电磁感应加热压光机的研究与设计

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我国是一个用纸大国,目前造纸厂使用的造纸压光机辊筒从加热原理上主要有两大类,分别为油加热式和蒸汽加热式。本文针对当前压光机存在的压光效率低、压光过程中会产生污染且存在安全隐患等问题,基于电磁感应加热原理,对压光机结构进行总体设计,并运用有限元分析的方法对辊筒进行热流耦合分析、电磁热耦合分析以及静、动力学特性分析,从分析结果显示压光机电磁感应加热方式可以满足皮革、无纺布等材料的压光技术要求;并进一步设计制造了电磁感应加热压光机的小型实验台。进行电磁测温试验,通过单因素试验、正交试验和方差分析,得到电磁感应加热压光机的最大影响因素。(1)对油加热压光机进行分析。运用SolidWorks对油加热压光机进行三维建模,通过FLUENT软件对油加热压光机模型进行热流耦合分析,由分析仿真云图显示辊筒外表面温度分布不均匀,并且加热温度最高只能达到200℃左右,所以通过分析结果验证油加热压光机的温度不能达到皮革等高分子材料的压光技术要求。(2)电磁感应加热压光机的加热方案的确定。结合电磁感应加热原理,运用ANSYS Maxwell软件对感应线圈进行电磁热耦合分析,得出电磁感应加热温度可以达到400℃以上,满足皮革等高分子材料的压光技术要求,确定了电磁感应加热压光机的加热方案;根据确定的加热方案,对压光机的总体方案及其关键零部件进行设计、分析。(3)压光机的设计和有限元分析。根据确定的加热方案,对压光机的总体结构进行设计,利用SolidWorks完成了压光机的三维建模;运用ANSYS软件对传动轴与辊筒结构进行静力学和动力学特性分析,根据分析数据显示,压光机的结构设计满足实际工作情况下的要求。(4)压光机电磁加热测温试验。根据压光机的总体结构,设计制造了压光机小型实验台,并选取加热功率、工件与加热罩之间的距离和转速三个变量作为试验的关键影响因素,进行单因素试验;根据单因素试验得到的结果,设计正交试验;根据正交试验得到的结果并进行方差分析,得到电磁感应压光机的最大影响因素,根据不同材料的压光要求对主要影响因素进行调节,可以实现压光机的最佳压光效果,为电磁感应加热式压光机的设计提供相关的数据理论。
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