【正文】 ）解得： （421）因?yàn)椴豢赡艽笥?，所以上式根號(hào)前取負(fù)號(hào)。將代入式（421）得： （422）將代入式（421）得： （423）由以上計(jì)算式可知，若已知，則可求的最終速度。表41不同物料在不同材質(zhì)管道中的阻力系數(shù)管材鋼、銅鋼、銅鋼鋼玻璃鋼銅銅黃銅金屬軟管物料煤粒小麥鋼珠石英硅酸鋁砂玻璃珠鐵鎳粒石英碳化硅玻璃珠粒徑/mm3~51~~~~~~~~~~~~ 由表41知=~（輸送濃度比較大時(shí)取較大值）。管徑D設(shè)計(jì)為100mm。 小麥密度取750kg/m3,。 由公式（233） 知懸浮速度 =。 由表22知?dú)饬魉俣?（~），取，則m/s。 將以上數(shù)據(jù)代入（421）得傾斜管中的最終速度 （424） 水平管中，得m/s 垂直管中，得m/s水平管中達(dá)到最終速度時(shí)的距離：由公式（415）其中將各因素值及代入，得鉛垂管中達(dá)到最大速度時(shí)的距離：由公式（418）其中、 、 將各因素及代入，得m。 本章在上一章的基礎(chǔ)上以管道內(nèi)微元段為模型計(jì)算出了牛頓區(qū)微元段的運(yùn)動(dòng)速度與運(yùn)動(dòng)距離之間的關(guān)系方程，從而給出特殊情況下（水平管和傾斜管）的運(yùn)動(dòng)關(guān)系式。在物料達(dá)到最大速度時(shí)，代入運(yùn)動(dòng)微分方程中得出了輸料管中的最終速度比，在確定輸送氣流速度的前提下，即可快速計(jì)算出物料所能達(dá)到的最大速度。最后通過(guò)代入一些大致參數(shù)，大致約算了輸送小麥時(shí)所能達(dá)到的最大速度以及達(dá)到最大速度時(shí)的運(yùn)動(dòng)距離。第5章 物料速度對(duì)破碎率的影響由公式（237） 破碎率由公式（236）知 （~）由公式（422）知水平管中的最終速度比即則破碎 （51）由公式（235）知垂直管中 （52） 由公式（423）知鉛垂管中的最終速度比 （53）即： （54）則破碎率 （55） 本章主要在總結(jié)前幾章的基礎(chǔ)上，給出了氣力輸送過(guò)程中輸送管道內(nèi)破碎率的計(jì)算公式。使以后的氣力輸送在確定的條件下選擇合適參數(shù)后即可計(jì)算出大致糧食破碎率，從而可以通過(guò)調(diào)節(jié)輸送氣流速度以及管徑等因素來(lái)將破碎率控制在一定范圍內(nèi)。為以后的氣力輸送機(jī)械的設(shè)計(jì)提供了了一種重要依據(jù)。第6章 輸送管連接關(guān)節(jié)的設(shè)計(jì)與受力分析氣力輸送管道的連接關(guān)節(jié)是整個(gè)管道中最薄弱的環(huán)節(jié)，且連接關(guān)節(jié)處最容易發(fā)生物料的堵塞破碎，因此管道的材料、管徑大小、管壁厚度等因素是關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)過(guò)程中必須考慮的問(wèn)題。 工程上常見的輸送管連接關(guān)節(jié)一般有三種形式：：通常用于直徑較小的輸送管，常見的有卡套式管接頭、焊接式管接頭和擴(kuò)口式管接頭等。這種管接頭式連接一般需在管材上制作螺紋，再通過(guò)特制接頭體進(jìn)行裝配連接。這種方式對(duì)螺紋、接頭體等精度要求高，并且裝配工藝復(fù)雜，成本較高，裝配過(guò)程中易損傷管材。：直接焊接一般要求在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，通常需進(jìn)行試裝、焊接、清除焊渣以及酸洗等眾多復(fù)雜工序，并且焊接后無(wú)法拆卸。同時(shí)焊接質(zhì)量不易檢查。：法蘭連接是目前工作較為可靠、拆裝比較方便的的連接方法，但是通常需要在管道端口鑄出或焊出法蘭，且需要的緊固件較多精度要求高，成本較高。 ，圖61 法蘭連接關(guān)節(jié)示意圖 本次設(shè)計(jì)目的是提供一種密封性好、拆裝方便快捷、連接穩(wěn)定可靠的連接關(guān)節(jié)。同時(shí)由于泵車的伸縮與折疊等性能要求，泵車臂節(jié)必須有一定的擺動(dòng)自由度，而傳統(tǒng)的關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)則無(wú)法滿足這一性能要求。因此本次設(shè)計(jì)采用一種新型球鉸接頭，見圖62。