螺旋式速冻机输送装置可靠性分析

摘要

随着经济的发展和生活节奏的加快，速冻食品行业已成为食品工业中的支柱产业。发展速冻食品的关键是速冻设备，然而在这方面我国与发达国家相比存在着较大的差距，自主创新能力不强、设备的稳定性和可靠性差，缺乏整体的竞争力。螺旋式速冻机由于具有结构紧凑、冻品范围广等优点而广泛应用于速冻行业，但其存在着造价较高、制造工艺复杂和设备维修频繁等缺陷。因此，加强速冻设备可靠性的研究，来提高其运行的稳定性和经济性具有重要的实际意义。
　　本文以螺旋式速冻机的输送装置为研究对象，首先对速冻机的主要结构及工作原理进行了介绍，分析了输送装置的常见故障；并同时对输送装置进行了系统的理论分析，重点分析了输送带螺旋运动的过程及受力情况，得到了输送带最小翻带力的理论表达式，且举实例进行了计算分析。然后，根据转鼓的工况条件和力学特性，建立了转鼓所承受径向力的计算模型。运用 ANSYS软件，建立转鼓结构的有限元模型，进行静力学分析，得到其应力应变的分布规律，并在保证结构强度的前提下，通过改变转鼓内部方管的数量和支环尺寸，经反复建模验算后，得到了最终的优化结构。最后，为了解转鼓系统的动态性能，在结构优化的基础上，对其进行模态分析，得到转鼓低阶固有频率及相应的振型特征。利用ANSYS软件的概率设计模块，采用GUI交互式操作和命令流相结合的方式，对转鼓最外层与输送带直接接触的方管结构进行可靠性分析，验证了方管结构的可行性和可靠性。通过试验得到了输送带在实际运行过程中张力随时间变化的曲线图，并详细分析了信号波动的原因。
　　分析结果表明：通过对输送装置的理论分析、转鼓系统的静力学分析、结构优化、模态分析、外层方管的可靠性分析和试验研究，缩短了设备的设计周期，精简了转鼓结构，使转鼓重量减少了5％，节约了制造成本，提高了设备运行的可靠性和稳定性。本文的分析结果可为同类输送设备可靠性的研究提供参考。

目录

第1章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2速冻设备的研究现状

1.3可靠性的研究现状

1.4本文研究内容

第2章 螺旋式速冻机结构分析

2.1螺旋式速冻机的分类

2.2结构分析

2.3工作原理

2.4输送装置故障分析

2.5本章小结

第3章 螺旋式速冻机输送装置的理论分析

3.1输送装置的结构分析

3.2输送带的受力分析

3.3输送装置的理论计算

3.4本章小结

第4章 转鼓系统静力学分析及结构优化

4.1转鼓的失效形式及原因

4.2转鼓的结构及载荷分析

4.3有限元方法的应用

4.4转鼓的有限元分析

4.5转鼓的结构优化设计

4.6本章小结

第5章 转鼓的可靠性分析与试验研究

5.1转鼓的模态分析

5.2转鼓结构的可靠性分析

5.3试验研究

5.4本章小结

第6章 结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的研究成果