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中文譯文： 行星垂直混凝土攪拌機(jī) 模擬和預(yù)測在穩(wěn)定狀態(tài)和攝動(dòng)條件下使用壽命 工業(yè)工程系(DIIN),通過杜蘭迪佩魯賈大學(xué)63 06125佩魯賈,意大利b SICOMA系列——有限公司“意大利建筑學(xué)通過布倫塔,16 06078橋、意大利3月9日收到2006;在修訂后的形式收到2007年5月30日,接受了2007年7月23日網(wǎng)上2007年8月25日文摘 文摘 行星動(dòng)力學(xué)模擬環(huán)境的混凝土攪拌機(jī)了,它是一個(gè)模型為基礎(chǔ)方法使用集總參數(shù)分析和整合分析經(jīng)典力學(xué)理論和生活。 這項(xiàng)工作的目的是給一個(gè)快速和易于使用的工具可以預(yù)測的行為和使用壽命混凝土攪拌機(jī)通過幾何和物理參數(shù)。在穩(wěn)定狀態(tài)和模擬進(jìn)行了攝動(dòng)條件。齒輪減速器是混合在大多數(shù)壓力的一部分。結(jié)果與數(shù)據(jù)從客戶獲得的建筑工地。2007年愛思唯爾帳面價(jià)值保留所有權(quán)利。 關(guān)鍵詞:仿真;集總參數(shù)模型;齒輪減速器;混凝土攪拌機(jī);使用壽命 介紹 混頻器的兩個(gè)主要類別:批量攪拌機(jī)和連續(xù)混煉機(jī)。第一類生產(chǎn)混凝土一批一次,而第二個(gè)生產(chǎn)混凝土以恒定速率。第一類需要清空完全混合周期后,清洗,然后重新加載的原材料批處理。正如它的名字顯示在第二種類型,原材料不斷一端加載新澆混凝土退出。 批處理攪拌機(jī)是最常見的類型?？梢詤^(qū)分不同類型的批處理攪拌機(jī)軸旋轉(zhuǎn)的方向:水平或傾斜(鼓攪拌機(jī))或垂直混合(pan)[1]。 長期使用攪拌機(jī)導(dǎo)致磨損的葉片和/或刮板,材料的累積(硬化砂漿或水泥粘貼)葉片,容器和/或刮刀。 為了避免這種情況,混凝土攪拌機(jī)應(yīng)徹底清潔每一天結(jié)束時(shí)的操作葉片和刮刀應(yīng)該定期改變。 混合過程還包括混合能量混合混凝土攪拌,所需要的能量由電力消耗的產(chǎn)品周期和周期的持續(xù)時(shí)間[1]。 本文提出的混合機(jī)一批與垂直軸攪拌機(jī)。工作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的行星和它的目標(biāo)是物理和化學(xué)混合多個(gè)組件,以均勻混合物。實(shí)際上混合器分配中的所有成分均勻坦克不支持一個(gè)或另一個(gè)。攪拌機(jī)是10的力量惠普和混合時(shí)間的持續(xù)時(shí)間(周期)是70年代。 本文描述機(jī)器的基本組件的發(fā)展緊隨其后基于模型的方法,著重于最強(qiáng)調(diào)的部分混合機(jī):齒輪減速器。在此模型的基礎(chǔ)上模擬環(huán)境開發(fā)與評(píng)估的使用壽命的目的一個(gè)攪拌機(jī)。成癮試驗(yàn)臺(tái),繁殖工作條件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)M使用破壞性的測試來評(píng)估攪拌機(jī)的使用壽命。 實(shí)驗(yàn)測試是昂貴和事故是幾乎不可能復(fù)制。因此,早期的gear-tooth裂紋的檢測、診斷和預(yù)后一直是主要的技術(shù)之一混凝土攪拌機(jī)的挑戰(zhàn)安全和具有成本效益的操作。+ 試驗(yàn)裝置的組合和數(shù)值模擬環(huán)境代表一個(gè)強(qiáng)大工具在設(shè)計(jì)過程中。 