驗(yàn)的方法對(duì)蔗段的接觸參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定,利用仿真模擬試驗(yàn)和試驗(yàn)平臺(tái)驗(yàn)證試驗(yàn)相結(jié)合的方法,驗(yàn)證了標(biāo)定參數(shù)的準(zhǔn)確性:堆積角相對(duì)誤差為4.94%,卸料角相對(duì)誤差為7.56%,偏差較小,試驗(yàn)得到的標(biāo)定參數(shù)準(zhǔn)確性較高,能夠模擬實(shí)際情況。

猜你喜歡
傳統(tǒng)式偏移量斜面
臨床研究型醫(yī)院檔案的管理與應(yīng)用
基于格網(wǎng)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換法的矢量數(shù)據(jù)脫密方法研究
改良式剖宮產(chǎn)術(shù)在前置胎盤治療中的臨床療效及術(shù)后VAS評(píng)分影響分析
由“傳統(tǒng)式”走向“生態(tài)式”
——幼兒園區(qū)域活動(dòng)規(guī)則探析
斜面之上探動(dòng)能
巧用“相對(duì)”求解光滑斜面體問題
巧用“相對(duì)”求解光滑斜面體問題
攪拌針不同偏移量對(duì)6082-T6鋁合金接頭勞性能的影響
基于最小二乘平差的全極化SAR配準(zhǔn)偏移量估計(jì)方法
淺談在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中實(shí)施討論式教學(xué)
临清市| 东平县| 霍邱县| 工布江达县| 基隆市| 武宣县| 临江市| 确山县| 齐齐哈尔市| 岳普湖县| 南雄市| 西乌珠穆沁旗| 东乌| 本溪| 丽江市| 新建县| 塘沽区| 奉化市| 孝感市| 潮安县| 祁连县| 科技| 花莲市| 德阳市| 诸城市| 江油市| 江都市| 珲春市| 囊谦县| 忻城县| 星座| 嵊泗县| 正宁县| 大港区| 奈曼旗| 南川市| 双辽市| 金寨县| 赤峰市| 抚宁县| 江华|