管道自適應兩相強制環(huán)流內表面光整加工技術研究.pdf

1、本課題源于國家自然科學基金項目(50675149)，旨在研究液固兩相強制環(huán)流光整加工新工藝。該工藝是利用具有一定壓力的液體作為載體，經(jīng)過環(huán)流發(fā)生器形成強制環(huán)流，磨粒在液體的帶動下進行光整加工。由于液固兩相強制環(huán)流光整加工需要高壓液體作為動力源，而要產(chǎn)生高壓液體需要專門的加壓設備，并且要將高壓液體引入到環(huán)流發(fā)生器中也需要專門的管路，實現(xiàn)起來非常不方便。本文正是基于以上光整加工工藝的改進，提出利用高壓氣體取代兩相流中的液體，同時采用管道自動

2、進給裝置拖動強制環(huán)流發(fā)生器在管道中自由行進，從而達到連續(xù)加工的目的。
　　本文針對目前無法對油氣管道、給排水管道、通風管道等內壁的質量進行改善的問題，提出一種具有一定自適應性的管道內表面光整加工裝置，該裝置主要由兩部分組成，即進給部分和加工部分。利用螺旋驅動式自動進給裝置實現(xiàn)進給，通過氣固兩相強制環(huán)流光整頭進行光整加工。其中，進給部分具有一定的自適應性，能夠在管道或非等徑孔中平穩(wěn)行走，進給部件的移動速度和方向可以通過控制電機的轉動

3、進行控制;光整加工部分可在進給部分的帶動下在管內平穩(wěn)移動，移動的同時，不斷通入的高壓氣體帶動磨粒在環(huán)形工作區(qū)域中加工管道內壁。
　　本文首先對氣固兩相強制環(huán)流中固體顆粒的運動及受力情況進行計算分析。確定了自動進給部件的移動方式，并對螺旋驅動式自動進給部件在管道中的拖動力進行了計算分析，得到當管道尺寸一定時，自動進給部件彈簧預壓力與拖動力之間的關系。
　　利用SolidWorks和ADAMS進行聯(lián)合仿真，通過改變參數(shù)的設置得到

4、不同預壓力和不同負載情況下各運動特性之間的相互關系。仿真得到，當單個驅動和支撐彈簧的預壓力分別為250N和90N時，此時牽引力最大可達140N，并且所需的電機扭矩不超過2N·m。
　　接著利用FLUENT對環(huán)形工作區(qū)域中的氣流運動情況進行仿真。通過對不同出流孔直徑、傾角、出流速度以及出流孔個數(shù)下的氣流運動情況分析，得到流場速度分布、湍流結構、壓強分布的情況以及不同參數(shù)對氣流運動的影響情況。并對單個磨粒的運動軌跡進行分析，由于受到復