仿真工具應(yīng)該靈活,易于使用和廉價(jià)為了不斷提高設(shè)計(jì)的機(jī)器。在成癮,混合器的行為在不同工作條件下,引入合適的參數(shù)就可以模擬混凝土混合物?？紤]到幾何和物理參數(shù)攪拌機(jī)的工具必須能夠預(yù)測哪些齒輪更強(qiáng)調(diào)和供應(yīng)信息他們的壽命。 混凝土攪拌機(jī):描述 摘要混凝土攪拌機(jī)的分析(圖1)垂直軸,三個(gè)旋轉(zhuǎn)攪拌臂和固定坦克。這臺(tái)機(jī)器是由兩個(gè)主要的元素: ?行星攪拌機(jī); ?裝入桶(跳過)。 圖1。混凝土攪拌機(jī) 裝桶是一個(gè)個(gè)人和獨(dú)立的電路。桶的形狀是一個(gè)截棱錐,包含原材料的理想。一個(gè)安全裝置防止桶下降。裝桶可以被固定在機(jī),預(yù)存儲(chǔ)單元,也可以有一個(gè)平衡附加配料,稱重骨料。放電油壓速度傳動(dòng)器或氣缸控制。 混合槽(圖2)是建于極厚鋼板安裝在槽形截面框架這樣安排是為了讓幾個(gè)放電開口。整個(gè)柜的保護(hù)套管防止灰塵逃離和混合操作將微動(dòng)電門打斷了門在前面打開了。 攪拌臂(圖3)是外圍,由鋼鉆棒,可以允許調(diào)整葉片的監(jiān)管。一盒在球墨鑄鐵含有三對(duì)齒輪(圖4)和一個(gè)橋架安裝在罐的頂部,懸浮在一個(gè)合適的高度支持和刀片。一個(gè)齒輪減速器的軸是連接到電機(jī)和外擺線的另一個(gè)原因是移動(dòng)升壓移動(dòng)胳膊和生成混合的傳動(dòng)裝置。 第一和第三齒輪副是螺旋狀的,第二個(gè)是直齒裝備。這是因?yàn)榈诙€(gè)受到更少的壓力。齒輪的工作油浴,最好的潤滑是保證在牙齒上輪廓。 模擬過程的主要特征 混凝土攪拌機(jī)設(shè)計(jì)的最常見的一個(gè)方面把齒輪減速器,因?yàn)樵S多主要的故障可以分為軸和輪齒疲勞裂縫由于不同循環(huán)加載過程階段(2、3)。出于這個(gè)原因,這項(xiàng)工作提出了一種用于分析模擬儀器齒輪減速器的行為和預(yù)測其使用壽命。在概念上有很多不同齒輪減速器的方式可以模仿。問題是使用各種處理方法: ?有限元預(yù)測結(jié)構(gòu)的壓力。 ?集總參數(shù)模型來模擬系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)力。 ?啟發(fā)式方法模擬機(jī)械混合過程的影響。 上述方法是必要的在設(shè)計(jì)齒輪單元,本文著重于后兩個(gè)。 圖2?；旌喜?。 圖3?；旌系氖直?。 圖4。齒輪減速器。 機(jī)械齒輪箱的造型 仿真工具必須實(shí)用,很容易由于工業(yè)應(yīng)用的要求。一個(gè)旋轉(zhuǎn)集中參數(shù)模型被選為混合機(jī)的主要部件,需要分析。 . 因此,電動(dòng)機(jī)特性和運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)提供,慣性參數(shù),剛度和阻尼參數(shù)評(píng)估使用的幾何和材料特性。齒輪減少系統(tǒng)可以通過考慮齒輪建模集總質(zhì)量通過靈活不集中連接軸。的配置模型是圖5所示。有三個(gè)自由度(角位移三個(gè)階段)描述齒輪系統(tǒng)的振動(dòng)[4]。系統(tǒng)的分析提供了極大便利通過假設(shè)一個(gè)線性假設(shè)。 在剛性接觸牙齒的模型假設(shè),每個(gè)齒輪減少齒輪。 根據(jù)經(jīng)典力學(xué)方法,運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)方程是用寫的拉格朗日公式。方程也可以申請(qǐng)粘性阻尼的阻尼系統(tǒng)和外部力量視為非保守的。 