吊钩式抛丸清理机轨道支架的受力分析及结构优化

摘要

随着经济的快速发展及抛丸技术的不断提升，越来越多的行业选择抛丸清理设备来用于其生产。其中，吊钩式抛丸清理机主要适用于各行业中铸锻件的清砂、除锈、去氧化皮、表面强化，以及塑料件的去毛刺等。目前使用较为普遍的吊钩式抛丸机主要有单吊钩式和双吊钩式两大类，其中，双吊钩式又根据轨道支架是否需要利用换向小车完成换向功能又可分为有换向式和无换向式两类。吊钩式抛丸机的轨道支架的主要用途是用于对工件输送提供承重及导向作用，它是由型钢焊接而成的钢架结构。本课题主要针对吊钩式抛丸清理机的轨道支架结构进行研究，主要研究内容包括以下几个方面:
　　第一，明确研究内容。针对目前的吊钩式抛丸清理机，通过设计和使用分析得出可能对轨道支架产生影响的因素主要有:吊钩系统及工件的自重影响;抛丸过程中弹丸对工件的冲击作用力的影响;由于分离器的安装支架与轨道支架的支腿相连，需考虑分离器部分产生的影响。利用SolidWorks三维建模软件建立了三种形式下的轨道支架模型，结合模型明确后续分析任务。
　　第二，分析了抛丸过程中弹丸对工件的冲击作用力。利用SolidWorks三维建模软件建立了抛丸器、室体和工件的三维模型，并利用离散元软件EDEM对吊钩式抛丸机的抛丸过程进行仿真模拟。通过仿真分析结果得出了在抛丸过程中弹丸对工件的作用力、碰撞时的接触时间以及碰撞过程中能量的损耗等。就所选用的抛丸机类型而言，在抛丸过程中单个弹丸对工作的作用力较大，但是工件受到合力却较小，故今后在工件自重较大的情况下，弹丸对工件的作用力可忽略，从而得出抛丸过程对轨道支架的影响也可忽略不计。
　　第三，分析了分离器对轨道支架的影响。利用SolidWorks三维建模软件建立了分离器的三维模型，通过对分离器工作原理的分析，得出在考虑分离器对轨道支架的影响时，物料的重量可以忽略不计，只考虑分离器自重的影响。
　　第四，综合考虑各影响因素，对吊钩式抛丸机的轨道支架结构进行受力分析和结构优化。利用Ansys对轨道支架在不同受力状况下的变形及应力状况进行了分析，根据结果得出每种结构形式下，轨道支架变形及应力最大时的受力状态，及最大值发生的位置。根据分析结果，对应力较大的结构进行了一些改进，并分析了改进后的结构在上述分析中应力及变形最大状况时的应力及变形情况。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 概述

1．2 抛丸清理设备的国内外发展现状

1．2．1 吊钩式抛丸清理机的研究现状

1．2．2 抛丸器抛丸过程的研究现状

1．3 选题的背景和意义

1．4 论文的主要研究内容

第二章 吊钩式抛丸清理机简介及轨道支架分析

2．1 吊钩式抛丸清理机的主要类型及其工作原理

2．2 轨道支架分析

2．2．1 单吊钩形式的轨道支架分析

2．2．2 双吊钩(无换向)形式的轨道支架分析

2．2．3 双吊钩(有换向)形式的轨道支架分析

2．3 本章小结

第三章 吊钩式抛丸清理机抛丸过程离散元模拟

3．1 离散元素法的基本理论

3．2 离散元仿真软件EDEM

3．3 基于EDEM的吊钩式抛丸清理机的抛丸仿真分析

3．3．1 创建抛丸机的三维实体模型

3．3．2 EDEM中仿真条件的设定

3．3．3 仿真结果分析

3．4 本章小结

第四章 分离器的影响分析

4．1 分离器简介

4．2 分离器对轨道支架的影响分析

4．3 本章小结

第五章 基于ANSYS的吊钩式抛丸机轨道支架分析

5．1 概述

5．2 吊钩式抛丸机轨道支架的有限元分析

5．2．1 单吊钩形式的轨道支架有限元分析

5．2．2 双吊钩(无换向)形式的轨道支架有限元分析

5．2．3 双吊钩(有换向)形式的轨道支架有限元分析

5．3 本章小结

第六章 吊钩式抛丸清理机轨道支架的结构优化

6．1 双吊钩(无换向)形式轨道支架的结构优化

6．2 双吊钩(有换向)形式轨道支架的结构优化

6．3 本章小结

第七章 总结与展望

7．1 全文总结

7．2 展望

参考文献

致谢

附录