小口径管道内壁振动除锈样机的设计

论文摘要

金属管道随处可见,与我们的生活息息相关,大多数管道在使用前都要进行防腐处理,以达到减小腐蚀、延长寿命的目的。目前常用的除锈方法主要有酸洗法、喷砂法、高压水法、机械法等,酸洗法质量不稳定,产生的废气、废液对环境污染严重;喷砂法除锈效果较好,但容易产生二次锈蚀,废液对环境也有污染;高压水法除锈效果比喷砂法更好,但废液对环境有污染,而且除锈设备技术含量较高,目前国内还没有生产;机械法会产生大量锈尘,主要适用于大口径管道及管道外表面。这些方法由于受技术及设备的限制,都不适用于小口径(内径100mm以下)管道内壁的除锈,小口径管道内壁的除锈已经成为工厂急需解决的难题。课题研究设计的振动除锈机,应用振动原理将预置在管道内部的磨料抛掷起来,从而获得一定的能量反复冲击钢管内壁,达到清除锈斑、氧化皮的目的。磨料的冲击能量,可以通过调节振幅和频率来调整,每次可以处理10根长度尺寸3000mm、内径<100mm的钢管,机械化程度较高,提高工作效率,降低了工人的劳动强度,而且磨料可以反复使用,除锈成本较低,不产生有污染的副产物,是一种环保的新型除锈方法。课题研究完成的主要工作如下:(1)根据除锈机的工作原理和载荷情况,分析设计机构的运动方式及主要部件的结构类型,并合理地确定了除锈机的整体布局,使得整体机构比较紧凑;(2)根据设计参数要求确定振动系统的主要运动参数,并对主要零部件进行理论设计计算;(3)利用三维造型软件PRO/E对振动机进行实体建模,利用虚拟装配验证设计尺寸的合理性,保证工作时零件间不会出现互相干涉,并完成样机的工程设计图纸;(4)应用ANSYS软件分析关键件在正常工作状态下的位移矢量和应力状态,保证振动机在正常工作时,各部件能满足强度要求。经过计算和分析,认为整机结构较合理,各部件能够满足正常使用要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的来源及意义
• 1.2 钢材锈蚀、除锈等级及主要除锈工艺特点分析比较
• 1.3 振动除锈基本原理及特点
• 1.4 课题的创新点
• 1.5 课题完成的主要研究工作
• 本章小结
• 第二章 振动除锈机整体机构方案设计
• 2.1 振动机整体布局
• 2.2 电动机的选取
• 2.3 离合器的选取
• 2.4 激振器的设计
• 2.5 主振弹簧机构的设计
• 2.6 水平振动机构方式的选择
• 2.7 联轴器的选择
• 2.8 带传动与链传动的选择
• 本章小结
• 第三章振动系统的参数计算
• 3.1 确定合适的抛掷指数
• 3.1.1 抛掷指数
• d与抛离系数i_D'>3.1.2 抛离角θ_d与抛离系数i_D
• 3.1.3 物料抛掷运动时的结合质量与当量阻尼
• 3.2 确定弹性元件的结合质量
• 3.3 确定系统的振动质量
• 3.4 振动系统的等效阻尼及所消耗振动功率
• 3.4.1 等效阻尼
• 3.4.2 振动功率
• 3.5 振动系统频率比的选择与主振弹簧刚度的计算
• 3.5.1 共振的利用及减小激振力的动力学方法
• 3.5.2 振幅稳定性和频率比的关系
• 3.5.3 频率比的选取及主振弹簧刚度的计算
• 3.6 振动机械的隔振理论与隔振弹簧刚度的计算
• 3.6.1 常用的隔振方案
• 3.6.2 隔振弹簧刚度的计算
• 3.7 振动台竖直振动振幅的校核计算
• 本章小结
• 第四章振动除锈试验机零部件理论设计计算
• 4.1 激振器设计
• 4.1.1 激振器主轴的计算
• 4.1.2 激振器轴承的计算
• 4.1.3 激振器消耗功率的计算
• 4.2 传动主轴及轴承
• 4.2.1 传动主轴的计算
• 4.2.2 传动主轴轴承的计算
• 4.3 同步带的计算
• 4.4 水平振动机构的设计
• 4.4.1 水平振动功率的计算
• 4.4.2 水平振动机构主轴的计算
• 4.4.3 水平振动机构主轴轴承的计算
• 4.5 钢管（工件）旋转机构的设计
• 4.5.1 钢管旋转功率的计算
• 4.5.2 旋转机构轴承的计算
• 4.6 主振弹簧尺寸的计算
• 本章小结
• 第五章 主要零部件有限元分析及二维图绘制
• 5.1 应用Pro/E 建立振动机主要零部件的三维模型
• 5.2 应用ANSYS 软件对主要零部件进行有限元分析
• 5.2.1 激振器轴
• 5.2.2 主传动轴
• 5.2.3 水平振动台
• 5.2.4 箱体
• 5.2.5 工件
• 5.3 二维图绘制
• 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