發(fā)布時間：2020-05-12 05:15

【摘要】：含能材料在軍事國防、航空以及民爆等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用,是現(xiàn)代武器系統(tǒng)主要的動力源。同向雙螺桿具有混合穩(wěn)定、設(shè)備運行可靠、混合量小等特點,同時安全性顯著高于間歇式混合機,因此得到了廣泛應(yīng)用。本課題采用數(shù)值模擬方法,研究了含能材料在同向雙螺桿連續(xù)混合過程中可能的安全問題。本課題運用Workbench的static structural模塊對螺桿芯軸進行了靜力分析,分析了不同芯軸在特定載荷約束條件下的應(yīng)力與形變,進而研究了不同形狀的芯軸在混合過程中的安全性。根據(jù)同向雙螺桿的嚙合原理以及含能材料的物理特性,設(shè)計了多種不同的螺桿元件,建立了螺桿元件流道的有限元模型,利用POLYFLOW軟件對流道進行靜態(tài)模擬,分析了其溫度場、壓力場以及剪切應(yīng)力場,比較了其混合過程中的安全性�；诼輻U元件對混合過程安全性的影響組合了一種螺桿構(gòu)型,并針對該構(gòu)型研究了工藝條件對混合過程安全性的影響。模擬結(jié)果表明:漸開線花鍵芯軸的撓度、最大扭轉(zhuǎn)角和最大應(yīng)力值均比較小,具有較好的安全性;小導程螺紋元件的安全性能優(yōu)于大導程螺紋元件;在四種錯列角的捏合塊元件中,錯列角為60°的捏合塊元件具有最好的安全性能;隨著捏合盤厚度的增加,藥漿所承受的加權(quán)平均剪切應(yīng)力增強,最高溫度值升高,其安全性能降低;反向螺紋元件和“S”型元件的安全性能較差,在設(shè)計螺桿構(gòu)型時,應(yīng)盡可能避免使用;隨著轉(zhuǎn)速的升高,螺桿流道內(nèi)的壓力、剪切應(yīng)力和溫度均上升,安全性明顯下降,在混合含能材料時不應(yīng)使用過高的螺桿轉(zhuǎn)速;增大加料量,流道內(nèi)的溫度和剪切應(yīng)力變化不大,進出口壓差變小,但由于加料量的增加會使得含能材料中固體顆粒之間以及含能材料和機筒、螺桿之間產(chǎn)生摩擦的可能性增加,因此在實際生產(chǎn)中通常以較低產(chǎn)量即加料量的模式進行生產(chǎn)。
【圖文】：

３８ＣｏＭｎＡｌＡ作為芯軸的材料，查得楊氏模擬Ｅ為２．１邋ｌｘｌ0ｎｐａ，泊松比ｕ＝0．２８２。逡逑在對芯軸進行約束和載荷的加載以及求解項的設(shè)置前，，需要建立圓柱坐標系，軟逡逑件中的圓柱坐標系如圖２－５所示。在坐標系的ｘ軸設(shè)置方向形變求解項計算芯軸的彎逡逑曲形變，在ｙ軸設(shè)置方向形變求解項計算扭轉(zhuǎn)形變，同時設(shè)置應(yīng)力求解項進行求解。逡逑Ｙ逡逑Ａ逡逑ｚ逡逑圖２－５圓柱坐標系逡逑Ｆｉｇ．２－５邋Ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ邋ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ邋ｓｙｓｔｅｍ逡逑施加每分鐘３０轉(zhuǎn)的最高轉(zhuǎn)速，也就是３．１４ｒａｄ／ｓ的旋轉(zhuǎn)速度；對芯軸與聯(lián)軸器連逡逑接的部分進行位移約束，約束為ｘ、ｙ和ｚ三個方向的位移為零；對末端支撐面進行逡逑法向位移約束，設(shè)置無摩擦約束；對螺桿的頭部施加減速箱單軸輸出力矩３５０Ｎ＊ｍ；逡逑設(shè)置自重，重力方向為圓柱坐標系ｘ軸的正方向。芯軸所受的約束和載荷如圖２－６所逡逑７Ｊｎ0逡逑Ｅ：邋Ｓｔａｔｉｃ邋Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ邐（邋＾逡逑Ｓｔａｔｉｃ邋Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ邐｜逡逑Ｔｌｍｅ：１．ｓ逡逑２０１８／４／９邋（Ｍ３邐，戶’逡逑｜Ａ｜邋Ｓｔａｎｄａｒｄ邋Ｅａｒｔｈ邋Ｇｒａｖｉｔｙ：邋９８０６＾邋ｍｍ／ｓ１逡逑［ｂ］邋Ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ邋Ｖｅｌｏｃｉｔｙ：邋３．１４邋ｒａｄ／ｓ逡逑［ｃｌ邋Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ逡逑柋邋Ｆｒｉｃｔｉｏｎｌｅｓｓ邋Ｓｕｐｐｏｒｔ逡逑W邋Ｍｏｍｅｎｔ：邋３５ｅ＋００５邋Ｎ－ｍｍ邐ｉ邐逡逑

３８ＣｏＭｎＡｌＡ作為芯軸的材料，查得楊氏模擬Ｅ為２．１邋ｌｘｌ0ｎｐａ，泊松比ｕ＝0．２８２。逡逑在對芯軸進行約束和載荷的加載以及求解項的設(shè)置前，需要建立圓柱坐標系，軟逡逑件中的圓柱坐標系如圖２－５所示。在坐標系的ｘ軸設(shè)置方向形變求解項計算芯軸的彎逡逑曲形變，在ｙ軸設(shè)置方向形變求解項計算扭轉(zhuǎn)形變，同時設(shè)置應(yīng)力求解項進行求解。逡逑Ｙ逡逑Ａ逡逑ｚ逡逑圖２－５圓柱坐標系逡逑Ｆｉｇ．２－５邋Ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ邋ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ邋ｓｙｓｔｅｍ逡逑施加每分鐘３０轉(zhuǎn)的最高轉(zhuǎn)速，也就是３．１４ｒａｄ／ｓ的旋轉(zhuǎn)速度；對芯軸與聯(lián)軸器連逡逑接的部分進行位移約束，約束為ｘ、ｙ和ｚ三個方向的位移為零；對末端支撐面進行逡逑法向位移約束，設(shè)置無摩擦約束；對螺桿的頭部施加減速箱單軸輸出力矩３５０Ｎ＊ｍ；逡逑設(shè)置自重，重力方向為圓柱坐標系ｘ軸的正方向。芯軸所受的約束和載荷如圖２－６所逡逑７Ｊｎ0逡逑Ｅ：邋Ｓｔａｔｉｃ邋Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ邐（邋＾逡逑Ｓｔａｔｉｃ邋Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ邐｜逡逑Ｔｌｍｅ：１．ｓ逡逑２０１８／４／９邋（Ｍ３邐，戶’逡逑｜Ａ｜邋Ｓｔａｎｄａｒｄ邋Ｅａｒｔｈ邋Ｇｒａｖｉｔｙ：邋９８０６＾邋ｍｍ／ｓ１逡逑［ｂ］邋Ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ邋Ｖｅｌｏｃｉｔｙ：邋３．１４邋ｒａｄ／ｓ逡逑［ｃｌ邋Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ逡逑柋邋Ｆｒｉｃｔｉｏｎｌｅｓｓ邋Ｓｕｐｐｏｒｔ逡逑W邋Ｍｏｍｅｎｔ：邋３５ｅ＋００５邋Ｎ－ｍｍ邐ｉ邐逡逑
【學位授予單位】：北京化工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TQ560.1

【參考文獻】

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本文編號：2659719