圖62 臂架關(guān)節(jié)球鉸接頭1左球瓦 2密封圈 3左補(bǔ)瓦 4右球瓦 5連接螺栓（8個(gè)） 6彈簧墊圈 7螺母 8密封瓦由上圖可知，該球鉸接頭由左右兩個(gè)球瓦組成，其中為了便于裝配，將左球瓦拆分成兩部分，左球瓦的兩部分通過(guò)八個(gè)螺栓加以密封圈連接在一起。左右球瓦之間襯以密封襯瓦，不僅可以起到密封作用，同時(shí)配合潤(rùn)滑油又起到潤(rùn)滑作用。這樣，在左半部分球瓦固定不動(dòng)的前提下，右半部分球瓦不僅可以360度轉(zhuǎn)動(dòng)，而且可以上下左右俯仰搖擺各24度。這樣便可以滿足臂節(jié)的靈活度要求。管壁厚度有一定要求。管壁太薄，會(huì)導(dǎo)致抗摩擦和抗沖擊能力降低，影響關(guān)節(jié)的壽命。管壁太厚，又會(huì)使臂架的重量增大，影響臂架使用性能。本次在優(yōu)化分析后將管壁及關(guān)節(jié)處厚度定為5mm。關(guān)節(jié)兩球瓦材料采用鑄鐵，球瓦內(nèi)側(cè)襯一層耐磨且彈性好的非金屬材料。密封瓦的材料同樣要求耐磨，可以注入潤(rùn)滑油減小摩擦，同時(shí)提高密封性能。左端與管道的連接通過(guò)翻出的耳采用螺栓連接，并用墊片密封。右端如仍采用與左端相同的連接方法則關(guān)節(jié)將無(wú)法裝配，因此改為螺紋連接。整個(gè)關(guān)節(jié)三維裝配圖如下所示[15]~[16]：圖63 關(guān)節(jié)三維視圖本節(jié)主要對(duì)關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)的受力進(jìn)行分析，關(guān)節(jié)的三維結(jié)構(gòu)如圖63所示。采用有限元分析方法對(duì)關(guān)節(jié)的受力進(jìn)行了分析，分析采用的思路：首先進(jìn)行三維建?！獙?dǎo)入有限元分析軟件——對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理——?jiǎng)澐志W(wǎng)格——對(duì)結(jié)構(gòu)賦屬性——有限元計(jì)算。本文為了分析關(guān)節(jié)的受力，由于臂架在輸送糧食的過(guò)程中，假定糧食均勻作用在關(guān)節(jié)上，對(duì)關(guān)節(jié)那表面沖擊力，造成關(guān)節(jié)處的連接面發(fā)生變形，關(guān)節(jié)的右半球在工作過(guò)程中所受物料德沖擊和摩擦及產(chǎn)生的變形最大，所以只分析該部分的受力變形也是比較合理的。為了設(shè)計(jì)的需要，本文特對(duì)關(guān)節(jié)半球內(nèi)表面的受力進(jìn)行了分析。其劃分的單元網(wǎng)格如圖64所示。圖64關(guān)節(jié)半球的網(wǎng)格圖受力的分析過(guò)程如下所述：綜合考慮關(guān)節(jié)的使用性能及使用壽命，在驗(yàn)證關(guān)節(jié)性能時(shí)應(yīng)在關(guān)節(jié)最大沖擊的基礎(chǔ)上加以一定擴(kuò)大，也就是機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中廠說(shuō)的乘以一定安全系數(shù)，以最大限度保證其使用壽命。有第五章分析知，小麥顆粒在管道中能夠達(dá)到的最大速度大約為3~4m/s，此處假設(shè)關(guān)節(jié)受到物料以10m/s的速度沖擊（若此速度下關(guān)節(jié)性能滿足，則一般情況下更能滿足）。管壁在受到?jīng)_擊時(shí)，假設(shè)一層小麥均勻作用到關(guān)節(jié)壁面上，現(xiàn)計(jì)算在關(guān)節(jié)處產(chǎn)生的壓強(qiáng)： 條件：小麥在關(guān)節(jié)表面平鋪厚度為2mm，作用面積S,小麥密度750/m3，在關(guān)節(jié)處的速度為10m/s,作用力大小F,作用時(shí)間為1s。并且假設(shè)小麥撞擊到關(guān)節(jié)壁面上后全部停止。由動(dòng)量守恒知：壓強(qiáng)。分析的結(jié)果如圖65所示。