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宽幅梳棉机锡林的结构、材料优化及仿真分析

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1 绪 论

1.1课题背景与意义

1.2纺纱的工艺流程

1.3梳棉机概述

1.4梳棉机的发展历史与典型机型

1.5 JWF1209型宽幅梳棉机

1.6本文研究的内容

2宽幅锡林机构变形的理论分析

2.1锡林机构结构介绍

2.2锡林机构载荷分析

2.3针布等效压力下的变形分析

2.4特定载荷下的应力计算分析

2.5 JWF1209型梳棉机锡林特征参数计算

2.6锡林动平衡

2.7本章小结

3宽幅锡林机构的变形分析

3.1有限元仿真分析具体方法与步骤

3.2静力分析基础

3.3锡林机构的静力分析

3.4本章小结

4宽幅锡林机构的直径优化分析

4.1锡林直径对梳棉机功效的影响

4.2锡林直径改进后的静态分析

4.3改进模型的振动分析

4.4改进模型的模态分析

4.5本章小结

5改进后锡林的关键尺寸及材料的优化

5.1锡林机构的尺寸优化

5.2锡林机构的材料优化分析

5.3本章小结

总结与展望

全文总结

工作展望

参考文献

致谢

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声明

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摘要

梳棉机是在棉纺工艺中起着重要作用的一种纺织机械,其功能是对棉卷进行梳理、除杂、混合最终将混合纤维制成均匀的棉条。锡林是梳棉机的主要梳理部件,在工作过程中与刺辊、盖板、道夫等部件的间距只有0.2mm左右,间距均匀性直接影响纤维层的梳理质量。因此足够的刚度及工作中较小的变形是对锡林最基本的要求。
  国内纺织行业的领军企业青岛宏大纺织机械有限责任公司,研制的国内首台1500mm宽幅梳棉机(JWF1209型梳棉机),通过加宽锡林的方式有效提高了梳棉产量。而幅宽的增加一定程度上降低了锡林刚度,增大了工作中的变形,这对纤维梳理质量是不利的。
  因而本文基于JWF1209型梳棉机锡林建立数学模型,首先对其进行理论分析,得出锡林的变形、应力公式。在算得梳棉机特征参数的基础之上分析了锡林的动平衡。并利用Pro/E进行锡林参数建模后与ANSYS Workbench关联完成数值模拟分析。分别得到锡林在针布张力载荷、针布张力与重力共同作用载荷以及正常工作条件下的变形图、等效应力云图。对其变形及应力情况进行分析,为后期的结构改进提供依据。
  其次通过理论分析,得出梳棉机锡林的优选直径,并基于JWF1209型梳棉机在保证其梳理质量的前提下对其锡林结构及特征参数进行改进。进而对改进后的锡林进行不同载荷下的变形、应力分析,与改进前的结构进行对比分析得出结论。同时对转速提高后的锡林进行振动分析,通过预应力下的模态分析得到锡林在正常工作条件下的前十阶模态,确保锡林的工作转速避开固有频率下的特征转速。
  进而,对改进后的锡林机构进行优化分析得到锡林重要尺寸、工作转速与最大应力及变形的关系,并利用Goal Driven Optimization工具得到锡林结构的最优尺寸。最后选用性能突出的钢纤维树脂混凝土作为锡林滚筒的优化材料。通过ANSYS Workbench仿真功能,得出钢纤维树脂混凝土材料下锡林机构的静态及动态性能。

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