【摘要】：含能材料在軍事國防、航空以及民爆等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用,是現(xiàn)代武器系統(tǒng)主要的動(dòng)力源。同向雙螺桿具有混合穩(wěn)定、設(shè)備運(yùn)行可靠、混合量小等特點(diǎn),同時(shí)安全性顯著高于間歇式混合機(jī),因此得到了廣泛應(yīng)用。本課題采用數(shù)值模擬方法,研究了含能材料在同向雙螺桿連續(xù)混合過程中可能的安全問題。本課題運(yùn)用Workbench的static structural模塊對螺桿芯軸進(jìn)行了靜力分析,分析了不同芯軸在特定載荷約束條件下的應(yīng)力與形變,進(jìn)而研究了不同形狀的芯軸在混合過程中的安全性。根據(jù)同向雙螺桿的嚙合原理以及含能材料的物理特性,設(shè)計(jì)了多種不同的螺桿元件,建立了螺桿元件流道的有限元模型,利用POLYFLOW軟件對流道進(jìn)行靜態(tài)模擬,分析了其溫度場、壓力場以及剪切應(yīng)力場,比較了其混合過程中的安全性�；诼輻U元件對混合過程安全性的影響組合了一種螺桿構(gòu)型,并針對該構(gòu)型研究了工藝條件對混合過程安全性的影響。模擬結(jié)果表明:漸開線花鍵芯軸的撓度、最大扭轉(zhuǎn)角和最大應(yīng)力值均比較小,具有較好的安全性;小導(dǎo)程螺紋元件的安全性能優(yōu)于大導(dǎo)程螺紋元件;在四種錯(cuò)列角的捏合塊元件中,錯(cuò)列角為60°的捏合塊元件具有最好的安全性能;隨著捏合盤厚度的增加,藥漿所承受的加權(quán)平均剪切應(yīng)力增強(qiáng),最高溫度值升高,其安全性能降低;反向螺紋元件和“S”型元件的安全性能較差,在設(shè)計(jì)螺桿構(gòu)型時(shí),應(yīng)盡可能避免使用;隨著轉(zhuǎn)速的升高,螺桿流道內(nèi)的壓力、剪切應(yīng)力和溫度均上升,安全性明顯下降,在混合含能材料時(shí)不應(yīng)使用過高的螺桿轉(zhuǎn)速;增大加料量,流道內(nèi)的溫度和剪切應(yīng)力變化不大,進(jìn)出口壓差變小,但由于加料量的增加會(huì)使得含能材料中固體顆粒之間以及含能材料和機(jī)筒、螺桿之間產(chǎn)生摩擦的可能性增加,因此在實(shí)際生產(chǎn)中通常以較低產(chǎn)量即加料量的模式進(jìn)行生產(chǎn)。
【圖文】：

３８ＣｏＭｎＡｌＡ作為芯軸的材料，查得楊氏模擬Ｅ為２．１邋ｌｘｌ0ｎｐａ，泊松比ｕ＝0．２８２。逡逑在對芯軸進(jìn)行約束和載荷的加載以及求解項(xiàng)的設(shè)置前，，需要建立圓柱坐標(biāo)系，軟逡逑件中的圓柱坐標(biāo)系如圖２－５所示。在坐標(biāo)系的ｘ軸設(shè)置方向形變求解項(xiàng)計(jì)算芯軸的彎逡逑曲形變，在ｙ軸設(shè)置方向形變求解項(xiàng)計(jì)算扭轉(zhuǎn)形變，同時(shí)設(shè)置應(yīng)力求解項(xiàng)進(jìn)行求解。逡逑Ｙ逡逑Ａ逡逑ｚ逡逑圖２－５圓柱坐標(biāo)系逡逑Ｆｉｇ．２－５邋Ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ邋ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ邋ｓｙｓｔｅｍ逡逑施加每分鐘３０轉(zhuǎn)的最高轉(zhuǎn)速，也就是３．１４ｒａｄ／ｓ的旋轉(zhuǎn)速度；對芯軸與聯(lián)軸器連逡逑接的部分進(jìn)行位移約束，約束為ｘ、ｙ和ｚ三個(gè)方向的位移為零；對末端支撐面進(jìn)行逡逑法向位移約束，設(shè)置無摩擦約束；對螺桿的頭部施加減速箱單軸輸出力矩３５０Ｎ＊ｍ；逡逑設(shè)置自重，重力方向?yàn)閳A柱坐標(biāo)系ｘ軸的正方向。