CN 41-1243/TG ISSN 1006-852X

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恒压力下弯管内壁除锈磨块设计及仿真分析

李登超 张平宽 李顺顺

李登超, 张平宽, 李顺顺. 恒压力下弯管内壁除锈磨块设计及仿真分析[J]. 金刚石与磨料磨具工程, 2022, 42(2): 248-254. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2021.0118
引用本文: 李登超, 张平宽, 李顺顺. 恒压力下弯管内壁除锈磨块设计及仿真分析[J]. 金刚石与磨料磨具工程, 2022, 42(2): 248-254. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2021.0118
LI Dengchao, ZHANG Pingkuan, LI Shunshun. Design and simulation analysis of rust removal grinding block on inner wall of elbow at constant pressure[J]. Diamond & Abrasives Engineering, 2022, 42(2): 248-254. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2021.0118
Citation: LI Dengchao, ZHANG Pingkuan, LI Shunshun. Design and simulation analysis of rust removal grinding block on inner wall of elbow at constant pressure[J]. Diamond & Abrasives Engineering, 2022, 42(2): 248-254. doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2021.0118

恒压力下弯管内壁除锈磨块设计及仿真分析

doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2021.0118
基金项目: 国家自然科学基金(51475317)。
详细信息
    作者简介:

    张平宽,男,1964年生,博士、硕士研究生导师、教授。主要研究方向:先进制造技术。E-mail: 814792557@qq.com

  • 中图分类号: TG74.9

Design and simulation analysis of rust removal grinding block on inner wall of elbow at constant pressure

  • 摘要: 为除去弯管内壁在涂层前的锈层,设计3种能够作用于100 mm直径弯管的除锈用磨块(分别为磨块A、磨块B和磨块C),并对磨块进行除锈仿真来分析弯管弯曲处内壁的锈层的去除效果。通过理论计算得出3种磨块的尺寸。磨块的凹弧半径范围为65.130~74.556 mm,凹弧圆心角范围为6.97°~7.98°,凸弧半径范围为145.522~147.618 mm,凸弧圆心角范围为6.06°~6.15°。磨块上的磨粒材料选用白刚玉。利用Solidworks和Creo进行建模并导入Abaqus中进行仿真分析,在仿真过程中要保证磨块对弯管弯曲处内管壁的压力恒定。结果表明:磨块B对弯管内壁的磨削达到稳定后,凹弧磨削深度的范围为0.045~0.053 mm,平均值为0.0498 mm,算术平均偏差为0.0016 mm;磨粒率为38%的凸弧磨削深度的算术平均偏差为2.2×10−4 mm。经数据分析,磨块B的磨削比其他2种磨块的磨削稳定,其除锈效果最好。

     

  • 图  1  机构等轴侧图

    Figure  1.  Isoaxial side diagram of mechanism

    图  2  弯管内壁下方磨削简图

    Figure  2.  Grinding diagram below inner wall of elbow

    图  3  弯管内壁上方磨削简图

    Figure  3.  Grinding diagram above inner wall of elbow

    图  4  仿真流程图

    Figure  4.  Simulation flow chat

    图  5  凹弧段网格划分

    Figure  5.  Meshing of concave arc segment

    图  6  弯管底部内壁除锈仿真模型

    Figure  6.  Simulation model of inner wall rust removal at bottom of elbow

    图  7  压力与切深点线图

    Figure  7.  Pressure and cutting depth dot plot

    图  8  磨块除锈深度曲线

    Figure  8.  Derusting depth curve of grinding block

    图  9  凸弧段除锈深度曲线

    Figure  9.  Derusting depth curve of convex arc segment

    表  1  磨块的参数

    Table  1.   Parameters of grinding block

    名称凹弧
    半径${r_1}$ / mm横坐标 $i$/ mm纵坐标 $j$/ mm磨削面积 ${S_1}$ / mm2
    磨块A65.1309.3129.3120.234
    磨块B69.52412.42712.4270.301
    磨块C74.55615.99215.9920.364
    名称凸弧
    半径${r_2}$/ mm横坐标 $i'$ / mm纵坐标$j'$ / mm磨削面积 ${ S_2}$ / mm2
    磨块A147.6183.1273.1270.727
    磨块B146.5633.8803.8800.905
    磨块C145.5224.6234.6231.058
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    表  2  压力与磨削深度数据

    Table  2.   Pressure and grinding depth data

    序号压力 $F$ / N切深 ${a_{\rm{p}}}$ / mm
    12000.038
    22500.043
    33000.048
    43500.053
    54000.055
    64500.060
    75000.063
    85500.065
    96000.068
    106500.070
    117000.073
    127500.075
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    表  3  平均值与算术平均值

    Table  3.   Average and arithmetic average

    类型平均值 $a$ / mm算术平均值 $d$ / mm
    磨块A磨粒率38%3.7×10−32.5×10−4
    磨块A磨粒率40%3.8×10−33.4×10−4
    磨块A磨粒率42%4.0×10−32.7×10−4
    磨块B磨粒率38%5.3×10−32.2×10−4
    磨块B磨粒率40%5.6×10−33.7×10−4
    磨块B磨粒率42%6.0×10−33.4×10−4
    磨块C磨粒率38%7.2×10−34.1×10−4
    磨块C磨粒率40%7.5×10−34.2×10−4
    磨块C磨粒率42%7.6×10−33.8×10−4
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-10-24
  • 修回日期:  2021-12-16
  • 刊出日期:  2022-05-27

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