【摘要】： 槳葉的設(shè)計是捏合機設(shè)計的關(guān)鍵,槳葉的關(guān)鍵幾何參數(shù)包括截面形狀、螺旋角、槳葉結(jié)構(gòu)尺寸、支撐形式和尺寸等。在力學(xué)方面,槳葉的剛度設(shè)計最為關(guān)鍵。一般情況下,槳葉間隙值越小,混合效率越高。但是槳葉在攪拌過程中受負載作用,必然產(chǎn)生變形,當(dāng)總變形量超過間隙值時,將產(chǎn)生槳葉與槳葉之間或者槳葉與混合容器之間的干涉,進而導(dǎo)致安全事故。由于目前槳葉的受力變形難以通過測試設(shè)備進行直接測量,因此,必須采用仿真的方法進行相關(guān)力學(xué)特性分析。 本文根據(jù)槳葉的結(jié)構(gòu)特點和工作特性,利用三維建模軟件進行了槳葉的參數(shù)化建模工作,實現(xiàn)了槳葉的參數(shù)化計算機輔助設(shè)計,包括空心槳葉、實心槳葉的實體建模以及槳葉的虛擬裝配。 運用流體有限元分析方法及其軟件進行了攪拌容器內(nèi)流場的數(shù)值模擬,計算出捏合機實心、空心攪拌槳葉在物料負載的作用下的受力情況。解決了捏合機兩槳葉及公轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)矩分配求解和各軸轉(zhuǎn)矩的計算問題,對槳葉裝配時各間隙值的變化所引起的槳葉轉(zhuǎn)矩值變化情況進行了計算分析。 采用有限元方法及結(jié)構(gòu)有限元分析工具,將流場分析數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為槳葉的應(yīng)力計算模型中的載荷條件,并對槳葉的變形情況進行了計算分析,得到了捏合機槳葉的應(yīng)變分布情況,分析了引起槳葉變形的原因,討論了提高槳葉剛度的措施,為槳葉的剛度設(shè)計提供了參考依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號】：TH122
【圖文】：

論槳葉與槳葉之間、槳葉與混合鍋內(nèi)壁之間的幾何關(guān)系。(a) 立式捏合機槳葉外形 (b) 兩槳葉的相對位置及主要幾何尺寸圖2.1 立式捏合機槳葉布置與幾何關(guān)系示意圖如圖 2.1(b)所示，兩槳葉在混合鍋內(nèi)做行星運動，混合鍋內(nèi)徑D由容積決定，槳葉與鍋壁之間、槳葉之間的最小間隙為σ 。如果兩槳葉中心距為LC ，槳葉的直徑為 d ，則當(dāng)LC < d時，兩槳葉就是嚙合的，從而可以完成對物料的捏合作用。中心距和槳葉直徑?jīng)Q定了嚙合角β ，嚙合高度hI 的大小。嚙合角 β 、槳葉直徑 d 、中心距LC 關(guān)系為：1cos( )2LCdα = (2.1)其中兩個量給定，則第三個量就定了。嚙合高度1 1sin( )2 2hI = d β(2.2)中心距LC 、槳葉直徑d、混合間隙σ 和槳葉基圓直徑bd 的關(guān)系：2 2 2( ) 2b L k sd = C d σ = a + a d σ(2.3)式中

除一定直徑的圓柱體形成“空心”，槳葉底面之間的初始配合角度β 為不變化的量。(a)實心槳葉 (b)空心槳葉圖2.6 實空心槳葉模型在編制程序前，首先，通過對 Solidworks 的操作，將攪拌槳葉的建模過程使用宏的方式錄制下來，當(dāng)兩個槳葉都生成后用宏錄制實、空心槳葉的裝配過程。用 VB 將錄制宏所生成的 VBA 文件打開，找到生成的槳葉特征，槳葉之間配合的特征的操作和完成裝配操作的系列函數(shù)，將這些函數(shù)復(fù)制到新的 VB 文件中去。在實現(xiàn)槳葉的參數(shù)化建模的過程中兩槳葉的初始配合角度β 不變，中心距根據(jù)以往設(shè)計經(jīng)驗進行調(diào)整，故而只需將幾個參數(shù)：螺距、高度、槳葉外接圓直徑改為變量值，在 VB 前臺實現(xiàn)對變量調(diào)用即可完成對實、空心槳葉建模和裝配的參數(shù)化建模。用 VB 編寫的二次開發(fā)程序可以脫離 Solidworks 的操作界面單獨操作

19（a）生成槳葉界面 （b）槳葉裝配體界面圖2.7 生成實空心槳葉及其裝配界面2.5 設(shè)計實例以某100L立式捏合機為例說明槳葉參數(shù)化建模的步驟實心槳葉 空心槳葉混合容器圖2.8 100L立式捏合機實、空心槳葉及混合容器模型100L 立式捏合機的主要技術(shù)規(guī)格與參數(shù)如下表所示，其特點是槳葉的轉(zhuǎn)速較慢，實、空心槳葉與攪拌容器的壁和底的間隙非常的小。其中空心槳葉與攪拌容器壁的最小距離為 3mm，槳葉之間的最小間隙為 3mm，槳葉距底的最小距離為 3mm。參數(shù)化設(shè)計步驟：實心槳葉模型的建立，由于后續(xù)的有限元分析中無需建立槳葉上端圓柱軸、槳葉小的倒角的模型，可以忽略此兩處，故而建立槳葉模型需要考慮的主要內(nèi)容是槳葉截面文件的輸入、截面外接圓直徑 d 和螺旋角κα ，100L 捏合機的實心槳葉螺距為螺旋角

【引證文獻】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 趙汝巖;鄒常青;;捏合機槳葉攪拌過程受力分析[J];海軍航空工程學(xué)院學(xué)報;2011年05期

2 詹小斌;李錫文;鄒大軍;;立式捏合機槳葉截面設(shè)計參數(shù)分析[J];華中科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2013年08期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 徐江華;立式捏合機攪拌槳葉的轉(zhuǎn)矩數(shù)值分析[D];華中科技大學(xué);2012年

2 陳松;固體推進劑捏合機溫度與壓力測試系統(tǒng)的研究[D];西安工業(yè)大學(xué);2013年

本文編號：2794904