螺旋型機械加工部件對空氣阻力特性的影響分析

桑志軍

威海職業(yè)學(xué)院，山東　威海　264200

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螺旋型機械加工部件對空氣阻力特性的影響分析

桑志軍

威海職業(yè)學(xué)院，山東威海264200

優(yōu)化計算螺旋型機械加工部件與空氣阻力之前的關(guān)系可以提高零件加工的精確度，因此本文通過建立新的螺旋型機械加工部件對空氣阻力特性的分析方法，計算機械加工部件結(jié)構(gòu)與空氣阻力之前的關(guān)系，進(jìn)而為優(yōu)化機械加工部件結(jié)構(gòu)提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

螺旋型機械；加工部件；特性；空氣阻力

在螺旋型機械部件加工中主要是利用機械加工的方法對毛坯部件進(jìn)行調(diào)整，通過不斷地調(diào)整提高螺旋型零件的精度，但是在機械加工中空氣阻力會對螺旋型部件的加工構(gòu)成一定的影響，如果不能合理的處理加工部件與空氣阻力之間的關(guān)系，就會影響螺旋型部件加工的精確，進(jìn)而為部件的使用埋下巨大的安全隱患。因此本文通過對螺旋型機械加工部件時所產(chǎn)生的空氣阻力進(jìn)行分析，以此提出優(yōu)化螺旋型加工部件的工藝，進(jìn)而提高螺旋型部件的結(jié)構(gòu)參數(shù)。

一、螺旋型機械加工部件空氣阻力特性的分析優(yōu)化方法

螺旋型機械加工部件空氣阻力特性主要是針對螺旋型部件加工時與空氣之間的摩擦造成的，因此本文對于螺旋型機械加工部門的空氣阻力的計算主要是對螺旋紋與空氣摩擦所產(chǎn)生的阻力為計算對象。為形象分析螺旋型部件加工空氣阻力特性，本文選擇矩形形狀的螺紋部件，該螺旋部件的半徑為r，螺距為h，a為去螺紋的升角，θ為摩擦角，F(xiàn)X則為螺桿和螺母的螺紋之間所產(chǎn)生摩擦的靜摩擦系數(shù)，因此就會得出：

在螺旋型加工部件進(jìn)行加工的過程中，由于受到空氣的反作用力，會導(dǎo)致螺旋型部件加工的速度受到影響，進(jìn)而增加部件加工的摩擦力，此時利用庫倫摩擦定律計算可知，極限情況下會有：

ΔFx=fΔFn=ΔFntanθ

由于螺旋型機械加工部件在臨界的均衡狀態(tài)，因此假設(shè)M h為其部件的驅(qū)動極限力偶距，那么該部件的工作表面就會由空氣阻力f2，其能夠和空氣反作用力F n進(jìn)行相互作用從而達(dá)到平衡，同時也能后讓驅(qū)動力偶M h同主失M2是之間變成互相平衡。因此利用均衡方程是可以得出螺旋空間力系內(nèi)的相關(guān)結(jié)論。

二、基于雷諾數(shù)的空氣阻力模型計算分析

基于螺旋型部件加工中空氣阻力特性的計算分析，將控制流動看作是常規(guī)流動的，由于空氣不屬于可壓縮的氣體，因此氣體的物性是常數(shù)，因此得到動量守恒方程：

為了檢驗上述方法的有效性，本文采取傳統(tǒng)方法與雷諾數(shù)模型的方法對空氣阻力進(jìn)行分析，以此得到相應(yīng)的空氣阻力誤差情況。通過運用上述兩種方法得到以下數(shù)據(jù)(見表1)，通過對圖1的分析可以得到在不同條件環(huán)境下，螺旋型部件加工的空氣阻力誤差都要小于2.5%，采取此種方法要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的加工方法，而且隨著干擾環(huán)境的變化，此種方式的優(yōu)越性就會更加突顯出來。為了準(zhǔn)確分析螺旋型部件空氣阻力的干擾情況，本文研究選擇ANSYS軟件進(jìn)行模擬分析，分別將螺旋部件的內(nèi)徑、厚度以及螺距三個因素納入到分析軟件中，得到相應(yīng)的部件空氣阻力的影響情況。基于篇幅限制，本文簡單列出螺旋部件厚度對空氣阻力的影響(見圖1)。由此可見在螺旋型部件加工的過程中空氣阻力隨著螺旋內(nèi)徑以及螺距的增加而增加，與此同時隨著螺旋部件厚度的降低而不斷地減少，這也一定體現(xiàn)了空氣摩擦原理。

表1　兩種方法獲取空氣阻力誤差

圖1　螺旋型機械加工部件厚度對空氣阻力的影響

三、螺旋型部件加工空氣阻力特性分析的結(jié)論

通過上述論述，采取螺旋型機械加工部件空氣阻力誤差要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的機械加工方法，這主要是因為：螺旋型機械加工部件的減阻桿能夠起到減阻的效果。通過雷諾數(shù)的計算可以得到尺寸合適的減阻桿比例，進(jìn)而保證螺旋部件以最小的阻力進(jìn)行加工。當(dāng)然如果減阻桿的尺寸不合理的時候就會增加空氣阻力，進(jìn)而影響部件的加工密度；將導(dǎo)流板與減阻桿一起安裝到螺旋旋風(fēng)分離器中以此降低空氣阻力的產(chǎn)生。實踐表明通過此種方法可以是螺旋機械加工部件的流場結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，進(jìn)而降低渦流而產(chǎn)生的損耗，進(jìn)一步減低阻力的產(chǎn)生。

總之基于雷諾數(shù)的螺旋型機械加工部件空氣阻力的分析能夠?qū)β菪筒考募庸た諝庾枇M(jìn)行準(zhǔn)確的分析，尤其是準(zhǔn)確的為螺旋型部件的加工提供了相關(guān)的結(jié)構(gòu)參數(shù)，因此我們只具體的螺旋型機械加工部件時需要合理的調(diào)整部件的內(nèi)徑、螺距以及厚度等，以此提高部件加工的精確度，實現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。

[1]海淑萍.螺旋型機械加工部件對空氣阻力特性的影響分析.科技通報，2013(12).

[2]余南輝，李詩龍，宋良浩.基于ANSYS的螺旋榨油機榨籠的應(yīng)力分析 [J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014(6).

[3]黃洪根.螺旋型機械加工部件對空氣阻力特性的影響探討 [J].數(shù)字化用戶，2013(29).

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