圖5。齒輪減速器的集總參數(shù)模型。 拉格朗日函數(shù)L 系統(tǒng)的動(dòng)能T 勢能U 因此 虛擬工作dW保守力量 V(i = 1、2、3)代表普遍的角位置坐標(biāo)設(shè)置相關(guān)的一個(gè)等價(jià)的嗎系統(tǒng)三自由度,sij齒輪比率,霽減少齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量系統(tǒng)包括軸的慣性特性、Ki和Cj的剛度和阻尼系數(shù)降低,分別。毫米和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩和抗力矩先生分別[5]。使用拉格朗日配方 那么 因此 4.1。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩和抗力矩 電動(dòng)機(jī)和抗力矩環(huán)境仿真模型作為輸入。該模型認(rèn)為穩(wěn)定狀態(tài)和攝動(dòng)條件和相關(guān)的模擬是很有用的評(píng)估有用的生活混合器。攪拌機(jī)是感動(dòng)與四桿同步電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的線性化其工作區(qū)域 表1 混合時(shí)間 時(shí)間 組件/行動(dòng) 吸收率 0 - 5 5 - 20 20 - 40 40-50 50 – 70 70 - 80 空轉(zhuǎn) 集料 水泥 水 混合期 放電時(shí)間 20% 30% 50% 80% 80 - 90% 年的排放逐漸減少到20% 圖6。理想混合在四個(gè)不同的點(diǎn)的周期。 圖7。試驗(yàn)設(shè)備:機(jī)械盤式制動(dòng)器。 . 圖8。造型抵制無邊女帽估計(jì)安培計(jì)夾。 為了抵抗扭矩模型,混合機(jī)的靜載組件被包括在內(nèi)。瞬時(shí)條目的每個(gè)組件都是假設(shè)[1,6]標(biāo)準(zhǔn)周期時(shí)間的混合等于70年代(放電時(shí)間除外)。成分按照下列順序加載和混合(表1):初攪拌機(jī)工作負(fù)荷但隨后聚合(在較小的尺寸),具體的,最后介紹了水。在圖6中,理想的混合在四個(gè)不同的點(diǎn)循環(huán)模擬,可以看到手臂及罐底的每個(gè)領(lǐng)域。一個(gè)測試與機(jī)械鉆機(jī)盤式制動(dòng)器(圖7)和六個(gè)鉗由油壓速度傳動(dòng)器電路來模擬 圖9。比較攝動(dòng)和穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)矩。 圖10。過程模擬。 抗扭矩。的行星減速器裝配電機(jī)放在框架的處理。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),降壓傳動(dòng)裝置和它的軸旋轉(zhuǎn)。 行動(dòng)的六個(gè)鉗、手動(dòng)控制和衡量一個(gè)位于油壓力表,模擬了抵抗扭矩。制動(dòng)測試是破壞性的,因此隨機(jī)進(jìn)行,基于模型的仿真設(shè)置為了減少所需的實(shí)驗(yàn)測試和評(píng)估行星減速器的使用壽命?？沽氐闹当话才嘤?jì)估計(jì)夾在一個(gè)混合循環(huán)(圖8),表示為一個(gè)百分比的政權(quán)103 KN的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩。 在抗力矩模型還考慮了阻尼力的影響由于混合物根據(jù) 介紹了阻尼效應(yīng)增加當(dāng)水混合物,在第一個(gè)40 s .只有干成分。 