平貝母等級篩分機機架的有限元分析*

宋 江，邱勝藍

（黑龍江八一農墾大學，黑龍江大慶 163319）

平貝母等級篩分機機架的有限元分析*

宋 江，邱勝藍

（黑龍江八一農墾大學，黑龍江大慶 163319）

機架是平貝母等級篩分機的主要承載部件，容易發生斷裂，因此，在力學分析的基礎上，建立平貝等級篩分機的實體模型，對機架進行結構靜力學分析，校核其強度并找到最易斷裂點。

平貝母；等級篩分機；機架；有限元

平貝母（Fritillaria ussuriensis Maxim）也稱平貝、北貝、貝母，是藥用貝母類藥材的一種[1]。平貝母的藥用部位主要是地下鱗莖，其藥效成分主要為生物堿。平貝母的醫療作用主要為清熱潤肺、止咳化痰，主治肺熱咳嗽、痰喘、胃潰瘍．癰瘡等癥，功效與川貝母類同。目前除中醫方劑用藥外，多制成川貝精散、川貝精片等制劑，暢銷國內外，深受群眾歡迎。因此多種貝母，種好貝母是醫療保健事業的需要，是國民經濟發展的需要[2-5]。

平貝母等級分級是平貝母收獲的關鍵部分。等級分級的目的是對其藥材商品進行分級以便于銷售，同時也是對繁殖材料進行分級以便于規范生產[6-7]。而機架是平貝等級篩分機的主要承載部件，工作時不僅要承受平貝母等級篩分機各部件質量，而且還要承受各方面的負荷，機架在保證平貝等級篩分機使用壽命和可靠性方面起著重要作用[8]。本研究采用有限元分析的方法對機架進行結構靜力學分析，校核其強度并找到最易斷裂點。

1 平貝母等級篩分機機架的結構

機架是平貝母等級篩分機的主要承載部件，機架結構應盡量簡單，以降低整機重量和成本。該機架主要由側板固定架、擺桿支座固定架、行走輪固定架、柴油機固定架、離合手柄支架、輸送鏈軸承座固定架、支架固定架、拉手固定架、張緊輪固定架、輸入軸軸承座固定架、喂入機構固定架組成，材料為40 mm×40 mm的三角鋼，如圖1所示。

2 機架有限元建模及網格劃分

為讓機架有限元分析結果更為準確，對其模型進行如下簡化：將各焊接件求和看作一個整體；機架上各安裝孔均忽略；機架所選材料屬性為各向同性，密度均勻分布。

材料碳素鋼、楊氏模量200 000 000 m·N/mm2(kPa)、泊松比0.25、質量密度7 782 kg/m3。

通過網格化分，機架模型共分為420 061個節點、200 331個單元，如圖2所示。

圖1 機架結構示意圖

圖2 機架有限元模型

3 約束處理及載荷施加

綜合考慮平貝等級篩分機的實際工況，作業時機架既要承受自重、載重，還要承受負載。根據靜力等效原則可將每個單元所受的載荷加在其相應的節點上，并根據實際情況在受約束的節點處設置其約束條件：將機架自重、傳動裝置、傳送裝置、上層分離裝置、下層分離裝置等的質量以及各部分所承受物料的質量轉化為機架相應的作用力，按照均布載荷施加于各相應節點。其約束及載荷如圖3所示。

圖3 機架有限元模型約束及加載圖

4 求解及分析

加好約束及載荷后，求解器選擇NX NAS?TRAN，分析類型選擇結構，解算方案類型選擇SOL 101 Linear Statics-Global Constraints，進行靜強度計算，計算完成后進行后處理，生成位移和應力云圖，如圖4、5所示。

由圖4可知，機架受力后架的輸送部分安裝位置處變形較明顯，變形值為0.478 mm，機架安裝車輪的位置變形也較明顯，變形值為0.304 mm，其余部分變形量小，工作安全系數較高。

由圖5可知，最大應力位于機架前部輸送裝置安裝處，其值為10.58 MPa，遠小于碳素鋼許用應力226 MPa，滿足強度要求。

5 結論

圖4 機架位移云圖

選用UG軟件建立平貝等級篩分機機架的實體模型，并利用其有限元功能模塊對機架進行有限元分析，確定該機架完全滿足承載要求，并得出最大應力為10.58 MPa，位于機架前部輸送裝置安裝處，為機架的優化設計提供理論參考。

The Finite Element Analysis of Fritillaria Ussuriensis Grade Screen Vessel Frame

SONG Jiang，QIU Sheng-lan
（Heilongjiang Bayi Agricultural University，Daqing163319，China）

The frame was the main bearing member of fritillaria ussuriensis grade screen vessel，and easy to break.In the paper，based on the dynamics analysis，the entity model of fritillaria ussuriensis grade screen vessel was established，the static structure of the frame was analyzed，the strength was checked and the most easy breaking point was found.

fritillariae ussuriensis；grade screen vessel；frame；finite element

S226.5

A

1009－9492(2014)08－0068－02

10.3969/j.issn.1009-9492.2014.08.019

*黑龍江省教育廳農機化研究重點實驗室開放課題（編號：2013005）

2014－07－11