ANSYS LS-DYNA烟花混药装置方案与结构设计模拟(3)
1．3 本文的主要工作
本文的主要工作如下：
（1）烟花混药装置方案设计。给出了烟花混药装置的结构方案、工作原理、设计指标和特点等。
（2）烟花混药装置结构设计。采用SOLIDWORK软件进行三文结构模型的设计，分析了部件的工作原理和设计要点。最后给出了总装配模型。
（3）烟花混药装置分析计算。首先对磨球进行设计计算，确定了磨球在滚筒中的运动曲线、落点时间和落点速度等，为之后应力的校核提供了数据支持。之后对主轴进行了强度校核，确定了主轴尺寸满足要求，并确定了电机功率和型号。
（4）采用有限元方法对磨球与滚筒撞击性能进行分析。采用hypermesh软件进行网格的划分，再使用ansys ls-dyna软件进行计算处理，对不同撞击角度下的力学性能等进行分析，给出了磨球的应力时程图、速度时程图，确定了所设计的磨球能够满足技术要求。
2 烟花混药装置方案设计
2．1 设备的结构方案
烟花药物的配料、混合是将各种药物原料按照配比，通过一定的方法把它们均匀地合并到一起，使各成分充分混合，再经过筛分使其满足工艺质量要求。为实现上述制备工艺，粉碎混合可通过旋转桶来实现，当火药粉碎并且混合均匀之后，再将火药倒入筛板进行筛分。涉药装置与驱动装置在不同的房间，实现人机隔离。结构方案如图2.1所示：
图2.1 烟花混药装置方案图
2. 2 设备的工作原理
烟花黑火药制备时,将磨球和黑火药原料倒入木质滚筒中，木质滚筒通过主轴和减速器与电动机连接。电机启动后，磨球和黑火药原料在摩擦力和离心力的作用下，与筒体一起做圆周运动。当取滚筒选取适当的速度时，磨球提升到一定高度后，离心力小于重力的径向分力，就以滚筒的圆周速度为初速度脱离滚筒做抛物线运动。当磨球落回滚筒内壁时会对黑火药原料进行冲击、粉碎与研磨。稳定后，磨球又会跟着滚筒一起做圆周运动，如此，周而复始完成黑火药原料的粉碎和混合均匀工作。达到混合均匀时间后，将系有布袋的接料小车推入机动筛下，将木质滚筒桶口部件取下，并将黑火药倒入机动筛上。启动机动筛驱动装备，在电机的带动下机动筛对黑火药原料进行筛分，达到规定时间后停止筛分并将接料小车推走。
驱动装置、电机等电器装置与木质滚筒、机动筛等涉药装置分别安装在两个不同的房间内，实现了人机隔离，避免了电器设备与黑火药的间接接触，杜绝了由此带来的安全隐患。
烟花黑药人机隔离自动生产设备的工作原理图如图2.2所示。
图2.2 工作原理图
2.3 技术指标
设备的技术指标确定了主要技术性能、工作适用范围及能力。系统设计之前，分析影响技术指标的主要因素及满足指标的可行性，可以为系统的设计、测试提供一定的依据，具有积极的指导作用。烟花混药装置的各项技术指标如下：
总机参数：外形尺寸≤5000*3000*4000（mm）、质量≤1.8（t）。
木质滚筒：筒体直径≤2000（mm）、筒体长度≤1400（mm）、筒体转速15-20(r/min)、筒体容积2.5-3.0(m^3)。
磨球：磨球材质：木质、磨球直径≤60（mm）、磨球总质量≤350(kg)。
机动筛：筛面面积≤1（m^2）、筛孔尺寸80-200（目）、震动频率200-250（次/min）。
2.4 设备的特点
在考虑了人机隔离、提高生产效率等因素之后，本方案所设计设备有如下特点：
（1）涉药部分与驱动装置、电器设备安置在不同房间，实现了人机隔离，保证了安全；
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