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离心力作用下螺旋推进器的强度分析

发布于:2016-04-04 20:37
强度分析

      卧式螺旋卸料沉降离心机是工业上应用极广的分离设备。其中螺旋输送器是卧螺离心机的重要部件,它不仅关系到离心机的生产能力、沉渣输送效果,更关系到离心机的使用安全可靠性。对螺旋输送器的研究主要集中在生产实践中的应用、常见工艺改进、参数选择等方面,也有从有限元分析的角度对螺旋输送器的进行强度分析,但尚未提出可应用于工程设计的计算公式。
      由于没有成熟的理论计算公式,目前的螺旋输送器强度设计往往依据经验,这可能会造成两方面问题:一是有可能强度不足而造成严重破坏,二是可能造成材料浪费,成本提高。所以对螺旋输送器进行强度分析,并考察各结构参数的影响,以获得可用于工程设计的离心力作用下螺旋推进器的强度计算公式,对于卧螺离心机的设计和结构优化,具有重要意义。为了获得在离心力作用下螺旋输送器各结构参数对其应力强度的影响,本研究采用了正交试验法,进行计算次数的优化,并对计算结果进行极差分析,以判断所考察的各因素的作用显著性。然后,选定影响螺旋推进器应力强度的主要因素,进行多变量拟合,得出了离心力作用下螺旋推进器强度的计算公式。
      本研究的卧螺离心机的螺旋输送器外形为直筒形,由连续整体螺旋叶片和圆柱内筒组成,叶片和内筒采用焊接连接,且为叶片两边开坡口的焊透结构。主要考察的结构尺寸有导程、螺旋叶片壁厚和高度、螺旋内筒外径和壁厚。本研究采用大型通用有限元分析AppANSYS对螺旋输送器进行整体三维有限元分析,采用Solid45单元进行网格划分。模型中假定叶片和内筒间的焊缝腰高为Q,这是偏于安全的分析。在正常工作状态,螺旋输送器受离心力、物料作用力和重力作用,在启动、物料切换或清洗等状态,螺旋输送器承受离心力和重力作用。本研究只考察后一种工况,而且对于分离因数很高的卧螺离心机,离心力场远大于重力场。因此,这里仅考虑离心力载荷。由于螺旋输送器的内筒的两端分别与左右轴颈连接,轴颈支承在转鼓左右端盖内腔里的轴承上,考察的螺旋输送器是处于匀速转动状态,所以可以采用静态分析。在约束方面,分析模型中内筒的一端约束全部位移,另一端约束径向位移和周向位移。


                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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