（a）(b)圖65 關(guān)節(jié)半球在受到糧食沖擊時(shí)的應(yīng)力分布圖 由有限元分析結(jié)果圖65所示，泵車輸送管在輸送糧食時(shí)，關(guān)節(jié)與臂管連接處的應(yīng)力最大，同時(shí)產(chǎn)生的變形也越大，因此是整個(gè)關(guān)節(jié)中作為危險(xiǎn)的區(qū)域，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中應(yīng)特別注意。在此處可以選用耐磨性及力學(xué)性能較好的材料。或者改善其外形，加以一定過(guò)度角度設(shè)計(jì)，以增強(qiáng)其性能。 本章小結(jié) 本章在比較了各種連接關(guān)節(jié)優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，充分考慮本次設(shè)計(jì)的應(yīng)用條件，設(shè)計(jì)出了一種在糧機(jī)泵車臂架上應(yīng)用比較方便靈活的管道連接關(guān)節(jié)，不僅可以保證管道間的快速高效連接，而且可以實(shí)現(xiàn)下節(jié)管道的擺動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。并且在設(shè)定極限工作條件的基礎(chǔ)上應(yīng)用Patran有限元分析軟件多關(guān)節(jié)進(jìn)行受力分析，找出了工作過(guò)程中關(guān)節(jié)應(yīng)力應(yīng)變最大的部位，為以后的設(shè)計(jì)提供了指導(dǎo)。但不可否認(rèn)，該關(guān)機(jī)的設(shè)計(jì)仍存在欠缺，例如左半球補(bǔ)瓦所設(shè)置的用于固定密封瓦的環(huán)形槽，在實(shí)際加工時(shí)可能會(huì)存在一定困難，這也是以后設(shè)計(jì)所必須優(yōu)化改進(jìn)的部分。第七章 總結(jié)與展望本文詳細(xì)論述了糧食輸送機(jī)械的發(fā)展歷史以及目前的發(fā)展?fàn)顩r。并通過(guò)國(guó)內(nèi)外糧食輸送機(jī)械的對(duì)比之處我國(guó)現(xiàn)有技術(shù)的不足。綜合比較了傳統(tǒng)輸送機(jī)械與現(xiàn)有氣力輸送機(jī)械以及固定術(shù)輸送機(jī)械和移動(dòng)式輸送機(jī)械的優(yōu)缺點(diǎn)，從而引出對(duì)吸糧機(jī)、泵車等移動(dòng)式氣力輸送裝置的論述。多功能移動(dòng)式氣力輸送設(shè)備在滿足傳統(tǒng)輸送機(jī)械的條件下又提出許多特有技術(shù)要求，本文不僅對(duì)糧機(jī)泵車的性能材料等要群做了詳細(xì)論述，有針對(duì)氣力輸送裝置中各項(xiàng)參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算做了總結(jié)引申。對(duì)各項(xiàng)參數(shù)的計(jì)算以破碎率的影響因素為背景，主要分析物料速度與破碎率之間的關(guān)系。綜合討論了懸浮速度、氣流速度、物料速度、物料形狀等一系列因素對(duì)破碎率的影響。在綜合考慮個(gè)因素對(duì)物料速度的直接影響以及對(duì)破碎率的間接影響后，給出氣力輸送管道中破碎率的計(jì)算公式。為以后氣力輸送裝置的設(shè)計(jì)制造提供了參數(shù)選擇依據(jù)。本文還對(duì)所設(shè)計(jì)的新型臂架泵車輸送管道連接關(guān)節(jié)做出了詳細(xì)介紹。該關(guān)節(jié)不僅滿足快速裝卸、穩(wěn)定可靠等基本性能，而且還在考慮泵車臂架伸縮性能后滿足下節(jié)連接臂的旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)要求。最后在詳細(xì)介紹了臂架關(guān)節(jié)各部分結(jié)構(gòu)及作用后，運(yùn)用Patran有限元分析軟件對(duì)所設(shè)計(jì)的輸送管連接關(guān)節(jié)進(jìn)行受力分析。進(jìn)一步對(duì)關(guān)節(jié)進(jìn)行了校驗(yàn)。氣力輸送模型的研究與分析將是近幾年所必須應(yīng)用與分析的熱門話題。且具有很高的深入研究?jī)r(jià)值。若能在考慮各因素之間的相互關(guān)聯(lián)，更深入的分析所有因素對(duì)破碎率的影響大小，給出各因素對(duì)破碎率的影響關(guān)系式并擬合出它們對(duì)破碎率的關(guān)系曲線，將對(duì)以后氣力輸送裝置的設(shè)計(jì)及參數(shù)選擇具有重大指導(dǎo)意義。