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梳棉机关键部件的理论研究与流场分析

作　者: 王娟
导　师: 常德功
学　校: 青岛科技大学
专　业: 精密仪器及机械
关键词: 梳棉机回转盖板刚度和强度分析振动分析流场分析
分类号: TS112.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

青岛宏大纺机研发的新型梳棉机高产高效,由于其关键部件的梳理作用是梳棉机的主要工作机制,对提高梳棉机的效率具有重要意义,因此本课题组与青岛宏大纺机合作,对其研发的新型梳棉机关键部件——回转盖板展开了一定的研究与分析。本文在了解新型梳棉机的同时总结了国内外梳棉机的研究现状,然后基于有限元和动力学理论,对回转盖板进行了静力分析和动力分析,并根据锡林与回转盖板间气流的运动情况对其进行数值模拟,为回转盖板以后的研究奠定基础。在回转盖板的静力分析中,首先利用三维绘图软件Pro/E建立盖板的模型,然后结合有限元分析软件ANSYS Workbench对盖板运行在不同位置时进行刚度和强度分析,得出盖板的变形图和应力图,分析和评价结果,最后得知盖板在整个工作梳理过程中的变形和应力情况,从而得到回转盖板的变形和应力情况。在回转盖板的模态分析中,首先运用Pro/E建立盖板系统的模型,然后利用ANSYS Workbench有限元分析软件对盖板系统进行模态分析,提取盖板系统的前10阶固有频率和振型,分析和评价了模态分析的结果,最后验证了回转盖板在工作过程中振动的安全性。在锡林与回转盖板的流场分析中,首先结合空气动力学、梳理理论等多学科专业知识,建立锡林与盖板气流运动的数学模型,运用CFD的方法对其流场进行分析,然后运用现代计算机分析软科ANSYS Workbench对气流进行数值模拟,得出锡林与盖板在不同隔距和转速的情况下,锡林与盖板间的流场压力分布和速度分布,最后简述锡林与盖板间气流的控制。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
1 绪论  9-21
  1.1 课题研究的背景和意义  9-10
  1.2 梳棉机概述  10-14
    1.2.1 梳棉机的结构和特点  10-12
    1.2.2 梳棉工序的任务  12-13
    1.2.3 梳棉机的关键部件及其作用  13-14
  1.3 梳棉机的国内外发展和研究现状  14-19
    1.3.1 国外高产梳棉机的发展  15-16
    1.3.2 国内高产梳棉机的发展  16-18
    1.3.3 梳棉机的研究现状  18-19
  1.4 本文的研究方法和主要工作  19-21
2 回转盖板的理论分析  21-40
  2.1 刚度分析  21-29
    2.1.1 盖板的工作原理  22-23
    2.1.2 盖板运行在后区入口处的变形分析  23-27
    2.1.3 盖板运行在中前区的变形分析  27-29
  2.2 强度分析  29-30
  2.3 振动分析  30-39
    2.3.1 振动产生的原因  31
    2.3.2 盖板的振动时效  31-33
    2.3.3 盖板传动的振动  33-39
      2.3.3.1 盖板传动的横向振动  34-37
      2.3.3.2 盖板传动的纵向振动  37-39
  2.4 本章小结  39-40
3 回转盖板的静力分析  40-51
  3.1 有限元在本文中的应用  40-42
    3.1.1 有限元原理和分析过程  40-41
    3.1.2 有限元分析软件ANSYS Workbench简述  41
    3.1.3 ANSYS Workbench的静力分析  41-42
  3.2 回转盖板的刚度和强度分析  42-50
    3.2.1 盖板的受力情况  42-43
    3.2.2 盖板的静力分析  43-50
      3.2.2.1 模型的建立  43
      3.2.2.2 前处理  43-44
      3.2.2.3 处理  44-45
      3.2.2.4 后处理  45-50
  3.3 本章小结  50-51
4 回转盖板的模态分析  51-59
  4.1 模态分析简述  51
  4.2 模态分析的理论及方法  51-52
  4.3 模态分析的过程  52-58
    4.3.1 模型的建立  52-53
    4.3.2 前处理  53-54
    4.3.3 处理  54-55
    4.3.4 后处理  55-58
  4.4 本章小结  58-59
5 锡林与盖板间的流场分析  59-88
  5.1 CFD的基本理论及方法  59-65
    5.1.1 CFD原理  59-60
    5.1.2 湍流模型简述及求解  60-63
      5.1.2.1 湍流数值模拟方法  61-63
      5.1.2.2 数值求解方法  63
    5.1.3 初始条件和边界条件  63-64
      5.1.3.1 初始条件  63
      5.1.3.2 边界条件  63-64
    5.1.4 CFD计算过程  64-65
  5.2 基于ANSYS CFD软件的锡林与盖板内部数值模拟与分析  65-86
    5.2.1 ANSYS CFD简述  65-66
    5.2.2 锡林与盖板间气流的基本情况  66-67
    5.2.3 数值模拟过程  67-85
      5.2.3.1 建立模型  67-68
      5.2.3.2 前处理和求解  68-70
      5.2.3.3 后处理  70-71
      5.2.3.4 间距为0.2mm时的流场分析  71-75
      5.2.3.5 间距为0.16mm时的流场分析  75-79
      5.2.3.6 锡林转速为360r/min时的流场分析  79-82
      5.2.3.7 锡林转速为500r/min时的流场分析  82-85
    5.2.4 锡林与盖板间气流的控制  85-86
  5.3 锡林与盖板间流场的研究意义  86-87
  5.4 本章小结  87-88
6 总结与展望  88-91
  6.1 全文总结  88-89
  6.2 工作展望  89-91
参考文献  91-95
致谢  95-96
攻读硕士期间发表的学术论文目录  96-97

梳棉机关键部件的理论研究与流场分析

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