卧螺离心机转鼓的应力应变有限元仿真分析_百度文库

1、    式中：    转鼓转速，；    （）物料的离心液压（工况）该力是物料在离心力作用下沿径向运动对转鼓壁形成的压力，方向垂直于转鼓内表面。由于物料离心液压与回转半径的平方成正比，将物料离心压力以均布载荷形式沿转鼓内表面法向施加到转鼓壁上。圆筒中的流体物料在筒壁内表面所产生的离心液压的计算引用公式：              

2、0;式中：    转鼓内被分离物料的密度，；    转鼓的回转角速度，；    转鼓回转时物料环的内表面半径，；    转鼓内半径，。    同样，锥段筒体壁上和转鼓大端盖的任意半径处的物料压力仍用公式（）进行计算，方向垂直于作用处的内表面，都以线载荷形式施加到有限元模型上。     转鼓的应力应变仿真本仿真对转鼓进行应力应变分析，求解离心力（工况

3、）、物料的离心液压（工况）、满载（工况）三种工况下转鼓整体结构的应力和位移分布情况，并考察转鼓是否有足够的强度和较小的径向变形。本分析中采用应力强度来描述转鼓的应力状态，并与材料的设计应力强度进行比较。转鼓材料为：，基本许用应力：            取其小值，基本许用应力为：    对转鼓的变形需要控制在一定的限度范围内。目前我国离心机行业还没有统一的标准，从工程上讲就是要求转鼓在运行过程中不能有明显的变形，更不能因变形等因素引起转

4、鼓与固定机壳等发生碰擦。卧螺离心机转鼓外壳与机壳内表面的距离为。    在对虚拟样机模型添加材料和以四面体形固体单元网格划分，平均长度，共个节点，个单元。本分析中，在转鼓的大小端轴颈与滚珠轴承接触处施加滚动铰链约束。分别对上述三种工况进行仿真分析，离心力（工况）、物料的离心液压（工况）应力位移仿真云图见图、图。    由应力云图可知，最大应力为，在靠近大端鼓底的柱形筒体的内壁上，并且整个圆柱筒体上的应力水平都比锥段筒体、顶盖和鼓底的应力高。因为最大应力小于材料的许用应力，表明本分析的转鼓在正常操作过程中是安全的。由

5、径向位移云图可知，转鼓正常工作状态下，圆柱形筒体向外扩张，最大径向位移也发生在筒体上，值为。转鼓的变形并不明显，满足刚度要求。可见转鼓结构和转速有进一步优化的可能。    转鼓的结构优化    由于现行设计的转鼓壁厚己满足强度要求，并有很大的安全裕量，因此从考虑节省成本的角度出发，本分析将用有限元方法对转鼓进行优化，在保证强度的前提下，使得转鼓的壁厚尺寸逐渐降低，并观察壁厚尺寸参数的变化对应力产生的影响。各种工况下应力强度最值随转鼓壁厚变化的计算结果见表，并将计算结果经线性化处理制成二维坐标图如图。 &#

6、160;  大速度明显变大，厚度小于以后曲线变得更陡峭。但在转鼓壁厚为时，应力最大值超过材料的基本许用应力强度，不符合强度要求。从图还可以直观看出，物料的离心液压所产生的应力的变化曲线和正常工况下的变化曲线几乎平行，而随着壁厚的变化离心力所产生的应力最大值变化很小。这说明转鼓自身质量离心力在壁内产生的应力与鼓壁厚度无关，转鼓壁主要是承受物料的离心液压，所以增加鼓壁的厚度并不能降低自身质量离心力引起的应力。              &#

7、160;    结论    应用软件建立卧螺离心机转鼓虚拟样机模型，此后，应用仿真系统对模型进行应力应变有限元仿真，考察转鼓在一定结构参数、转速和物料下是否有足够的强度和较小的径向变形，并分析了转鼓在不同壁厚时的应力情况，得到如下结论：    （）在现有结构和壁厚条件下，转鼓的应力在各种工况下都有较大的余量，可以进一步优化，以减轻重量。    （）正常工况下，应力最大值随着转鼓壁厚的减小而增大，开始时增大的幅度较小，厚度小于以后增大速度明显变大，厚度小于以后曲线变得更陡峭。但在转鼓壁厚为时，应力最大值超过材料的基本许用应力符合强度要求。    （）仿真研究表明：转鼓自