管道自適應(yīng)兩相強(qiáng)制環(huán)流內(nèi)表面光整加工技術(shù)研究.pdf

1、本課題源于國家自然科學(xué)基金項目(50675149)，旨在研究液固兩相強(qiáng)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(qiáng)制環(huán)流，磨粒在液體的帶動下進(jìn)行光整加工。由于液固兩相強(qiáng)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(shè)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(jìn)，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(jìn)給裝置拖動強(qiáng)制環(huán)流發(fā)生器在管道中自由行進(jìn)，從而達(dá)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(fēng)管道等內(nèi)壁的質(zhì)量進(jìn)行改善的問題，提出一種具有一定自適應(yīng)性的管道內(nèi)表面光整加工裝置，該裝置主要由兩部分組成，即進(jìn)給部分和加工部分。利用螺旋驅(qū)動式自動進(jìn)給裝置實現(xiàn)進(jìn)給，通過氣固兩相強(qiáng)制環(huán)流光整頭進(jìn)行光整加工。其中，進(jìn)給部分具有一定的自適應(yīng)性，能夠在管道或非等徑孔中平穩(wěn)行走，進(jìn)給部件的移動速度和方向可以通過控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動

3、進(jìn)行控制;光整加工部分可在進(jìn)給部分的帶動下在管內(nèi)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(nèi)壁。
　　本文首先對氣固兩相強(qiáng)制環(huán)流中固體顆粒的運(yùn)動及受力情況進(jìn)行計算分析。確定了自動進(jìn)給部件的移動方式，并對螺旋驅(qū)動式自動進(jìn)給部件在管道中的拖動力進(jìn)行了計算分析，得到當(dāng)管道尺寸一定時，自動進(jìn)給部件彈簧預(yù)壓力與拖動力之間的關(guān)系。
　　利用SolidWorks和ADAMS進(jìn)行聯(lián)合仿真，通過改變參數(shù)的設(shè)置得到

4、不同預(yù)壓力和不同負(fù)載情況下各運(yùn)動特性之間的相互關(guān)系。仿真得到，當(dāng)單個驅(qū)動和支撐彈簧的預(yù)壓力分別為250N和90N時，此時牽引力最大可達(dá)140N，并且所需的電機(jī)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(yùn)動情況進(jìn)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(yùn)動情況分析，得到流場速度分布、湍流結(jié)構(gòu)、壓強(qiáng)分布的情況以及不同參數(shù)對氣流運(yùn)動的影響情況。并對單個磨粒的運(yùn)動軌跡進(jìn)行分析，由于受到復(fù)