基于虚拟样机技术和有限元方法的清污机研究和设计

发布时间：2020-08-20 11:43

【摘要】：自改革开放以来,随着中国西部经济建设的迅速发展,西部水电业也得到了迅猛的发展,因此,清理水坝污物的清污设备——清污机也应运而生。但是,长期以来,清污机械的设计多采用传统的静态设计为主,根据同类产品的相关资料和经验公式来计算和设计。这大大影响了清污机的质量和速度,影响了西部水电业的快速发展。虚拟样机作为产品设计的一项新技术,对传统的产品设计方法是一次革命。通过虚拟样机技术,工程师可以采用机械系统运动仿真,在设计阶段发现产品设计中的潜在问题,并快速进行修改,减少了对于物理样机的依赖,这样不仅可以节省成本,缩短产品开发周期,而且可以提高产品性能,增强产品竞争力。本文研究的浮动自加压式耙斗清污机是在第一代清污机的基础上开发的,因此还存在很多问题,如清污机的重量过大成本过高；左轨道的安全性能设计；加压体结构的设计；栅栏及栅栏与水坝地面的夹角的设计等等。这些问题都严重影响了耙斗清污机在运行过程中的性能和效率,阻碍了水电业的发展。本文将虚拟样机技术应用于清污机的设计中,实现了对清污机各机构在各种工况下随时间变化过程的模拟,从而为将来清污机行业进行计算机平台下虚拟设计的研发打下基础,对加快清污机械的研制具有重要意义。本文的主要工作和结论如下： (1)本文在第一代耙斗清污机运行后的基础上,针对第一代耙斗清污机运行过程中突出的缺点,利用SolidEdge三维实体软件建立了浮动自加压式耙斗清污机复杂的整机系统虚拟样机模型。 (2)将清污机虚拟样机模型导入ADAMS系统,建立了在ADAMS环境中的清污机虚拟样机,并根据实际工况施加约束和载荷后进行运动学和动力学仿真,得出了清污机左轨道的受力曲线图,并对曲线结果进行合理有效的分析。 (3)将浮动自加压式耙斗清污机的左轨道导入有限元通用分析软件ANSYS中,利用ADAMS软件中仿真分析得到的结果在ANSYS中对左轨道进行应力、应变等特性的分析,并对经ANSYS后处理得到的结果进行合理有效的分析。
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TH122
【图文】：

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昆明理「大学硕十学位论文图1.1水坝发电示意图由图1.1得知，在水流冲击涡轮机之前，必须对水流过滤，将水坝中垃圾清理掉，否则发电机组只能停止运行，将造成巨大的损失，如果为了清理水坝中污物停止发电机组的运行，就一个小发电厂来说，每天最低损失也在几十万元以上。因此，为了保证发电机组的持续不间断发电，水坝清污机应运而生了，本文研究的浮动自加压式耙斗清污机如图1.2所示。图1.2浮动白加压式耙斗清污机由图1.2可知，在水坝中的水进入发电机组之前，经清污机的铁栅栏高效过滤，这样

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浮动白加压式耙斗清污机由图1.2可知，在水坝中的水进入发电机组之前，经清污机的铁栅栏高效过滤，这样

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其类型和特点归纳如下:(l)回转式清污机回转式清污机主要由栅体、回转齿耙、传动系统3部分组成(见图1.3)。传动系统主要由电动机、减速机、主动链轮、驱动链、轮轴组等组成。其工作原理为在驱动装置的驱动下，由固定于牵引链上的清污耙齿由下向上作回转运动，将水下格栅部分截留的污物捞上，清污耙齿靠两侧提升链同步由栅后至栅前顺时针回转运行，当耙齿到达上部时，由于转向轨道及导轮的作用，污物依靠重力自行落下，从而达到去污目的。回转清污机回转耙齿间距一般为1.5m左右，链轮沿导轨绕栅体回转运动，带动齿耙沿栅面运动。回转式清污机的回转速度为0.1而s，由于回转，齿耙间隔布置，可以连续清污，单位时间清污循环频率高，强度低。其不足之处在于:部分运动部件如链条、链轮常年置于水下，容易被污物卡阻而出现故障

【参考文献】