基于SolidWorks的齿啮式快开门啮齿干涉检查及强度评定_孔凡富_魏化中_刘

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1、化学工程与装备2014年第8期24ChemicalEngineering&Equipment2014年8月基于SolidWorks的齿啮式快开门啮齿干涉检查及强度评定孔凡富，魏化中，刘关四（武汉工程大学机电工程学院，湖北武汉430074）摘要：为了研究齿啮式快开门压力容器在开门过程中的干涉分布规律，提高开门效率.本文运用SolidWorks软件建立大直径齿啮式开门装置的实体模型，模拟齿啮式快开门启闭过程，并对此过程中存在的干涉进行检查分析.分析结果表明，开门装置在不同角度各个干涉位置和干涉体积的不同情况，最大干涉

2、部位分别是在离地面最近和最远的位置.此外，本文以打磨的方式对不同的干涉进行了修正优化，并对干涉优化后的卡箍模型进行了强度评定，从而提高了设备的可靠性，缩短了设计周期.关键词：齿啮式快开门；SolidWorks；干涉检查；齿啮修正；强度评定引言齿啮式快开结构主要是由上法兰、下法兰和卡箍组成，齿啮式快开门压力容器在化工、航天航空、医疗、食品、本文以带有标准椭圆封头的齿啮式快开装置的基本结构为建材、纺织等诸多工业领域中广泛的应用，如医院和实验室研究对象，如图1所示，该结构可用于中、低压的场合.筒的大型消毒罐、建材工业中

3、的防腐罐、化工工业中的硫化罐、体和封头所选用的材料为Q345R，齿啮式卡箍所选用的材料纺织工业中的蒸煮罐、染色机等[1].目前大多数快开门压力为16MnIII，在设计温度下材料的许用应力分别为181MPa、容器工作压力一般在0.8-6.4MPa之间，工作温度在200℃174MPa.模型的总体设计以常规设计法测为准.附近，均属于中、低压压力容器.齿啮式快开装置具有操作方便、启闭灵活、承压能力强等优点.其基本工作原理为：在齿啮式快开装置的上法兰和卡箍的圆周方向加工出均布的齿，通过旋转顶盖法兰，来实现顶端法兰齿与卡箍齿

4、之间的啮合与错开，从而实现快速开关门的目的.然而，国内暂时没有专门的齿啮式快开机构的设计规范，因此只能参照类似结构的设计标准或国外的标准，如日本的标准JISB4732-1993《压力容器快速开关盖装置》等标准来分析设计计算[2].为了研究齿啮式快开机构的干涉特性和应力分布规律，本文运用SolidWorks建立快开门的三维实体模型，对现有图1齿啮式卡箍快开结构图的齿啮式卡箍和封头端部在开盖过程中进行干涉检查，并对Fig.1Tooth-lockedandClampquick-openingdevice干涉部位打磨修正

5、，并对干涉优化后的模型用有进行了强度注：1—封头;2—封头法兰;3—筒体法兰;4—卡箍评定，从而提高快开门使用的安全性.1齿啮式快开门的建模1.2零部件的三维建模及装配模型1.1快开装置模型的结构孔凡富：基于SolidWorks的齿啮式快开门啮齿干涉检查及强度评定25（a）封头端部（b）筒体端部（c）开盖机构（d）卡箍图2部分零部件模型Fig.2Somecomponentmodels根据此齿啮式快开门压力容器的结构特点，运用solidworks软件建立齿啮式快开门压力容器的零部件三维实体模型，本文中齿啮式快开门压

6、力容器的零部件包括：封头、筒体、卡箍、唇型密封圈、封头端部法兰、筒体端部法兰、鞍座、开盖机构、安全联锁装置等.其中主要的零部件模型如图2所示.在solidworks中建模时忽略了对齿啮式快开装置的结构与运动影响较小的零部件.模拟实际装配过程，将建好的三维零部件组装成齿啮式快开门压力容器如图3所示.图3齿啮式快开门压力容器模型Fig.3Toothlockedquickopeningpressurevesselmodel26孔凡富：基于SolidWorks的齿啮式快开门啮齿干涉检查及强度评定2齿啮的干涉检查G4直至G

7、18.本文选用水平开启方案，在用SW模拟开盖过程2.1齿啮标号中忽略了零部件自重影响，由于上半部分与下半部分的干涉在solidworks（SW）中干涉检查功能就是在虚拟装配情况相同，所以本文针对对F1-F19和G1-G18这些啮齿进行环境下检查装配体中任意两个零部件是否存在交运算空间.干涉检查.如果存在干涉，相关的干涉体积会在模型区域中被高亮显2.2干涉范围示.本文中水平开启角度为0到90度，利用SW旋转马达设根据所建的齿啮式快开门压力容器装配体模型，模拟其置旋转角度和干涉检查功能对开盖过程进行干涉检查，每旋开盖

8、过程.封头端部和卡箍分别具有36个齿啮，对其进行标转1度进行一次干涉检查，干涉结果如表1所示.由表1可号，规定时钟9点方向为封头1号齿啮，记为F1,按顺时针知：在开启到临界位置2°和11°附近时，存在干涉较多.方向依次记为F2、F3、F4至到F36.由于在模拟开盖过程中故在2°至11°附近对开盖过程进行干涉检查，最终得出干卡箍啮齿和封头啮齿相互交错，故标记F1和F2之间的