若能在給定的輸送條件下通過(guò)優(yōu)化模擬出最優(yōu)化的關(guān)節(jié)材料及管徑，針對(duì)于特定條件時(shí)將具有極大意義。另外由于本次設(shè)計(jì)時(shí)間有限且作者本人能力有限，本次設(shè)計(jì)存在許多不足。若有機(jī)會(huì)，作者將做更深入研究。致謝 本論文是在導(dǎo)師王老師的悉心指導(dǎo)下完成的，從論文的選題、主要側(cè)重內(nèi)容、論文結(jié)構(gòu)，甚至語(yǔ)言的斟酌表達(dá)，無(wú)不傾注了導(dǎo)師的心血和智慧。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，老師教給作者的不僅是課題中問(wèn)題的解決方法，還有同一類問(wèn)題甚至是生活中遇到同類問(wèn)題時(shí)的思路與解決路徑。導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和一絲不茍的工作作風(fēng)給作者極大的影響，必將使作者受益終身。最后，還要感謝所有在生活中一直關(guān)心、支持作者的人們，特別是呂克歌同學(xué)和李永耀同學(xué)，對(duì)于課程設(shè)計(jì)所需的軟件的安裝和軟件學(xué)習(xí)技巧方面，給予作者極大地幫助。另外還有機(jī)制F0805班的全體老師和同學(xué)、作者的家人。正是您的關(guān)心和支持，使作者能順利地完成本科生學(xué)業(yè)。 再次致以最崇高的謝意！參考文獻(xiàn)[1]張榮善 散料輸送與存儲(chǔ) ，北京：化學(xué)工業(yè)出版社 1996[2]馬丙春、謝立成 輪式多功能吸糧機(jī)與應(yīng)用 ，糧食與飼料工業(yè)2008年第六期[3]蔣迪清、唐偉強(qiáng) 食品通用機(jī)械與設(shè)備 , 廣州：華南理工出版社2002[4]霍紹平 混凝土泵車臂架系列的形成與發(fā)展趨勢(shì)，技術(shù)與產(chǎn)品2009年第四期[5]G. Cazzulani, C. Ghielmetti, H. Giberti, F. Resta, F. Ripamonti,A test rig and numerical model for investigating truck mounted concrete pumps,Automation in Construction 20 (2011) 1133– 1142[6]Roya Soltani, Seyed Jafar Sadjadi,Scheduling trucks in crossdocking systems: A robust metaheuristics approach,Transportation Research Part E 46 (2010) 650–666[7]李活、陳曉娟 進(jìn)口混凝土泵車臂架斷裂部位特征分析與修復(fù)， 建筑機(jī)械技術(shù)與管理 2006年第十九期[8]朱秀萍、李勇 氣力輸送中彎管磨損原因及預(yù)防措施 [9]李永祥 氣力輸送彎管的磨損及磨損機(jī)理研究[J]，河南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) 2005,36（1）：60[10]楊磊 關(guān)于氣力輸送管內(nèi)氣固兩相流運(yùn)動(dòng)的模型化分析 ，糧食加工 2010年第35卷第4期[11]高天寶，氣力輸送過(guò)程中的糧食顆粒破碎問(wèn)題 2006年第16期[12]楊倫、謝一華 氣力輸送工程 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 2006[13]張鵬 氣力輸送模型分析 合肥工業(yè)大學(xué)碩士研究生畢業(yè)論文[14]王昆、何小柏、汪信遠(yuǎn) 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 北京：高等教育出版社2008[15]詹友剛 Pro/ 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 2006[16]唐清善 Pro/ENGINEER 北京：電子工業(yè)出版社 2006 57