厌氧发酵搅拌轴结构有限元分析的研究

论文摘要

本文中所研究的搅拌轴是指带有搅拌臂及叶片结构的一种装置,其主要是应用在有机厌氧发酵装置中,它是构成厌氧发酵装置的重要组成部分,每种装置都要研究它的安全性和可靠性,文中的搅拌轴作为厌氧装置中机械搅拌中的重要部件,当然也不例外,它的安全与可靠直接关系到厌氧发酵装置的安全运行及其工作的连续性。由于本文中的搅拌轴属于超长轴系列,即使只在重力的作用下也会产生变形,基于这种情况,有必要对搅拌轴的受力及变形等情形进行研究,这将有助于为今后在改善搅拌轴的设计方面提供理论依据。本文在利用昆船公司软件平台的基础上,主要对搅拌轴进行了以下研究：(1)对搅拌轴进行挠度分析,找出搅拌轴的变形规律及其变形下的最大挠度,为今后的设计支撑机构提供依据；(2)对搅拌轴进行应力分析,找到了应力危险区以及结构中强度薄弱的部位,为今后在材料的选取和设计等方面提供参考依据；(3)对搅拌轴进行疲劳寿命分析,得出结构的疲劳寿命,提供了机构的安全使用期限：(4)最后根据搅拌轴的变形及厌氧发酵对机械搅拌的实际要求条件,提出可行的改进方案。结果表明,通过对搅拌轴的挠度、应力分析及疲劳寿命预测,为进一步改善搅拌轴结构的受力情况、改进结构,减小搅拌轴的重量及减小设计余量提供了理论依据。本文提供的研究方案可操作性强,对工程应用具有一定的参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 论文的研究背景
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 沼气干法厌氧发酵技术的国内外研究现状
• 1.2.2 传动轴的研究现状
• 1.2.3 有限元分析系统的研究现状
• 1.3 本论文研究的主要内容及方法
• 1.4 研究卧式干式厌氧发酵器搅拌轴的目的和意义
• 1.4.1 研究搅拌轴的目的和意义
• 1.4.2 使用有限元法分析搅拌轴的目的
• 第二章 厌氧发酵搅拌轴的有限元建模
• 2.1 有限元简介
• 2.1.1 有限元法概述
• 2.1.2 ANSYS有限元软件简介
• 2.1.3 有限元法在搅拌轴结构分析中的应用
• 2.2 厌氧发酵装置简介
• 2.3 在ANSYS有限元软件中的实体建模
• 2.3.1 单元类型的选择
• 2.3.2 使用到的单元类型介绍
• 2.3.3 几何模型的建立
• 2.3.4 ANSYS有限元划分介绍
• 2.4 搅拌轴的主轴在空载情况下的受力分析
• 第三章 搅拌轴的结构分析
• 3.1 搅拌轴的有限元分析说明
• 3.2 MSC.Nastran有限元分析软件介绍
• 3.2.1 MSC.Nastran的主要优点
• 3.2.2 MSC.Nastran的主要分析功能
• 3.3 搅拌轴的应力分析
• 3.3.1 搅拌轴有限元的应力分析过程
• 3.3.2 搅拌轴有限元网格的划分
• 3.3.3 材料的属性
• 3.3.4 载荷与约束的处理
• 3.3.5 应力分析结果
• 3.4 搅拌轴的挠度分析
• 3.5 搅拌轴的疲劳分析
• 3.5.1 疲劳设计寿命
• 3.5.2 疲劳设计方法
• 3.5.3 疲劳分析方法
• 3.5.4 有限元软件的疲劳分析过程
• 3.5.5 疲劳分析结果
• 3.6 小结
• 第四章 搅拌轴的改进方案及结构分析
• 4.1 搅拌轴弯曲将产生的后果
• 4.2 目前为防止搅拌轴弯曲采取的措施
• 4.3 提出对搅拌轴进行内部支撑的方案
• 4.3.1 方案思路
• 4.3.2 根据方案创建模型
• 4.4 钢丝绳概述及其使用
• 4.4.1 钢丝绳简介
• 4.4.2 钢丝绳的选用
• 4.4.3 钢丝绳的安全使用与维护
• 4.5 滑轮及其工作特点
• 4.6 对改进设计后的搅拌轴进行结构分析
• 4.6.1 对改进后的搅拌轴施加载荷
• 4.6.2 对改进后的搅拌轴分析结果
• 4.7 总结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 论文结论
• 5.2 本轮文后续研究工作的展望
• 5.3 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录A 攻读硕士期间发表论文目录