啟發(fā)式方法模擬機(jī)械混合過程的影響 抗力矩也模仿在攝動(dòng)條件下,得到考慮的情況坦克不夠清潔的最后工作日,混凝土凝結(jié)的底部的坦克。 圖11。模擬方案。 圖12。轉(zhuǎn)矩負(fù)載作用于第二軸。 在這種情況下,模型的混合周期評(píng)估使用以下額外的假設(shè):(i)而已一個(gè)凝在內(nèi)膽底部的積累;(2)混合機(jī)有三個(gè)武器,因此三人聯(lián)系人是由每個(gè)將凝塊;和(iii)進(jìn)步幾乎消除后的凝塊線性法,這樣阻力扭矩?cái)z動(dòng)的凝塊了。 攝動(dòng)力矩的圖是圖9所示(淺灰色)以及穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)矩(混合周期的差異將前10分鐘)。 圖13。振蕩的扭矩作用于第三軸。 圖14。壓力表面點(diǎn)蝕的牙齒。 仿真和結(jié)果 該儀器必須是廉價(jià)的、靈活的和用戶友好的為了讓它通過公司。 描述的物理規(guī)律和關(guān)系,利用系統(tǒng)所得到模型結(jié)構(gòu)使用以下三個(gè)運(yùn)動(dòng)方程矩陣形式[5] 圖15。角齒輪的第一對(duì)速度穩(wěn)定狀態(tài)(淺灰色)和在攝動(dòng)條件下(黑色)。 圖16。第二兩角齒輪的速度穩(wěn)定狀態(tài)(淺灰色)和在攝動(dòng)條件下(黑色)。 { V }的角位移矢量三個(gè)齒輪;[Jrid][Crid][Krid]減少慣性矩陣齒輪,減少阻尼因子包括阻尼材料和潤滑油,減少剛度矩陣,分別。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩向量{ M }的元素(與四極異步電動(dòng)機(jī))的政權(quán)值(103公里)和抗力矩(由于混凝土攪拌和武器應(yīng)用于齒輪機(jī)構(gòu))所示無花果。8和9電機(jī)扭矩的比例。 數(shù)學(xué)模型是通過軟件實(shí)現(xiàn)的方式,模擬的行為在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)和攝動(dòng)條件下混合機(jī)。圖10中概述的過程模擬。種種參數(shù)包括慣性、阻尼和剛度對(duì)齒輪減速器的混凝土攪拌機(jī)闡述了通過一個(gè)商業(yè)代碼(函數(shù) +模型)用于創(chuàng)建這個(gè)儀器模擬嗎混凝土攪拌機(jī)的動(dòng)態(tài)行為。 圖17。第三副角齒輪的速度穩(wěn)定狀態(tài)(淺灰色)和在攝動(dòng)條件下(黑色)。 圖18。表面的壓力讓第三副牙齒在穩(wěn)定狀態(tài)(淺灰色)和攝動(dòng)條件(黑色)。 圖11顯示了模擬方案:電機(jī)和抗力矩系統(tǒng)輸入。數(shù)值。 輸出:角位移的羽翼之下,他們的速度,在軸扭轉(zhuǎn)力矩,可彎曲的緊張,齒輪齒接觸力、負(fù)載軸承、撓曲扭轉(zhuǎn)應(yīng)力、壓力作用于牙齒由于凹陷。 圖12顯示了扭矩荷載作用于第二軸,圖13顯示了扭轉(zhuǎn)的振蕩峰值這個(gè)徒三軸壓力、最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。圖14顯示的壓力表面點(diǎn)蝕牙齒。模擬表明,第三齒輪是比其他人更大的壓力之下因此,經(jīng)驗(yàn),證實(shí)了齒輪減速器的失敗幾乎總是引起的斷層在第三條。模擬也在混合攝動(dòng)條件和結(jié)果進(jìn)行比較在穩(wěn)態(tài)模擬混合條件。下圖所示的結(jié)果。圖15顯示第一對(duì)的角齒輪速度,圖16所示的角齒輪速度第二條圖17。第三副角齒輪的速度穩(wěn)定狀態(tài)(淺灰色)和在攝動(dòng)條件下(黑色)。