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行走半轴在联合收割机行走系统中起着举足轻重的作用,其主要功能是用来驱动联合收割机行走底盘。目前,我国联合收割机零部件的强度设计仍延用传统的安全系数方法,在设计过程中经常引入个人经验,因此无法准确地分析零部件的疲劳可靠性。行走半轴经常承受较大的交变载荷,其破坏形式一般为疲劳破坏。行走半轴工作一段时间后,可能因疲劳而早期失效,导致整机无法正常工作,直接影响农作物的收获效率。随着联合收割机向高速、大喂入量方向发展,其行走半轴所承受的载荷越来越大,也就更加容易发生疲劳破坏。
为给联合收割机行走半轴的抗疲劳设计提供可靠的依据,本文结合江苏省农业装备与智能化高技术研究重点实验室开放项目(KF201101)和江苏省科技支撑计划(农业)资助项目(BE2012382),基于无线传感测试技术,构建了一种联合收割机行走半轴扭矩和转速无线测试系统,并以市场占有率较高的沃得巨龙280双滚筒横轴流型履带式联合收割机为样机搭载该系统,进行了载荷测试性能试验。试验结果表明所构建的载荷测试无线系统安装结构合理、工作稳定可靠,能准确获得联合收割机行走半轴的工作载荷。
根据联合收割机实际作业的特点,对典型路面典型作业工况下行走半轴的载荷进行了测取。选用雨流循环计数法对测得的行走半轴载荷数据进行了统计处理,利用nSoft软件的数据处理模块,编制了联合收割机行走半轴的载荷谱。利用有限元法对行走半轴进行了静强度分析和模态分析,得到了行走半轴剪切应力、等效应力分布云图和模态分析振型结果。在此基础上,基于行走半轴的S-N曲线,结合载荷谱和疲劳损伤累积理论对行走半轴疲劳寿命进行了预测。
本文初步建立了联合收割机行走半轴载荷谱编制和疲劳寿命预测的方法。行走半轴疲劳寿命预测研究工作为联合收割机行走半轴的可靠性分析提供了依据,也为其它农业机械传动系零部件的抗疲劳设计提供了参考。