大型箱链式浸出器的推板变形分析.docx

大型箱链式浸出器的推板变形分析发表时间：2010-3-3 作者: 顾明辉*胡晓军*张锁龙来源: 安世亚太关键字: ansys变形极限模拟复杂焊接件的强度校核，因为结构的不规则性，再加上焊接处焊接强度的问题，采用常规的校核方法计算过程将非常复杂且计算结果不可靠，因此不能按常规的方法进行校核。本文采用有限元软件ANSYS进行分析，对大型箱链式浸出器的核心设备推板进行极限载荷下的工况进行模拟，通过分析计算获得了整个焊接件的应力分布及变形情况，经过与实际发生的情况进行对比，结果非常接近，从而获得了可靠的强度校核结果。据此结果，对大型箱链式浸出器进行了有效的改进。 1 箱链式浸出器作用及结构介绍： 连续式油脂浸出工艺历经90年发展，从小规模断续生产到大规模集约化生产，从常压蒸发到负压蒸发技术的推广，从手工操作到全自动化实时控制，油脂行业的发展取得了巨大进步，油脂浸出工艺至今已趋经典和完美。连续式浸出器是浸出工艺中的主要设备，精良制造和技术领先，是浸出器实现先进工艺指标的基本保障。目前油脂企业使用的连续式浸出器，按年代划分，主要有以下 5种浸出器：平转浸出器，环型浸出器，履带式浸出器，拖链式浸出器，箱链式浸出器。 箱链浸出器实物照片，见图一 图1 箱链浸出器 箱链浸出器几部分构成，见图二：图2 箱链浸出器结构示意图 箱链：由多个独立单元格组成，完成浸泡和沥干过程，见图三： 图3 箱链的结构2 箱链式浸出器工作原理及问题分析 料胚经预处理车间由提升刮板直接进入带搅拌的存料箱，在存料箱中始终保存有一定的料位高度，通过料位对溶剂蒸汽形成第二次密封；在搅拌装置的作用下物料均匀进入喂料绞龙，变螺距的喂料绞龙在尾部形成第一次料封。保证浸出器密闭良好，具有很高安全性。喂料绞龙可采用变频控制，可以根据来料状况调整给料量。料胚经喂料绞龙进入浸出器后，均匀地下落至推料箱格中。每个推料箱均为一个独立的浸出单元，循环混合油在推料箱格上方形成浸泡池，因料层高不足 1米，使渗透效率极高，从而在本斗上方实现大流量循环浸泡。当循环量过大导致混合油来不及渗透时，混合油从推料箱格顶部溢出，进入本斗进行下一次循环，也可以通过阀门节流的方式控制混合油循环量。 喷淋浸出段分为上下两段，在推料箱中料层高度薄，溶剂渗透性好，浸出时间大大缩短；料胚在浸出器中被分在单独的格子中，有效防止各级混合油在料层上串流，可以保证各段喷淋之间的浓度梯度；且由于料胚在连续移动过程中，从上层到下层过程中受翻动作用而松动，且进一步对物料进行从新整合，从而能获得更好的浸出效果；由于料胚和箱链一起同步运动，混合油不会渗透短路。 独立的推料箱格排除了顶部串流和层间对流的可能性，有效提高了各段喷淋之间的浓度梯度，实现了精确循环和严格的全逆流浸出，达到了浸出过程的理想状态，实现了理想的浸出效果。 2.1 存在问题 箱链式浸出器的主体是箱链，而推板是箱链的主要构成元件，所以对于推板进行受力分析就是设计必须要考虑的事情。 2.2 推板结构介绍 浸出器推板为一个焊接组件，全部的焊接要求焊接系数在 0.8以上。结构如图四：图4 推板的结构 2.3 有限元分析 2.3.1 模型简化的过程和依据 箱链共有59块推板，循环推动。加上机头两边起来的推板，实际只有24块在同时推胚片，每块推板在推动0.3T的物料，推板前面所推物料的体积为19005001000mm,所推物料为大豆胚片，大豆胚芽是浸在溶剂中，浸出器外面有夹套，通蒸汽对溶剂加热，让溶剂在恒温下进行浸出。 2.3.2 极限载荷的计算 正常状况下，在摩擦系数为0.5时，单位料箱内的物料重量为0.6吨，当出现某种情况的卡死状况时，因为是连在一起的，24块推板将一起承受力。 2.3.3边界条件和力的施加 对于推板，依靠左右两侧的贴板进行链条连接，整体的链条再通过电机来带动转动起来。所以对贴板施加约束。推板的受力来自于物料的阻力，根据极限载荷的计算，对于宽度是3.1米的推板所受力为0.45*1*0.6*3.10.837T，摩擦系数是0.5，那么阻力是0.4185T，等于418.5KG,一KG是9.8N。所以等于4101.3N2.4 成功解决的的案例 广东富之源油脂厂采用上述结构的箱链式浸出器，运行半年后，突然在一次停电后开车时发生推板破坏变形的事故，经我们采用上述方法来进行分析，得到如下结果： 计算结果如图五： 图5 计算变形图 变形为0.129 m，实际变形见图六：图6 实形变形照片 经过测量得到是 0.14m，误差在 10之内，完全符合要求。 计算的结果对比分析更说明了这种极限情况下的发生。避免此问题的重复发生一个是严格遵操作规程，从技术上面的解决方法是增加电控装置，从计算云图可以看到，受力的的变化过程，当阻力突然变大许多，传给约束端的力也急剧上升，这样传动电机就会被迫突然加大功率，电流会有一个突升，监控电机电流，通过有限元计算可以知道当发生破坏时力需要多大，这时候转成电机功率，功率再折算成电流，这样当发生类似情况时，过大的电流因为电控的设置而让电机启动不起来。这样就避免了类似的事件发生。 3 结论 本文