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新型扫地车气路系统的优化设计及仿真分析
| 论文题名： | 新型扫地车气路系统的优化设计及仿真分析 |
| 关键词： | 扫地车;气路系统;优化设计;流场特性 |
| 摘要： | 气路系统是新型扫地车的核心模块之一，主要由吸尘口、气路传输管道、除尘装置、垃圾回收箱与风机等组成，其结构设计的是否合理直接关系到整车的吸尘性能。因此，对扫地车气路系统的结构设计与仿真优化具有重要意义。 本文以新型扫地车为研究对象，进行了新型扫地车气路系统的结构设计与优化分析，提出运用CFD技术对气路系统整体进行联合仿真分析的方法，可有效避免因单独考虑各部件结构优化而忽视整体结构最优性能所导致的误差。论文主要研究工作及结论如下： 首先，分析了新型扫地车的工作原理，研究了路面垃圾颗粒的吸拾机理，在此基础上，确定了整车关键参数和整体布置形式，完成了扫地车结构的总体设计方案。同时，重点对整车液压回路进行了设计，以满足其盘刷可伸缩、可升降以及洒水装置可启闭的技术要求。 其次，分析了新型扫地车作业对象的物理特性，探究了不同作业对象的起动临界速度及其在垂直传输管道内的悬浮速度。结果表明：直径为10 mm的砂石所需的最大起动临界速度为15 m/s、悬浮速度为25.3 m/s；同时考虑到颗粒与壁面的摩擦损耗，确定了空气实际所需的流速分别为30 m/s、50.6 m/s。 再次，分析并探讨了影响气路系统中吸尘口、气路传输管道以及垃圾回收箱结构等关键因素。基于气路系统结构的设计原则，初步确定了扫地车各结构参数：扫地车吸尘口长度为800 mm，宽度为300 mm，高度为60 mm；气路传输管道内径为162 mm；垃圾回收箱的长度为1200 mm，宽度为1400 mm，高度为900 mm。进而运用三维建模软件CREO构建了气路系统的三维仿真模型。 最后，借助ICEM和FLUENT对气路系统模型进行了流场特性仿真分析，结果表明：初始气路系统结构内部易形成涡流现象，不利于垃圾颗粒的吸拾。基于此，本文设计了两套气路系统结构优化方案，并对该优化方案的流场特性进行了仿真分析。对比结果表明：方案二（带梯度过渡的吸尘口结构、增加扰流板并扩大出口的垃圾回收箱结构）能明显改善气路系统内部涡流现象，提升其吸拾性能。 |
| 作者： | 闫大同 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 顾寄南 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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