芯軸所受的約束和載荷如圖２－６所逡逑７Ｊｎ0逡逑Ｅ：邋Ｓｔａｔｉｃ邋Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ邐（邋＾逡逑Ｓｔａｔｉｃ邋Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ邐｜逡逑Ｔｌｍｅ：１．ｓ逡逑２０１８／４／９邋（Ｍ３邐，戶’逡逑｜Ａ｜邋Ｓｔａｎｄａｒｄ邋Ｅａｒｔｈ邋Ｇｒａｖｉｔｙ：邋９８０６＾邋ｍｍ／ｓ１逡逑［ｂ］邋Ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ邋Ｖｅｌｏｃｉｔｙ：邋３．１４邋ｒａｄ／ｓ逡逑［ｃｌ邋Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ逡逑柋邋Ｆｒｉｃｔｉｏｎｌｅｓｓ邋Ｓｕｐｐｏｒｔ逡逑W邋Ｍｏｍｅｎｔ：邋３５ｅ＋００５邋Ｎ－ｍｍ邐ｉ邐逡逑

３８ＣｏＭｎＡｌＡ作為芯軸的材料，查得楊氏模擬Ｅ為２．１邋ｌｘｌ0ｎｐａ，泊松比ｕ＝0．２８２。逡逑在對芯軸進(jìn)行約束和載荷的加載以及求解項(xiàng)的設(shè)置前，需要建立圓柱坐標(biāo)系，軟逡逑件中的圓柱坐標(biāo)系如圖２－５所示。在坐標(biāo)系的ｘ軸設(shè)置方向形變求解項(xiàng)計(jì)算芯軸的彎逡逑曲形變，在ｙ軸設(shè)置方向形變求解項(xiàng)計(jì)算扭轉(zhuǎn)形變，同時(shí)設(shè)置應(yīng)力求解項(xiàng)進(jìn)行求解。逡逑Ｙ逡逑Ａ逡逑ｚ逡逑圖２－５圓柱坐標(biāo)系逡逑Ｆｉｇ．２－５邋Ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ邋ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ邋ｓｙｓｔｅｍ逡逑施加每分鐘３０轉(zhuǎn)的最高轉(zhuǎn)速，也就是３．１４ｒａｄ／ｓ的旋轉(zhuǎn)速度；對芯軸與聯(lián)軸器連逡逑接的部分進(jìn)行位移約束，約束為ｘ、ｙ和ｚ三個(gè)方向的位移為零；對末端支撐面進(jìn)行逡逑法向位移約束，設(shè)置無摩擦約束；對螺桿的頭部施加減速箱單軸輸出力矩３５０Ｎ＊ｍ；逡逑設(shè)置自重，重力方向?yàn)閳A柱坐標(biāo)系ｘ軸的正方向。芯軸所受的約束和載荷如圖２－６所逡逑７Ｊｎ0逡逑Ｅ：邋Ｓｔａｔｉｃ邋Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ邐（邋＾逡逑Ｓｔａｔｉｃ邋Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ邐｜逡逑Ｔｌｍｅ：１．ｓ逡逑２０１８／４／９邋（Ｍ３邐，戶’逡逑｜Ａ｜邋Ｓｔａｎｄａｒｄ邋Ｅａｒｔｈ邋Ｇｒａｖｉｔｙ：邋９８０６＾邋ｍｍ／ｓ１逡逑［ｂ］邋Ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ邋Ｖｅｌｏｃｉｔｙ：邋３．１４邋ｒａｄ／ｓ逡逑［ｃｌ邋Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ逡逑柋邋Ｆｒｉｃｔｉｏｎｌｅｓｓ邋Ｓｕｐｐｏｒｔ逡逑W邋Ｍｏｍｅｎｔ：邋３５ｅ＋００５邋Ｎ－ｍｍ邐ｉ邐逡逑
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TQ560.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2659719