اصلاح مدل ارتعاشي كوبنده كمباين برداشت غلات با استفاده از آناليز مودال عملياتي

Structural modification of combine harvester thresher using Operational Modal Analysis

چكيده: يكي از مهمترين قسمت¬هاي كمباين واحد كوبنده است كه عمل كوبيدن دانه را انجام مي¬دهد و بيشترين تاثير را روي عملكرد كمباين دارد لذا ارتعاش اين قسمت تاثير بسزايي روي افزايش اتلاف كمباين دارد. از اين رو بررسي علل ارتعاشي و يافتن راه حل هايي براي كاهش آن، از اهميت ويژه اي در افزايش طول عمر و راندمان واحد كوبش برخوردار است. در اين تحقيق براي تحليل ديناميكي كوبنده كمباين جاندير 955 از آناليز مودال عملياتي استفاده شد كه به كمك آن مي توان بدون دانستن تابع تحريك ورودي، پارامترهاي مودال سازه يعني شكل مودها، فركانسهاي طبيعي و نسبت¬هاي ميرايي سازه‌ را بدست آورد. در ابتدا كمباين به وسيله موتور و ارتعاشات ناشي از قسمت¬هاي كاري مختلف ازجمله مكانيزم واحد كوبش، جدايش، غربال¬ها و تيغه برش تحريك شد و سيگنال¬هاي شتاب با استفاده از سنسور شتاب سنج درسرعت¬هاي مختلف كوبنده جمع آوري شد و با استفاده از آناليز مودال عملياتي به شيوه غير پارامتريك و به روش تجزيه فركانس، پارامترهاي مودال سازه در حال ارتعاش در شرايط كاري واقعي بدست آمد سپس مدل اجزاي¬محدود از كوبنده طراحي و با اطلاعات بدست آمده از آناليز مودال بروز رساني گرديد. با استفاده از تحليل¬هاي انجام شده، مشخص شد كه نزديكي فركانس گذر كوبنده با يكي از فركانس هاي طبيعي (16.64 هرتز) ، مهمترين عامل ارتعاشات در كوبنده است. فرايند اصلاح سازه با استفاده از تغيير در سختي كوبنده انجام شد و مشاهده شد موقعيت فركانس طبيعي مود اول به 30.2 هرتز تغيير يافت تا شرايط رزونانس و در نتيجه ارتعاشات كوبنده كاهش داده شود.

Abstract Threshing is one of these processes which has more effect on combine performance; therefore, vibration of this part has a significant effect on increasing the combine harvester loss. As a result, studying the causes of vibration and finding solutions to decrease it are highly important in enhancing the lifetime and efficiency of the threshing unit. This study is focused on identifying the root causes of excessive vibrations of one of the combine harvester thresher. In the beginning, the combine harvester was excited using the engine and vibration caused by different parts. Accelerometer sensor was used to collect acceleration signals at six different thresher rotary speeds. Investigating signal parameters including mean, impulse factor, root mean square, energy, and entropy in different speeds of the thresher, it was specified that these parameters had significantly higher values in rotation speed of 1000 rpm compared to other speeds, which proved the disturbance in the rotation speed of 1000 rpm. Operational Modal Analysis (OMA) was utilized by nonparametric and frequency analysis methods to obtain structural modal parameters while vibrating in real working conditions. Afterwards, finite element model was designed from the thresher and updated using the data obtained from the modal analysis. Using the conducted analyses, it was specified that proximity of the thresher pass frequency to one of the natural frequencies (16.64 Hz) was the most important effect of vibration in the thresher. Modification process of the structure was carried out by increasing bars required for changing the natural frequency location of the first mode to 31.8 Hz in order to reduce resonance and vibration of the thresher