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分类号：学校代码：10426

密级：学号：2019030009

硕士学位论文

MASTERDEGREETHESIS

粉体料仓设计CAD

系统研究

作者：李忠毅

指导教师：李勇

学科专业：机械工程

专业代码：0580201

：高分子材料加工机械

研究方向

理论研究与工程应用

2022年4月4日

青岛科技大学研究生学位论文

粉体料仓设计CAD系统研究

摘要

储罐是一种储存固体、液体、气体、粉体等不同物质的密封容器，广泛应用

在石油、冶金、橡胶、化工等行业，缺少储罐这些行业的自动化生产就有可能受

到影响。在粉体行业，储罐通常被称为料仓，被用来储存粉体物料或混合配料。

随着工业的快速发展以及当今环保意识的提高，粉体行业正逐渐成为热门行业，

那么对于粉体料仓的需求也逐渐增大，但是在料仓应用过程中常常出现各种各样

的问题，使得对粉体料仓的改善设计也迫在眉睫。所以本文就粉体料仓的优化设

计进行了研究，提出了变壁厚料仓的优化方案，同时为料仓的设计提出了一种新

CAD

兴辅助设计方法——计算机（）辅助设计系统。

变壁厚料仓是以詹森应力曲线（料仓从上往下随着高度的降低，应力逐渐增

大，并在圆筒与锥体交界处达到峰值，然后逐渐减小）为理论基础，将整个料仓

壳体分为若干部分，每一部分的壁厚各不相同，这样可以减小料仓受力较小部分

的壁厚，减少材料浪费，降低制造生产成本。

CAD辅助设计系统是一种新兴的产品设计方式，也是现代料仓系统设计研

发的重要工具。它利用计算机系统巨大的运算功能，将设计流程中很多计算量大、

重复且繁杂的计算部分交给计算机来实现，设计师仅需注意关键性的环节即可。

本文的CAD系统在功能上主要分为三个模块：设计模块、计算模块和数据

查询模块。设计模块主要包括粉体物料参数设计、料仓圆筒部分设计、锥体部分

设计、壳顶设计、支承设计（包括裙座和支座）、附件设计（包括基础环、盖板、

地脚螺栓、筋板等）；计算模块主要包括地震载荷、风载荷、雪载荷、最大弯矩、

圆筒应力、锥体应力、壳顶应力等计算及校核；数据查询模块主要包括物料特性

参数、材料性能参数和使用系数等设计中所用参数的查询参考，此模块添加了丰

富的设计数据，极大地方便了设计时的数据查询及原始数据的估计，大幅减短了

研发周期，增加了研发的可靠性。

本文采用VisualBasic软件开发CAD辅助设计系统，对粉体料仓进行面向

对象和模块化的设计，并提供了开放式的接口以方便系统的扩展的完善。

最后，以N660炭黑料仓设计为实例，结合CAD辅助设计系统进行料仓设计、

计算，并用CreoSimulate软件对料仓危险连接处进行有限元分析，从而对料仓

I

粉体料仓设计CAD系统研究

结构进行优化。

关键词：粉体料仓变壁厚，,,CAD设计，有限元分析