空气动力学理论在分切机清废机构设计中的应用

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  2005年12月中国制造业信息化第34卷第12期空气动力学理论在分切机清废机构设计中的应用王小翠,李福援,赵美宁( 西安工业学院机电工程系,陕西西安710032)摘要:依据空气动力学原理,提出利用高风压风机吹动分切机风道内的空气,使腔内形成负压,吸走废料边。经过计算,确定了吹风管的形状和结构尺寸。通过对分切机中清废机构的重新设计,使废迫料排出顺畅、快捷.满足了机器性能要求。关键词:清废机构;空气动力学理论;负压中图分类号:Ⅱ2文献标识码:A文章编号:1672一1616( 2005) 120064一02在分切机上我们经常会遇到料边切除后需要将切下的废料边清理掉的问题,由于机器的速度比较高,若清理不及时就会堆积大量废料,影响机器正常运行,不能生产出合格的产品。根据空气在亚音速、音速和超音速3种状态下的不同动态性质,通过理论分析,认为可以没计一套吸废边机构。1方案分析现就适用于高速分切机的清废部分进行设计分析。在分切机上,清废部分是其中的一个重要部分。过去我们通常采用2种办法解决:一种是用离心风机吹风把料边吹走;另一种是采用机械式缠绕法把料边缠成一体,但效果都不理想。随着技术的进步,现在机器的速度提高了(达400m /Ⅱi n),用离心风机吹边,增大风力就会将料边贴到管壁上彳:能将料边顺畅吹走;用机械式缠绕法又不能同步跟踪主机线速度,无法实现同步缠绕。因此,为了保证需清除的料边顺畅排出,尝试采用高风压风机吹动风道内空气,使腔内形成负压,吸走废料边。2结构设计鉴于以上需要,我们尝试着运用空气动力学理论的知识对吸边清废系统进行了分析设计。首先,选择风道内流动空气为研究对象,我们认为空气在风道中是定常一元可压缩等熵流动,满足:口口。A=C式中:p为空气密度;” 为空气流速;A为风道断面面积;C为常数。取对数得In( P A) =L“ P+【.n口十Lrl A二c微分得:d户/P十d口/u+dA/A=O再引用一元流动伯努利方程式[1]w +I d户/P+口2/2+I,d5=c(1)rr忽略气体的质量力,则力的势函数w =0,等熵气流不计摩擦,r则I问s=o,于是:l dp和+u2/2=cJ微分,得:d口/” =一dp/p(2)式(1)、(2)对气体一元流动适用,再继续引入音速和马赫数概念,考虑气体的可压缩性,由式(2)得:w a口=一ap,apdp,p=一nzdp,p其中dp/p二。 du/Ⅱ2=口2/d2 d口/口=^彳2 du/可( 3)式中M =” 如为风速与声速之比,即马赫数。凶此当M l 时,dP/P{曲几:;M l 时,dP/PI如向I由式( 1) 得dA/A=一( 却却+曲向) 代入式( 3) 得dA厂^=^口2du/口一du/u=( M 21) d口/。u(4)由式( 4) 可得出如下结论⋯ :a.业音速流动,M l 时。若曲O ( 如O ) ,则dA0,意即在亚音速状态流动时,沿收缩型风道做加速运动,压力逐渐下降,其通流截面是逐渐缩小的,简单地说,亚音速时渐缩管是增速的。b.音速流动,M =1时。即口=n=334.1m /s则d口=O ,dA=0,如=o,意即在音速状态流动,速度、面积、压力保持不变。c.超音速流动,M l 时。如果如0( 如O ) ,则dAO ,意即在超音速流动时,沿流线加速运动。压力逐渐下降,其通流截面逐渐扩大,简单地说,超音速时渐扩管是增速的。由以上分析,要想完成气流从亚音速向超音速的转变,单纯用收缩管或惭扩管都是不可能的,收缩管只能使风速最大达到音速,想超过这个界限,必须在音速断面之后改变管道形状,变成渐扩管,才能达到超音速,并且管道阻力也降低了。根据这种原理,设计出下列结构,如图1所示,1为渐缩管,风机吹风至喉部2,使风速达到音速331.4m /S,此时后端有一个渐扩管3,使得风速进一步提高到超音速,压力进一步降低,管道阻力也有显著降低。收稿日期:2005一0630作者简介:王小翠( 1970) ,女,陕西大荔人,西安工业学院讲师,长期从事机械设计及加工1艺方面的教学和研究工作。64 万方数据 一~肚~~㈣一一~~一 万方数据 空气动力学理论在分切机清废机构设计中的应用空气动力学理论在分切机清废机构设计中的应用作者:王小翠, 李福援, 赵美宁, WANG Xiao-cui, LI Fu-yuan, ZHAO Mei-ning作者单位:西安工业学院,机电工程系,陕西,西安,710032刊名:中国制造业信息化英文刊名:MANUFACTURING INFORMATION ENGINEERING OF CHINA年,卷(期):2005,34(12)被引用次数: 参考文献(2条)参考文献(2条)1次 1.张也影 流体力学 19992.钱翼稷 空气动力学 2004 本文读者也读过(10条)本文读者也读过(10条)1. 杨行.晁永飞.YANG Hang.CHAO Yong-fei 主通风机风道的改造[期刊论文]-煤炭技术2009,28(10)2. 华培学.宁自强.刘新社.蔡伟超 Espero-M型络筒机游动吹吸风装置的改造[期刊论文]-棉纺织技术2009,37(2)3. 黄金忠 Autoconer238型络筒机负压控制系统节能改造[期刊论文]-棉纺织技术2010,38(2)4. 林颖.梁彬.Lin Ying.Liang Bin 对空气动力学发展的研究[期刊论文]-价值工程2010,29(36)5. 杨志清 采用不同的方式更新改造络筒机[期刊论文]-纺织导报2008(5)6. 游锦璋.陈金静.靳向煜.吴海波 下吸风道流场的改造对纤网性能的影响[会议论文]-20077. 王焕杰.王银燕 相继增压柴油机排气管道设计及流场模拟[会议论文]-20078. 刘乐 均匀送风道的设计与节能[会议论文]-20089. 姜丹华.靳向煜.吴海波.JIANG Dan-hua.JIN Xiang-yun.WU Hai-bo 纺粘负压牵伸抽吸风道改造对非织造布性能的影响[期刊论文]-非织造布2007,15(2)10. 林建生.夏淑敏.张宝欢.宋如钢.张殿昌 用于高速汽油机的一种新型燃烧室(Ⅰ)[期刊论文]-燃烧科学与技术2003,9(6) 引证文献(1条)引证文献(1条)1.毕艳霞.周继烈 分切机废边清理机构的创新性设计[期刊论文]-机电工程 2008(1) 引用本文格式:王小翠.李福援.赵美宁Xiao-cui.LI Fu-yuan.ZHAO Mei-ning 空气动力学理论在分切机清废机构设计中的应用[期刊论文]-中国制造业信息化 2005(12)

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