立式捏合機設計研究與性能分析.pdf

1、混合操作是固體火箭發(fā)動機制造的重要工序，而立式捏合機是完成固體推進劑混合工藝的關鍵設備。針對固體推進劑混合特性及混合要求，本文采用理論研究與工程實踐相結合的辦法，以立式捏合機為研究對象，綜合運用微分幾何學、流變學以及隨機過程理論等數(shù)理手段，以計算機數(shù)值模擬以及工程實驗分析為研究工具，進行了立式捏合機混合機理與設計方法及有關關鍵技術研究。主要內(nèi)容包括：
　　 ⑴分析了固體推進劑混合特性以及混合要求，提出立式捏合機設計過程中需要解決

2、的幾個關鍵問題。分析立式捏合機的工作原理，確定了立式捏合機性能分析與評價指標，為后一步研究工作的進行奠定基礎。
　　 ⑵分析立式捏合機槳葉的運動特性，確定立式捏合機槳葉三維造型方法；運用計算流體力學理論和有限元分析工具，建立立式捏合機混合過程有限元分析物理與數(shù)學模型，確定數(shù)值模擬的邊界條件，完成混合過程的數(shù)值模擬；對壓力場、速度場以及粘度分布場等模擬結果進行分析，由此確定立式捏合機混合過程數(shù)字分析與預測方法。
　　 ⑶通

3、過理論分析與數(shù)值模擬，深入研究了攪拌槳葉傳動比、螺旋角以及設備的混合間隙等關鍵結構參數(shù)對立式捏合機混合性能的影響，提出這些參數(shù)的選用范圍與設計準則。研究結果表明：攪拌槳葉公轉與自轉角速度比值越小，立式捏合機的混合性能越好；當空心槳葉螺旋角取42°～48°范圍內(nèi)的值時，立式捏合機具有最佳的混合性能；混合間隙值越小，攪拌槳壁面和混合鍋鍋壁對物料的拖拽作用越明顯，設備的混合能力越強；各類間隙相等時，立式捏合機具有較好的混合性能。
　　

4、 ⑷改變轉向、轉速、固體組分含量等工藝參數(shù)條件，進行立式捏合機混合過程數(shù)值模擬與分析，研究它們與設備混合性能的關系，通過混合均勻性工藝實驗，研究工藝參數(shù)與被混物料混合均勻性的關系，并對部分仿真結果進行了驗證，由此提出設計與制造過程中相關問題的解決手段。研究結果表明：非周期性地調整攪拌槳葉轉向，有助于提高立式捏合機的混合效率，改善被混物料的混合均勻性；轉速越高，立式捏合機的混合能力越強，混合效率越高，產(chǎn)品的混合均勻性越好，但對設備工作能力

5、要求越高；適當增大固體組分含量有助于改善立式捏合機的混合性能。
　　 ⑸對立式捏合機系統(tǒng)可靠性分析、評估與改善方法進行了系統(tǒng)、深入的研究。在假定可靠性信息確定的前提下，以立式捏合機及其子系統(tǒng)的結構與功能分析為基礎，建立系統(tǒng)與子系統(tǒng)的可靠性分析方法，并以狀態(tài)監(jiān)測子系統(tǒng)為例對該方法進行驗證與分析。由于立式捏合機系統(tǒng)及其零部件在試驗數(shù)據(jù)匱乏以及可靠性信息存在不確定性，論文提出一種基于貝葉斯理論、考慮統(tǒng)計不確定性影響的零部件與系統(tǒng)可靠性