本文關(guān)鍵詞：一種沖板式流量計(jì)的研制

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【摘要】：流量計(jì)量作為生產(chǎn)過(guò)程控制中的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié),對(duì)控制生產(chǎn)工藝、保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率等有重要作用。沖板式流量計(jì)是一種動(dòng)態(tài)固體質(zhì)量流量檢測(cè)設(shè)備,它通過(guò)檢測(cè)物料沖擊傾斜的檢測(cè)板時(shí)產(chǎn)生沖擊力的水平分量換算得到與其成線性關(guān)系的瞬時(shí)流量,繼而累加或積分得到某時(shí)間段內(nèi)的累積流量。沖板式流量計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、計(jì)量精度高,已被廣泛應(yīng)用于固體物料流量計(jì)量的諸多場(chǎng)合,且已經(jīng)形成不同系列的沖板式流量計(jì)產(chǎn)品。 本文在理論分析的基礎(chǔ)之上對(duì)一次表進(jìn)行了沖板式流量計(jì)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。為克服傳統(tǒng)沖板式流量計(jì)中摩擦和傳動(dòng)間隙的缺陷,提出了框架式柔性檢測(cè)組件結(jié)構(gòu)方案。該方案基于柔順機(jī)構(gòu)學(xué)原理,以平行彈簧承載傳動(dòng)組件為核心,可在無(wú)摩擦、無(wú)間隙地傳遞水平分力的同時(shí)承載豎直方向的沖擊。設(shè)計(jì)中使用同步架約束對(duì)稱(chēng)布置的組件活動(dòng)端,提高了非穩(wěn)定沖擊下的計(jì)量穩(wěn)定性。同時(shí)還設(shè)計(jì)了防飛濺導(dǎo)流罩和球接觸加載頭組件,解決了物料飛濺和加載偏差的問(wèn)題。為了在保證檢測(cè)組件傳動(dòng)性能和使用壽命的同時(shí)提高其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,對(duì)直片彈簧進(jìn)行了尺寸優(yōu)化。另外,在對(duì)一次表創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,完成了沖板式流量計(jì)二次表的設(shè)計(jì)和選型,分別使用S型稱(chēng)重傳感器、變送器和智能流量積算儀組成完整的固體質(zhì)量流量檢測(cè)設(shè)備。 針對(duì)課題研究中全新的一次表結(jié)構(gòu),對(duì)其進(jìn)行了一系列仿真研究。首先為了研究平行彈簧承載傳動(dòng)組件的剛度特點(diǎn),仿真驗(yàn)證了其具有3.412×103N/m的穩(wěn)定剛度。針對(duì)非穩(wěn)定沖擊下一次表的基本懸掛式方案和框架式方案中檢測(cè)板的擺動(dòng)和翻轉(zhuǎn),對(duì)兩種方案分別進(jìn)行了剛?cè)狁詈戏抡?結(jié)果表明框架式方案具有更高的響應(yīng)精度和穩(wěn)定性。為了研究一次表是否能滿(mǎn)足連續(xù)計(jì)量的要求,分析檢測(cè)組件在流場(chǎng)中的應(yīng)力和壽命特點(diǎn),利用CFX和ANSYS對(duì)氣固兩相物料流進(jìn)行了CFD仿真和流固耦合分析。仿真結(jié)果表明物料進(jìn)入一次表后下落均勻,檢測(cè)板壓強(qiáng)可迅速穩(wěn)定。檢測(cè)板磨損速率為0.647g/年,一次表最大等效應(yīng)力34.4MPa遠(yuǎn)小于許用應(yīng)力[6]=783.3MPa,且滿(mǎn)足106次循環(huán)高周疲勞的設(shè)計(jì)要求。最后為研究一次表的響應(yīng)精度和傳力阻尼對(duì)精度的影響,基于對(duì)等效密度模型的CFD仿真結(jié)果,對(duì)不同瞬時(shí)流量下一次表的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)進(jìn)行仿真,同時(shí)也對(duì)傳力軸不同阻尼比條件下進(jìn)行響應(yīng)誤差分析。仿真結(jié)果表明響應(yīng)誤差隨瞬時(shí)流量增大而減小,滿(mǎn)量程一次表誤差為0.91%F.S.,滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求；欠阻尼傳力方案?jìng)鞲衅黜憫?yīng)波動(dòng)較剛性傳力方案減小約3倍,且誤差隨阻尼比接近1而減小。 為了研究沖板式流量計(jì)的實(shí)物計(jì)量精度,在仿真分析的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了測(cè)試裝置進(jìn)行實(shí)物樣機(jī)測(cè)試。測(cè)試得到線性度為0.62%,相對(duì)誤差平均值為1.5%。測(cè)試結(jié)果達(dá)到設(shè)計(jì)要求,證明設(shè)計(jì)原理正確,方案可行且可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確流量計(jì)量,同時(shí)也為進(jìn)一步研究提供了基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：沖板式流量計(jì) 結(jié)構(gòu)創(chuàng)新 流固耦合仿真 動(dòng)力學(xué)仿真 樣機(jī)測(cè)試
