L型螺旋卸船机垂直轴段中间支撑特性分析

摘要

散货卸船技术领域中的螺旋卸船技术在国内尚属空白技术，长期由国外的公司垄断世界螺旋卸船机市场的绝对份额，研制先进的高效节能环保卸船设备，提高卸船机的效率，降低卸船机的能耗，减低设备成本和码头成本刻不容缓。
　　 鉴于此，本文旨在研究L型螺旋卸船机中垂直螺旋轴的中间支撑方式的设计，研究一种更为先进的中间支撑方式，以达到提高螺旋卸船机的效率，降低卸船机能耗的目的。
　　 论文综述了螺旋卸船机的应用背景、适用范围以及优点和不足，着重分析了螺旋卸船机中垂直螺旋输送的工作原理、以及国内外理论研究和应用现状。
　　 对采用不同中间支撑形式的垂直螺旋轴，从机构学的角度进行分析，绘制整个机构的运动简图并进行自由度分析，进而得出采用新型中间支撑的垂直螺旋轴在理论上应为静定结构的结论，理论分析可以说明，先进的连接及支撑方式可减小外载荷或装配误差等原因引起的支反力，从而降低输送机能耗。
　　 在有限元软件中，对采用不同中间支撑形式的垂直螺旋轴进行有限元建模，并根据运动简图对其添加约束。对垂直螺旋轴施加集中力载荷和强制位移两种工况下进行了有限元分析。根据分析结果中连接处的支反力对比得出结论，无论是施加集中力载荷或是施加强制位移，新型垂直螺旋轴对于改善连接处的受力情况的效果十分显著。
　　 对采用不同中间支撑形式的垂直螺旋轴在离散元仿真软件中进行建模，对物料的输送过程进行仿真和分析，得到不同中间支撑形式对物料运动的影响。结果显示，新型垂直螺旋轴的质量流量略微下降，同时驱动扭矩略微增加，物料轴向输送速度基本不受影响。
　　 根据有限元分析结果和离散元仿真结果验证了新型中间支撑形式是一种先进且优良的设计方案。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 垂直螺旋输送概述

1．1．1 引言

1．1．2 垂直螺旋输送机结构型式及原理

1．2 垂直螺旋输送机国内外发展现状

1．2．1 垂直螺旋输送理论研究现状

1．2．2 垂直螺旋输送机应用现状

1．3 本文研究意义、内容及方法

1．3．1 本文研究意义

1．3．2 本文研究内容及方法

第2章 垂直螺旋轴力学模型

2．1 空间机构学相关理论简介

2．1．1 机构的组成

2．1．2 空间机构的自由度

2．2 传统中间支撑垂直螺旋轴自由度分析

2．3 反向螺旋辐条式中间支撑的垂直螺旋轴自由度分析

2．4 本章小结

第3章 垂直螺旋轴有限元分析

3．1 有限元法及ANSYS简介

3．1．1 有限元法概述

3．1．2 ANSYS简介

3．2 垂直螺旋轴有限元模型单元选择

3．3 传统中间支撑垂直螺旋轴有限元分析

3．3．1 传统中间支撑垂直螺旋轴有限元模型

3．3．2 受集中力载荷时的分析

3．3．3 强制位移的分析

3．4 反向螺旋辐条式中间支撑型式垂直螺旋轴有限元分析

3．4．1 反向螺旋辐条式中间支撑的垂直螺旋轴有限元模型

3．4．2 受集中力载荷时的分析

3．4．3 强制位移的分析

3．5 有限元分析结果对比

3．5．1 受集中力载荷时的有限元分析结果对比

3．5．2 受强制位移时的有限元分析结果对比

3．6 本章小结

第4章 不同中间支撑形式对物料运动的影响分析

4．1 离散单元法及离散单元仿真软件EDEM介绍

4．1．1 离散单元法简介

4．1．2 EDEM介绍

4．2 新型中间支撑垂直螺旋轴EDEM仿真

4．2．1 新型中间支撑垂直螺旋轴三维建模

4．2．2 新型中间支撑垂直螺旋轴EDEM仿真

4．2．3 仿真结果

4．3 传统中间支撑垂直螺旋轴EDEM 仿真

4．3．1 传统中间支撑垂直螺旋轴三维建模

4．3．2 传统中间支撑垂直螺旋轴EDEM仿真

4．3．3 仿真结果

4．4 仿真结果对比

4．5 本章小结

第5章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间获得的科研成果