高固黏稠物料输送设备开发及研究

发布时间：2017-07-18 18:07

  本文关键词：高固黏稠物料输送设备开发及研究

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【摘要】：高固黏稠物料因其含固量高、黏度较大、流动性差的特点,与普通固体物料相比,黏稠物料的输送显得十分困难,而传统的输送设备在输送黏稠物料时易污染、费用高、易损坏,滞后于生产发展的需要,因此本论文设计开发了一套专门用于输送黏稠物料的输送设备。围绕黏稠物料输送设备的开发研究本文主要从以下几个方面展开。 首先通过对黏稠物料的颗粒特性、浓度、黏度等主要物理特性的分析,确定黏稠物料在管道中的输送性能,然后利用旋转式流变计对黏稠物料氯化铝的流变特性进行实验分析,得到氯化铝表观黏度和剪切应力与剪切速率和物料浓度的关系,在此基础上完成了氯化铝在管道中输送阻力的计算。 结合中试厂氯化铝下料的功能要求,参考氯化铝在管道中的流变特性和输送阻力,对黏稠物料输送系统进行了整体方案设计,确定了输送设备的布置型式;根据整体方案确定传动机构的设计要求,提出了几种机构类型并进行对比分析,并确定平面六杆机构作为传动机构构型。 通过将平面六杆机构应用于传动机构以满足其设计要求,根据六杆机构可以由四杆机构和二级杆组组成,将六杆机构的设计转化为优化四杆机构连杆点轨迹和优化二级杆组的位置尺寸这两个子问题,利用曲线自适应方法对基础四杆机构的连杆点进行优化,确保其轨迹曲线上存在两段近似圆弧或近似直线,再结合传动函数对二级杆组的位置和尺寸进行优化,并以输出构件的运动函数和所给传动函数在间歇位置的误差最小作为优化目标,利用遗传算法在Matlab中进行计算求解,得到最优的平面六杆滑块机构和平面八杆机构。 对求得的传动机构进行运动学和动力学分析,运用ADAMS对两种进行建模仿真,得到各构件的位移、速度和加速度曲线,以及各构件运动副的支反力情况,将仿真结果进行对比分析,确定平面八杆双间歇机构为黏稠物料输送系统的传动机构。 本文最后对黏稠物料输送设备的关键零部件进行结构设计,确定主要结构参数,包括缸数、冲次、冲程、活塞直径等参数,完成曲轴、柱塞、连杆及十字头等主要零件的设计,并对柱塞和缸体的密封进行设计,完成了电机的设计选型。在此基础上利用SolidWorks完成了整机的三维样机建模。
【关键词】：黏稠物料 输送系统 平面六杆机构 运动学 动力学仿真
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH22
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 1 绪论12-22
• 1.1 课题研究的产生背景12-16
• 1.1.1 高固黏稠物料12-13
• 1.1.2 现有黏稠物料输送设备简介13-16
• 1.2 国内外研究现状16-19
• 1.2.1 国外发展状况17-19
• 1.2.2 国内发展状况19
• 1.3 课题的提出19-21
• 1.4 研究内容21-22
• 2 黏稠物料流变特性研究及输送阻力计算22-34
• 2.1 黏稠物料的物理性质22-25
• 2.1.1 物料的颗粒特性22-23
• 2.1.2 物料的浓度23-24
• 2.1.3 物料的黏度24-25
• 2.2 黏稠物料流变特性实验研究25-31
• 2.2.1 实验原理及其表达式25-27
• 2.2.2 表观黏度的测量27-28
• 2.2.3 剪切应力的测量28-31
• 2.3 黏稠物料管道输送阻力计算31-33
• 2.4 小结33-34
• 3 黏稠物料输送系统方案研究34-42
• 3.1 整体方案设计构思34-36
• 3.1.1 整体方案布局设计34-36
• 3.1.2 方案对比36
• 3.2 传动机构的型综合36-41
• 3.2.1 基本概念36-37
• 3.2.2 多种可能的传动机构37-40
• 3.2.3 对比分析40-41
• 3.3 小结41-42
• 4 传动机构设计42-62
• 4.1 传动机构设计思想42-46
• 4.1.1 平面四杆机构基础42-43
• 4.1.2 平面六杆基础43-44
• 4.1.3 自适应方法简介44-46
• 4.2 平面六杆双间歇机构的求解模型46-52
• 4.2.1 六杆滑块双间歇机构的求解模型46-48
• 4.2.2 导杆六杆双间歇机构的求解模型48-51
• 4.2.3 平面六杆双间歇机构求解模型中的约束条件51-52
• 4.3 平面六杆双间歇机构近似函数模型的解法52-56
• 4.3.1 平面六杆双间歇机构近似函数鞍点规划模型解法52-53
• 4.3.2 遗传算法在平面六杆双间歇机构设计中的应用53-56
• 4.4 平面六杆双间歇机构的求解56-60
• 4.4.1 滑块六杆双间歇机构的求解56-58
• 4.4.2 导杆六杆双间歇机构的求解58-60
• 4.5 小结60-62
• 5 传动机构运动学及动力学仿真分析62-74
• 5.1 传动机构的运动学分析62-65
• 5.1.1 位移分析63-64
• 5.1.2 速度分析64
• 5.1.3 加速度分析64-65
• 5.2 运动学建模与仿真65-67
• 5.3 传动机构的动力学分析67-72
• 5.3.1 数学模型的建立67-68
• 5.3.2 动力学建模与仿真68-69
• 5.3.3 动力学仿真结果及后处理69-70
• 5.3.4 机构增力性能的验证70-72
• 5.4 小结72-74
• 6 黏稠物料输送设备关键零部件的结构设计74-86
• 6.1 黏稠物料输送系统总体结构74-75
• 6.2 输送设备参数的确定75-76
• 6.3 液力端的结构设计76-78
• 6.3.1 液缸体壁厚确定76-77
• 6.3.2 柱塞及其密封77-78
• 6.4 传动端的结构设计78-81
• 6.4.1 主轴轴承的选择78-79
• 6.4.2 曲轴的设计与校核方法79-81
• 6.5 原动机的选型81-84
• 6.5.1 电动机的选择81-83
• 6.5.2 同步带选型83-84
• 6.6 小结84-86
• 7 总结与展望86-88
• 7.1 工作总结86-87
• 7.2 研究展望87-88
• 参考文献88-90
• 附录A 曲轴图纸90-92
• 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果92-96
• 学位论文数据集#@@

【参考文献】

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本文编号：559044