混凝土喷射机出料管总成有限元分析

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发布时间：2021-09-19

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混凝土喷射机出料管总成有限元分析
刘爱军，傅彩明
(1．湖南科技大学机电工程学院，湖南湘潭411201；2．湖南工程学院机械系，湖南湘潭411101)
摘要：采用有限元分析软件分析混凝土喷射机出料管与出料管总成的固有频率，分别获得出料管、出料管总成
的前15阶固有频率。仿真结果表明：单纯出料管频率较高，频率范围在700Hz~3 550Hz之间．其变形较为严
重的部位是出料管端部．最大应力出现于螺栓处；而出料管总成与单纯出料管相比，其频率虽然有所下降，但
频率仍然比较高。通过修改模型连接方式，频率已大大降低，基本满足振动要求。由于出料管总成频率的改变．
从而使出料管总成具有了较好的自洁功能。
关键词：出料管总成；固有频率；有限元
中图分类号：U415．52 4 文献标识码：A
0 引言
出料管总成是混凝土喷射机的关键部件，它负责
将搅拌均匀的混凝土从转子直接输送至喷管，再通过
喷头喷射出去。因而它的顺畅直接关系到混凝土喷射
机的效率和质量。而混凝土喷射机在实际工作过程中
由于混凝土具有黏性很容易粘结在出料管上，从而造
成了出料管堵塞。为了减轻混凝土的粘结现象，对现
有结构采取了一系列防止堵塞的措施，如采用出料管
衬套和二次出料管衬套，当粘结混凝土过重时及时更
换出料管衬套；此外，还采用了钢筒来改变气流方向，
使混凝土难以粘结在管壁上。这一系列措施虽然较好
地解决了混凝土的粘结现象，但是其操作仍然比较繁
杂。因此，本文通过对出料管进行自由模态分析，了
解出料管总成的动态特性，从而改进出料管总成的结
构，使其具有良好的自洁功能。
1 实体模型的建立
1．1 出料管总成模型的建立
出料管总成是由出料管以及二次出料管组成，其
总成实体模型见图1。
图1 出料管总成实体模型
出料管主要由左端4个螺栓与机体固定，进料口
与机体固定，因此，简化后需在4个螺栓端面上施加
收稿日期{2007—05—09l修回日期：2007—09一lO
作者简介：刘爱军(1971一)，女．湖南新化人，工程师．硕士研究生。
4个固定约束，在进料口与机体固定面上施加固定约
束，总共5个固定约束。出料管总成约束的施加方式
同出料管约束施加方式一样。经检验，模型的转动惯
量满足其基本条件。
1．2 材料参数及有限元网格划分
出料管及其出料管总成的有限元分析中的材料为
Steel—ANSI C1020，其参数见表1。
表1 材料特性数据表
弹性模量(MPa) 199 928
泊松比 0．29
剪切模量(MPa) 77 492
密度(kg／m。) 7 850
热膨胀系数(℃-1) 0．000 O11 3
最大许用应力(MPa) 331
出料管总成的有限元网格划分模型见图2，在模
型中，出料管单元平均尺寸取10mm，细化的平均尺寸
取0．024mm，出料管总成单元平均尺寸取