礦用混凝土運輸車攪拌筒結構參數優(yōu)化及內部流場模擬試驗.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)境下的混凝土運輸的問題。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，結合2m3礦用混凝土運輸車的相關參數，運用現代設計方法對原設計機型進行了產品優(yōu)化和改進，主要內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計，選擇和確定了攪拌筒體的工作參數。對礦用混凝土運輸車的主要零部件進行了三維建模設計

2、，整機裝配建模設計，完成了整機的工程圖設計并進行了樣機制造。
　?。?）推導了滿載工作狀態(tài)下攪拌筒的驅動阻力矩與其工作參數之間的數學關系表達式。以驅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，并數值模擬了優(yōu)化前后兩種攪拌筒結構的內部流場，驗證了優(yōu)化方法和仿真結果的正確性。優(yōu)化結果表明：滿載工作狀態(tài)下優(yōu)化后的攪拌筒驅動阻力矩降低了14.7%。
　?。?）對混凝土攪拌筒在兩種典型工況進行靜力學分析，得到兩種

3、典型工況下攪拌筒的受力情況和變形規(guī)律。以筒體質量最小為目標，對攪拌筒壁厚及易損部件進行了結構優(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)化后攪拌筒的質量減輕14.02%；最大等效應力減少20.79%；攪拌筒應變量減少17.33%。
　　（4）為研究攪拌筒內葉片形態(tài)及攪拌筒轉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及攪拌筒轉速對于卸料速度及混凝土離析程度的影響，結果表明：后錐段葉片螺旋角對攪拌筒卸料速度影響最大，攪拌筒轉速對攪拌工況下預拌混凝土均勻程度影響最大。優(yōu)化后的葉片結構參數為：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