预混悬臂搅拌轴联接的研究与设计

摘要

悬臂搅拌轴是预混设备中的关键部件。预混机搅拌物料特殊、混合容器配置多样且搅拌工况复杂、搅拌轴悬臂较长的特点对主轴和多种桨叶轴的联接提出了可靠且拆装便捷等要求。本文以预混机圆锥过盈联接为研究对象，对其结合压力、应力分布、拆装以及扭矩传递能力进行研究分析。
　　建立了圆锥联接摩擦扭矩传递模型。在不考虑过盈实现方法的前提下，建立圆锥联接传递扭矩模型，研究了圆锥的几何要素（如锥角等）对摩擦传递扭矩大小的影响，并确定联接在结构上采用法兰方式实现。
　　计算分析了搅拌轴过盈联接的相关参数。在确定几何尺寸的前提下，借鉴圆柱过盈联接的相关理论，对带法兰的非油压式圆锥过盈联接进行研究，计算了在一定过盈量下，沿轴向结合压力的变化趋势以及过盈量与扭矩传递能力之间的关系；分析了锥角对拆装时压入、压出力大小的影响，确定半锥角和过盈量并给出适合现场安装的过盈量控制方法；在有限元软件ANSYS Workbench中采用加载偏移值、压入力和压入行程等不同方法对过盈联接的实现进行仿真，并与解析结果进行了对比分析。
　　通过有限元软件，对联接在承受搅拌扭矩、动态载荷、水平径向力引起的弯矩、冲击载荷等工况下的应力及联接状态进行仿真并分析，表明设计联接具有传递扭矩可靠、易于控制过盈量等特点，满足搅拌工况下的使用要求。

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1 绪论

1.1课题来源及研究意义

1.2国内外的研究现状

1.3本文的主要研究内容

2 锥面联接扭矩传递模型及其结构设计

2.1搅拌轴联接的要求

2.2锥面联接扭矩传递的几何模型

2.3参数影响分析与讨论

2.4搅拌轴联接结构的初步设计

3 搅拌轴过盈联接的设计与分析

3.1过盈联接的基本理论

3.2搅拌轴联接的数值分析

3.3搅拌轴联接的拆装过程分析

3.4搅拌轴联接的结构设计及安装参数

3.5搅拌轴联接实现的有限元分析

3.6数值分析与有限元分析结果的比较

4 搅拌工况下过盈联接的研究与分析

4.1搅拌工况的载荷参数

4.2联接传递扭矩的研究

4.3联接承受附加弯矩的研究

4.4联接承受动态载荷的研究

4.5联接承受冲击载荷的研究

4.6联接承受复合载荷工况的研究

5 总结与展望

致谢

参考文献

附录 攻读硕士学位期间发表的学术论文