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山东荣和机械分享Solidworks在骨肉分离机设计中的应用有哪些?

来源:奥门金沙手机娱乐网址??????2017-5-20 10:22:28??????点击:

Solidworks在骨肉分离机设计中的应用有哪些?

1 整机机构仿真分析

  虚拟样机(VirtualMaclune)技术指在制造第1台物理样机之前,以机械系统运动学、多体动力学、有限元分析和控制理论为核心,将产品各零件的设计和分析集成在一起,建立机械系统的数学模型,从而为产品的设计、研究和优化提供基于计算机虚拟现实的研究平台。因此,虚拟样机亦被称为数字化功能样机。进行产品三维设计的同时,运用分析仿真App(CAE)对产品工作性能进行模拟仿真,发现设计缺陷,根据分析仿真结果,运用三维设计App对产品的设计结构进行修改。重复上述仿真、找错与修改的过程,不断对产品结构进行优化,直至达到一定的设计要求。

  1.1 主要部件模型的建立

  在对机具进行运动仿真之前,先进行其零件主模型的建立及整机虚拟装配,利用机具的结构尺寸建立其主模型。骨肉分离机采用由框架到零部件的装配形式。整机的零件较多,为了使装配紧凑,在组装前将某些相对固定配合在一起的零件组装成部件。在骨肉分离机装配过程中,有机架部件、传动部件、分离部件以及轴承等小零件。

  1.2 动态干涉检查

  运动仿真的重要内容之一就是进行零件之间的干涉检查。图1为整机结构简图,对整体结构及尺寸进行检查与验证,使设计趋于合理。图2为螺旋轴分析模型图。通过分析螺旋轴的运动轨迹就可以判断出螺旋叶片与壳体是否发生了干涉。如果发生干涉,可以迅速查明螺旋叶片和什么机构干涉,并进行调整。


  1、喂入输送系统2、破碎系统3、分离系统4、骨出口调节装置

  图1 整机结构简图

  2 骨出口间隙调整方式的仿真分析

  2.1 骨出口间隙调整方式的确定

  骨出口分离机分离效果的好坏,骨出口调节起着关键作用。通过查阅相关资料,结合机器骨出口结构形式,确定了如下两种方案。第一种是采用螺纹驱动尾轴沿轴向前进或后退,来调整骨出口间隙,利用锁紧螺母固定出骨间隙。但是这种方式,因螺纹与尾轴同轴,工作中同步转动,必须停机调整出骨间隙,所以不是很方便使用。第二种是采用螺纹套驱动骨出口滑套沿尾轴轴向前进或后退,来调整骨出口间隙,利用螺纹自锁功能固定出骨间隙。这种方式较前一种,能够实现随时调整,安全性更高,故采用该种方式。


  图2 螺旋轴仿真运动图

  2.2 骨出口间隙调整方式模型的建立

  首先,建立该调整方式中各相关零件的模型;其次,将各个零件按结构顺序装配,添加相关的约束条件。通过整体模型的建立,对相关零件的结构尺寸进行检查和验证,使设计趋于合理化。图3为骨出口间隙调整方式结构图。


  1、尾轴2、筛片挡套3、滑套4、调节盘5、调节盘挡盘

  图3 骨出口间隙调整方式结构图

  (图中圆圈部分即为骨出口间隙)

  2.3 骨出口间隙调整方式的运动模拟

  完成骨出口间隙调整方式的虚拟装配后,大家通过App自带的装配体运动模拟功能,实现该调解方式的运动模拟,确定该方案的可行性。首先通过App下端的运动算列,给装配体添加动力,在这大家分别给骨出口调节套和尾轴添加正确旋转方向的旋转马达,给予实际的转速,通过旋转马达的带动,尾轴沿自身中心线旋转;骨出口调节套在螺纹的带动下,沿着轴向前进或后退,从而实现骨出口间隙调整的目的。根据该运动模拟,可以确定该方式是可行的,而且根据相应的参数,可以判定出旋转的方向和转速是否合理。

  3 尾轴的有限元分析

  尾轴是骨肉分离机中的关键部件,在该机的所有工作部件中(联接花键轴内径42mm,传递扭矩)尾轴的轴径尺寸较小,且承受扭矩较大,因此只要尾轴强度满足需要,其它部件强度就没有问题。根据尾轴受力情况大家只进行尾轴扭转强度校核。尾轴结构如图4示,尾轴在φ40段承受载荷最大,因此只须对此段进行强度效核。


  图4 尾轴结构图

  3.1 尾轴的有限元计算结果

  根据已知电机功率,转速和材料,通过App分别给物体赋予材料,添加约束并给零件添加负荷,分析结果,在所受应力最大的最大情况下,尾轴所受最大应力为

  τmax=54.3MPa

  3.2 轴的应力分析结果

  3.2.1 强度校核

  [τ]>τmax

  式中[τ]——材料的许用应力,MPa

  τmax——实际计算出的许用应力,MPa

  3.2.2 计算结果

  由上述应力计算结果可知,当机器工作时,尾轴所受应力最大。为安全起见,以该情况下所受应力为尾轴应力校核的数据,校核过程结果如下。根据实际计算的应力为,τmax=54.3MPa,尾轴许用应力为[ττ]=55MPa。可见该尾轴所受的最大应力小于材料的许用应力。因此,尾轴有足够的稳定性和强度。

  4 结果

  利用solidworksApp对机具进行了运动仿真,对其结构尺寸进行检验与修改。运用solidworks中运动学及动力学处理方法,针对机具的机构动平衡进行了相关分析与校核,以便为机具的设计提供一定的分析方法及验证手段。

  (1)通过对机具的整机装配及仿真运动,对整体结构及尺寸进行检查与验证,使设计趋于合理。

  (2)以solidworks分析App为手段,在理论分析的基础上,通过运动学模拟及仿真,对骨出口间隙调节的方案和一些参数进行了考核,测试结果与理论分析基本符合,有助于为机具的设计与分析提供新的方法。

  (3)根据实际运动状态,对尾轴进行有限元分析。经验证,尾轴满足使用要求。此次运动仿真和有限元分析,没有考虑到实际工况中的变形、内应力、强度以及材料的内部缺陷等因素,导致计算的结果会有一定偏差。因此,以上的分析结果和建议仅仅为实际设计和制造提供辅助参考。

 

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