礦用混凝土運輸車攪拌筒結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化及內(nèi)部流場模擬試驗.pdf

1、礦用混凝土運輸車采用軌道式電機車牽引，車身整體的高度較低，適用于隧道、礦井、國防工程等工作環(huán)境下的混凝土運輸?shù)膯栴}。針對市場上礦用混凝土運輸車攪拌筒壽命短、耗能大、卸料速度慢等缺點，結(jié)合2m3礦用混凝土運輸車的相關(guān)參數(shù)，運用現(xiàn)代設(shè)計方法對原設(shè)計機型進行了產(chǎn)品優(yōu)化和改進，主要內(nèi)容包括以下幾個方面：
　?。?）對2m3礦用混凝土運輸車進行了整體方案的設(shè)計，選擇和確定了攪拌筒體的工作參數(shù)。對礦用混凝土運輸車的主要零部件進行了三維建模設(shè)計

2、，整機裝配建模設(shè)計，完成了整機的工程圖設(shè)計并進行了樣機制造。
　?。?）推導(dǎo)了滿載工作狀態(tài)下攪拌筒的驅(qū)動阻力矩與其工作參數(shù)之間的數(shù)學(xué)關(guān)系表達式。以驅(qū)動阻力矩的值最小為目標，運用 MATLAB優(yōu)化了攪拌筒的工作參數(shù)，并數(shù)值模擬了優(yōu)化前后兩種攪拌筒結(jié)構(gòu)的內(nèi)部流場，驗證了優(yōu)化方法和仿真結(jié)果的正確性。優(yōu)化結(jié)果表明：滿載工作狀態(tài)下優(yōu)化后的攪拌筒驅(qū)動阻力矩降低了14.7%。
　　（3）對混凝土攪拌筒在兩種典型工況進行靜力學(xué)分析，得到兩種

3、典型工況下攪拌筒的受力情況和變形規(guī)律。以筒體質(zhì)量最小為目標，對攪拌筒壁厚及易損部件進行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化。通過增大攪拌筒在前錐段與前端板焊接處的強度，解決了混凝土運輸車在實際工作中攪拌筒出現(xiàn)的前端板與前錐段焊接部位焊縫開裂、滾道與支撐托輪的接觸表面損傷等問題。優(yōu)化后攪拌筒的質(zhì)量減輕14.02%；最大等效應(yīng)力減少20.79%；攪拌筒應(yīng)變量減少17.33%。
　?。?）為研究攪拌筒內(nèi)葉片形態(tài)及攪拌筒轉(zhuǎn)速對其工作性能的影響，對攪拌筒卸料過程及攪

4、拌過程進行數(shù)值模擬，得到了兩種工況下速度場、壓力場等分布情況，定量地分析了卸料工況下的攪拌速度、攪拌工況下的攪拌筒內(nèi)各錐段混凝土離析程度。利用正交試驗法分析了葉片主要參數(shù)及攪拌筒轉(zhuǎn)速對于卸料速度及混凝土離析程度的影響，結(jié)果表明：后錐段葉片螺旋角對攪拌筒卸料速度影響最大，攪拌筒轉(zhuǎn)速對攪拌工況下預(yù)拌混凝土均勻程度影響最大。優(yōu)化后的葉片結(jié)構(gòu)參數(shù)為：后錐段葉片螺旋角β1=65°，圓柱段葉片螺旋角β2=70°，前錐段葉片螺旋角β3=72°，葉片安