基于Solidworks軟件的太陽(yáng)能炒酸奶機(jī)箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

[摘要]本文針對(duì)一種牧區(qū)用太陽(yáng)能炒酸奶機(jī)，設(shè)計(jì)了其主要箱體結(jié)構(gòu)，并采用Solidworks軟件對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了力學(xué)分析，求得變形分布和應(yīng)力場(chǎng)，為該設(shè)備的加工生產(chǎn)、工藝制定提供了一定參考和理論依據(jù)。

[關(guān)鍵詞]太陽(yáng)能;炒酸奶機(jī);箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);Solidworks軟件

中圖分類號(hào)：TH132.46

又獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.20181225

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人民生活水平不斷提高，針對(duì)邊遠(yuǎn)地區(qū)的消費(fèi)產(chǎn)品日新月異。本文在全面脫貧提高生活質(zhì)量的大背景下，開(kāi)發(fā)了一種牧區(qū)用太陽(yáng)能炒酸奶機(jī)，本產(chǎn)品針對(duì)甘肅省威武市天祝縣牧區(qū)特有的酸奶產(chǎn)業(yè)開(kāi)展研究，通過(guò)新的設(shè)計(jì)產(chǎn)品，帶動(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的升級(jí)，提高其經(jīng)濟(jì)性，降低成本，推進(jìn)扶貧工作的開(kāi)展，使藏區(qū)牧民群眾早日脫貧致富。

1 機(jī)體主結(jié)構(gòu)箱體分析

該太陽(yáng)能炒酸奶機(jī)主結(jié)構(gòu)為立式箱體結(jié)構(gòu)，主要由鋼骨架和圍護(hù)板構(gòu)成，其操作側(cè)視圖見(jiàn)圖1，受光照側(cè)視圖見(jiàn)圖2。該箱體承載受力共有3個(gè)來(lái)源：一是箱體頂面承載兩個(gè)酸奶托盤(pán)，在使用過(guò)程中，操作人員要在托盤(pán)上進(jìn)行攪拌操作;二是太陽(yáng)能光伏板需要掛載在箱體前側(cè)面上，箱體前側(cè)面受到光伏板的重力，約15kg;三是箱體內(nèi)橫隔板上需要放置蓄電池組及溫控轉(zhuǎn)換裝置等，約lOkg。其中，由于酸奶托盤(pán)自身重量小，在操作中對(duì)箱體頂面的應(yīng)力基本可以忽略不計(jì)，因此，在本文中只考慮箱體前側(cè)板受力及箱體內(nèi)部橫隔板受力[1]。

2 箱體結(jié)構(gòu)建模

該酸奶機(jī)主要用于牧區(qū)商用，結(jié)合人體工程學(xué)基本要求，將此箱體總體尺寸定為長(zhǎng)×寬×高=1200×600×800mm。鋼骨架采用15×15×2mm方鋼構(gòu)建，上方放置盛料筒的置物架部分，不作為受力結(jié)構(gòu)，不采用支撐鋼骨架l2l。 按照GB/T20978-2（X）7、GB16798-1997等標(biāo)準(zhǔn)要求，結(jié)合GB/T3280-2015選型，在OC19Ni19、OCr18Ni12M02Ti、1Cr18Ni9Ti等幾種材料中進(jìn)行選擇，綜合考慮經(jīng)濟(jì)性原則，最終選用OCr19Ni9不銹鋼（ANSI304）作為該箱體主要材料[3]。由于該材料具有優(yōu)良的不銹耐腐蝕性能和較好的抗晶間腐蝕性能，表面美觀、清潔光亮、長(zhǎng)久耐用、無(wú)刮痕，不銹鋼金屬元素錳、鉻等的析出量較低，無(wú)異味、無(wú)鉛，對(duì)人體健康無(wú)害，因此廣泛適合食品機(jī)械[4]。

在本箱體中，箱體各側(cè)板和箱體內(nèi)橫隔板均采用2mm厚度的304鋼板焊接，經(jīng)簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，在Solifworks軟件中建模見(jiàn)圖3。

對(duì)該構(gòu)件進(jìn)行靜力分析，計(jì)算出應(yīng)力和應(yīng)變，構(gòu)件應(yīng)力分析結(jié)果見(jiàn)圖4，構(gòu)件應(yīng)變分析結(jié)果見(jiàn)圖5。

根據(jù)分析結(jié)果整理，該箱體最大承受應(yīng)力為8.075×106N/m2，而304不銹鋼自身屈服極限為2.068×108N/m2，滿足材料要求;該箱體最大形變?yōu)?.96mm，主要變形位置為箱體內(nèi)橫隔板，考慮精度要求并不高，變形量處于允許范圍內(nèi)。

作為鈑金件，由于箱體板壁厚度與其他尺寸相差較大，因此將主要受力的板件專門(mén)進(jìn)行了分析。

3 板件靜力分析

3.1 箱體內(nèi)橫隔板

對(duì)箱體內(nèi)橫隔板進(jìn)行應(yīng)力和應(yīng)變分析，橫隔板應(yīng)力分析結(jié)果見(jiàn)圖6，橫隔板應(yīng)變分析結(jié)果見(jiàn)圖7。

根據(jù)分析結(jié)果整理，該板件最大承受應(yīng)力為1.985×106N/m2，滿足材料要求;該板件最大形變?yōu)?.078mm，變形量較小。

3.2 箱體前側(cè)板

對(duì)箱體前側(cè)板進(jìn)行應(yīng)力和應(yīng)變分析，前側(cè)板應(yīng)力分析結(jié)果見(jiàn)圖8，前側(cè)板應(yīng)變分析結(jié)果見(jiàn)圖9。

根據(jù)分析結(jié)果整理，該板件最大承受應(yīng)力為7.108×106N/m2，滿足材料要求;該板件最大形變?yōu)?.413mm，變形量較小[5]。

4 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)一種牧區(qū)用太陽(yáng)能炒酸奶機(jī)的箱體結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力學(xué)分析，得到了按照工作實(shí)際載荷下設(shè)備的應(yīng)力和應(yīng)變，基本確定了該設(shè)備的主要結(jié)構(gòu)，為該設(shè)備的加工制造提供了一定理論基礎(chǔ)。但由于所選取的有限元模型比較簡(jiǎn)單、工況單一，與實(shí)際情況相比可能存在一定偏差，下一步將根據(jù)設(shè)備使用情況，進(jìn)一步提高分析精度，結(jié)合設(shè)備加工工藝?yán)^續(xù)改進(jìn)結(jié)構(gòu)，提高人機(jī)功效，使該設(shè)備真正發(fā)揮其自身價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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