圖18。表面的壓力讓第三副牙齒在穩(wěn)定狀態(tài)(淺灰色)和攝動(dòng)條件(黑色)。圖17顯示了去年兩角齒輪的速度。圖18中,使牙齒表面上的壓力第三可以看到。 瞬態(tài)振蕩發(fā)生在每個(gè)影響混凝土凝結(jié),當(dāng)配料了張力值或多或少的限制機(jī)械阻力值。 部分混合機(jī)的使用壽命在大多數(shù)壓力(也就是說第三條的小齒輪)計(jì)算仿真結(jié)果的基礎(chǔ)上利用線性累積損傷法則根據(jù)帕爾姆格倫 -礦工的假設(shè),假設(shè)一個(gè)周期振幅Sk消耗一小部分總額的1 / N的生活[7]。失敗是預(yù)測當(dāng)損傷D超過1 估計(jì)壽命約為4500 h的假設(shè)8 h轉(zhuǎn)變,穩(wěn)定狀態(tài)下的連續(xù)工作條件?；炷翑嚢铏C(jī)的使用壽命長度得到的模擬相比實(shí)際記錄數(shù)據(jù),從客戶獲得的來源。比較證明該模型約束方法提供了重要支持傳統(tǒng)設(shè)計(jì)過程。 在攝動(dòng)條件下使用仿真建模的形式,另一個(gè)分析有用的生活使用線性累積損傷預(yù)測法。攪拌機(jī)在這種情況下的評(píng)估使用壽命是20倍短。因此,清洗槽的不足導(dǎo)致齒輪減速器上的壓力增加,因此顯著危害攪拌機(jī)的使用壽命。 7.結(jié)論和未來的發(fā)展 創(chuàng)建一個(gè)簡單的、靈活的和廉價(jià)的儀器和設(shè)置。它是一個(gè)有用的支持設(shè)計(jì)師因?yàn)樗煽康啬M齒輪減速器和混合器的行為在兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)的條件和條件下混合使用以不當(dāng)?shù)姆绞?水箱清洗不足)。取得的結(jié)果被認(rèn)為是詳盡的為齒輪減速操作條件單元,合成設(shè)置只有一個(gè)參數(shù),分析預(yù)測了使用壽命的礦工的總和?；炷翑嚢铏C(jī)的使用壽命長度相比在模擬實(shí)際獲得的記錄數(shù)據(jù),從客戶獲得的來源。比較表明,提出的模型方法提供了重要支持傳統(tǒng)設(shè)計(jì)過程。 模型基準(zhǔn)函數(shù)工具可以修改和適應(yīng)其他攪拌機(jī)或精確測量抗力矩使用光度計(jì)在任何工作條件。在成癮,使用壽命可以評(píng)估使用應(yīng)力矩陣和采用流體動(dòng)力模型模擬混凝土混合物的作用葉片。 引用 [1]的謝幕法拉利、混凝土攪拌方法和混凝土攪拌機(jī):藝術(shù),美國國家標(biāo)準(zhǔn)研究》期刊上發(fā)表和技術(shù)106(2)(2001) [2]P.J.L.南德斯,c . McDuling表面接觸疲勞故障齒輪、工程失效分析4(2)(1997)。[3]c·詹姆斯·李,齒輪疲勞裂紋預(yù)測使用嵌入模型,齒輪動(dòng)力學(xué)模型和斷裂力學(xué),機(jī)械系統(tǒng)和信號(hào)處理19(2005)。 [4]J.A.柯林斯,失敗的材料在機(jī)械設(shè)計(jì)-分析、預(yù)測、預(yù)防、約翰威利& Sons,1993。 [5]美國通崔林亭汝茂,齒輪傳動(dòng)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)分析的傳遞矩陣法,機(jī)械雜志上設(shè)計(jì)(2000)。 [6]J.M. Ottino混合運(yùn)動(dòng)學(xué):拉伸混亂和交通,劍橋大學(xué)出版社,1989年。[7]碩士礦工,疲勞累積損傷,應(yīng)用力學(xué)學(xué)報(bào)12(1945)A159-A164。 - 26 -