【學(xué)位授予單位】：北方工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TH814
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 引言8-18
• 1.1 課題研究的背景和意義8
• 1.2 流量檢測(cè)設(shè)備的分類(lèi)和常用固體質(zhì)量流量計(jì)簡(jiǎn)介8-14
• 1.2.1 皮帶秤9-10
• 1.2.2 沖板式流量計(jì)10-11
• 1.2.3 核子秤11-13
• 1.2.4 科里奧利流量計(jì)13-14
• 1.3 沖板式流量計(jì)的發(fā)展歷程和產(chǎn)品現(xiàn)狀14-16
• 1.4 本課題的研究目標(biāo)及內(nèi)容16-18
• 2 沖板式流量計(jì)的計(jì)量原理研究和理論分析18-25
• 2.1 氣固兩相流體流量計(jì)量的基本理論18-19
• 2.2 沖板式流量計(jì)的計(jì)量原理分析19-23
• 2.3 沖板式流量計(jì)的計(jì)量特性分析23-24
• 2.3.1 儀表采樣周期和檢測(cè)時(shí)長(zhǎng)對(duì)計(jì)量精度的影響23
• 2.3.2 影響沖板式流量計(jì)計(jì)量精度的其他因素23-24
• 2.4 本章小結(jié)24-25
• 3 沖板式流量計(jì)一次表的設(shè)計(jì)、仿真和優(yōu)化25-40
• 3.1 沖板式流量計(jì)一次表結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)25-28
• 3.2 平行彈簧承載傳動(dòng)組件的設(shè)計(jì)、仿真和優(yōu)化28-37
• 3.2.1 平行彈簧承載傳動(dòng)組件的原理28-31
• 3.2.2 平行彈簧承載傳動(dòng)組件的靜載荷仿真31-33
• 3.2.3 平行彈簧承載傳動(dòng)組件中直片彈簧的尺寸優(yōu)化分析33-37
• 3.3 防飛濺導(dǎo)流罩的設(shè)計(jì)37-38
• 3.4 球接觸加載頭的設(shè)計(jì)38-39
• 3.5 本章小結(jié)39-40
• 4 沖板式流量計(jì)二次表的原理設(shè)計(jì)與性能指標(biāo)40-47
• 4.1 沖板式流量計(jì)二次表的原理設(shè)計(jì)40-41
• 4.2 沖板式流量計(jì)二次表各組件性能指標(biāo)41-46
• 4.2.1 S型稱(chēng)重傳感器的原理和性能41-42
• 4.2.2 變送器的原理和性能42-44
• 4.2.3 流量積算儀的原理和性能44-46
• 4.3 本章小結(jié)46-47
• 5 沖板式流量計(jì)檢測(cè)組件的仿真分析47-78
• 5.1 平行彈簧承載傳動(dòng)組件的導(dǎo)向剛度特性分析47-49
• 5.2 框架式結(jié)構(gòu)對(duì)非穩(wěn)定沖擊檢測(cè)板擺動(dòng)問(wèn)題的改善分析49-54
• 5.3 一次表檢測(cè)組件的流固耦合仿真54-62
• 5.3.1 氣固兩相顆粒流體的特點(diǎn)及多相流耦合模型的選擇54-55
• 5.3.2 氣固兩相流在一次表流場(chǎng)內(nèi)的三維數(shù)值模擬55-57
• 5.3.3 物料顆粒沖擊對(duì)檢測(cè)板沖刷腐蝕作用的分析57-59
• 5.3.4 沖板式流量計(jì)檢測(cè)組件的流固耦合分析59-62
• 5.4 檢測(cè)組件響應(yīng)精度的動(dòng)力學(xué)分析62-77
• 5.4.1 直片彈簧零件的柔化處理及虛擬樣機(jī)模型的剛?cè)狁詈?/span>63-65
• 5.4.2 連續(xù)流體模型等效密度法獲得沖擊載荷65-67
• 5.4.3 檢測(cè)板面載荷的獲得及樣條插值處理67-69
• 5.4.4 連續(xù)沖擊下的一次表載荷響應(yīng)仿真69-73
• 5.4.5 不同加載阻尼條件下一次表響應(yīng)誤差特點(diǎn)分析73-77
• 5.5 本章小結(jié)77-78
• 6 沖板式流量計(jì)的測(cè)試78-87
• 6.1 沖板式流量計(jì)測(cè)試裝置的設(shè)計(jì)78-81
• 6.2 沖板式流量計(jì)測(cè)試裝置的調(diào)試及校準(zhǔn)81-82
• 6.3 累積流量檢測(cè)測(cè)試82-85
• 6.4 單位質(zhì)量流量檢測(cè)重復(fù)性測(cè)試85-86
• 6.5 本章小結(jié)86-87
• 7 結(jié)論87-89
• 參考文獻(xiàn)89-93
• 申請(qǐng)學(xué)位期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文93-94
• 致謝94

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 張宏飛;于鳳昌;;CFX數(shù)值模擬在防腐領(lǐng)域的應(yīng)用[J];全面腐蝕控制;2012年03期

2 代真;段志祥;沈士明;;流體力學(xué)因素對(duì)液固兩相流沖刷腐蝕的影響[J];石油化工設(shè)備;2006年06期

3 白雪峰;喬鐵柱;;沖板流量計(jì)的改進(jìn)設(shè)計(jì)方案[J];太原理工大學(xué)學(xué)報(bào);2009年02期

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本文編號(hào)：754441