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泡沫沥青混合料搅拌设备的结构分析与优化
| 论文题名： | 泡沫沥青混合料搅拌设备的结构分析与优化 |
| 关键词： | 泡沫沥青混合料;离散单元法;搅拌设备;载荷谱;响应面优化;道路修复 |
| 摘要： | 泡沫沥青施工技术是实现道路大规模修复的主要手段。泡沫沥青混合料搅拌设备是与沥青发泡装置配套使用的、面向实验室应用的小型混合料搅拌机，目前尚未实现国产化。论文针对泡沫沥青混合料搅拌设备的结构设计与优化展开研究。 深入分析泡沫沥青混合料的拌和工艺，以拌和均匀性和拌和效率为设计目标，运用离散单元法解析混合料颗粒在拌和过程中的滑动、摩擦，及碰撞的运动规律和力学特性，通过EDEM软件分析泡沫沥青混合料的拌和行为，搅拌部件的料流排列形式，获取混合料的均匀度离散系数，分析泡沫沥青混合料搅拌设备在工况下的载荷谱。 （1）运用离散单元法为泡沫沥青混合料的拌和行为建立数学模型，获取工况载荷谱。为泡沫沥青混合料建立颗粒模型、颗粒形状模型、颗粒接触模型。综合分析混合料的均匀度离散系数和物料的运动矢量图，评价搅拌部件的料流排列方式。求解不同时刻下搅拌设备和物料之间的作用力。 （2）对泡沫沥青混合料搅拌设备进行结构优化。以搅拌部件等效应力和总变形量最小为优化目标，以搅拌部件的关键尺寸为设计变量，对搅拌部件进行结构优化。优化后得到搅拌轴的边长、搅拌臂的长度、直径、叶片厚度分别为36mm、58mm、23mm、11mm。以搅拌桶质量最轻和总变形量最小为优化目标，以搅拌桶关键尺寸为设计变量，优化后搅拌桶壁长、壁厚分别为163mm、6mm。 （3）对优化后的泡沫沥青混合料搅拌设备进行强度校核。假设轴承具有强刚性，以搅拌部件为研究对象，求解搅拌部件的等效应力和总变形量；假设搅拌部件具有强刚性，计算轴承的使用寿命，以两端的轴承端盖为约束，求解搅拌桶的等效应力和总变形量。结果表明，搅拌部件、搅拌桶、以及轴承的强度均满足了设计要求。 论文为泡沫沥青混合料搅拌设备的开发提供了理论依据。 |
| 作者： | 石头 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 程海鹰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 内蒙古工业大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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