筒子染色機染缸的有限元分析與可靠性設(shè)計.pdf

1、筒子染色機是一種紗線染色機，通過循環(huán)泵控制染液在染缸內(nèi)的循環(huán)流動來對紗錠進行染色。其主要由染缸、紗架、循環(huán)泵、熱交換裝置和控制系統(tǒng)組成，其中染缸是由缸蓋和缸身組成的一種齒嚙式快開壓力容器。作為筒子染色機的主要承壓結(jié)構(gòu)，染缸的安全可靠性受到結(jié)構(gòu)設(shè)計、制造、工藝、原材料性能、管理以及工作環(huán)境等多方面因素的影響。缸蓋的快開結(jié)構(gòu)和缸身封頭作為染缸的兩個關(guān)鍵承壓部件，對染缸的安全可靠性起著決定性作用。本文以GF241XL-21型筒子染色機染缸為研

2、究對象，利用理論分析和有限元仿真相結(jié)合的方法，研究染缸快開結(jié)構(gòu)嚙合部位的受力和接觸情況，并對碟形封頭進行參數(shù)化建模和可靠性優(yōu)化設(shè)計，以此提高筒子染色機的安全性和可靠性。論文的主要工作如下:
　　首先，概述了論文的研究背景和意義，介紹了壓力容器的分類、用途和設(shè)計要求，分析了壓力容器的主要失效情況，綜述了壓力容器的設(shè)計方法以及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，介紹了壓力容器設(shè)計的基礎(chǔ)理論，提出了本文的主要研究內(nèi)容。
　　其次，介紹了染缸的材料要求

3、和計算工況等，確定了該染缸的材料以及計算所需的相關(guān)參數(shù);建立了染缸缸蓋快開結(jié)構(gòu)的嚙合接觸力學(xué)模型，并基于此模型分析了快開結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布;依據(jù)壓力容器設(shè)計和計算的相關(guān)標準，對理論計算結(jié)果進行了判定，符合設(shè)計規(guī)范要求。
　　第三，介紹了有限元軟件ANSYS進行接觸分析的步驟和方法;利用ANSYSWorkbench軟件建立快開結(jié)構(gòu)嚙合部位的有限元接觸模型，并對模型進行了仿真分析;確定了快開結(jié)構(gòu)的危險截面，并對危險截面處的應(yīng)力進行等效線性

4、化處理，根據(jù)壓力容器的應(yīng)力分類方法進行了校核;研究了嚙合接觸過程中的接觸狀態(tài)和滑移情況，為齒嚙式快開結(jié)構(gòu)的設(shè)計提供了依據(jù)。
　　第四，針對染缸缸身部分的承壓元件碟形封頭，設(shè)計了碟形封頭的結(jié)構(gòu)尺寸;采用ANSYS Workbench軟件對其進行參數(shù)化建模和有限元分析;通過靈敏度分析得到了影響其等效應(yīng)力和總變形的關(guān)鍵參數(shù)，利用實驗數(shù)據(jù)法和多目標驅(qū)動優(yōu)化方法對封頭的結(jié)構(gòu)尺寸進行了優(yōu)化設(shè)計;建立了考慮應(yīng)力和變形相關(guān)性的可靠性計算模型，運用