臥螺離心機雙錐角轉(zhuǎn)鼓結(jié)構的有限元分析

1、臥螺離心機雙錐角轉(zhuǎn)鼓結(jié)構的有限元分析臥螺離心機雙錐角轉(zhuǎn)鼓結(jié)構的有限元分析普通臥螺離心機設計時為了保證輸渣輸渣段全部錐半角應在一定的角度范圍內(nèi)而雙錐角臥螺離心機在液面下靠近液面處有一錐角變化點(如圖1所示)使沉渣輸出液池之后在平緩的坡度上穩(wěn)定移動而在液池下采用大錐角是因為液池中離心力小故回流力自然也小因而沉渣回流現(xiàn)象也很小[1]。由于第一錐段錐角大使得第一錐段軸向距離變短在離心機總長不變時第二錐段相應變長。故可以適當增大雙錐角臥螺離心機液

2、池深度而不會使得轉(zhuǎn)鼓的干燥距離變短。同時液池深度的增大使得轉(zhuǎn)鼓沉降面積增大根據(jù)生產(chǎn)能力與沉降速度及沉降面積成正比重力沉降速度不變所以雙錐角臥螺離心機生產(chǎn)能力也增加了。由于雙錐角結(jié)構既能保證沉渣的順利輸送又比單錐角的傳統(tǒng)結(jié)構有更高的生產(chǎn)能力故對國內(nèi)大型臥螺離心機進行結(jié)構改進。但是離心機轉(zhuǎn)鼓是高速回轉(zhuǎn)部件對強度有比較高的要求并且變形不能太大[2]。所以必須對改進后的雙錐角轉(zhuǎn)鼓進行強度和剛度的校核以防止出現(xiàn)事故。各國離心機強度標準中只給出了轉(zhuǎn)

3、鼓筒體部分的薄膜應力[3]而沒有給出整個轉(zhuǎn)鼓體的詳細應力因此在我國離心機轉(zhuǎn)鼓強度標準中推薦用有限元法計算轉(zhuǎn)鼓的應力[4]。本文利用ＡＮＳＹＳ有限元軟件對1200ｍｍ臥螺離心機雙錐角轉(zhuǎn)鼓進行應力和變形的計算與分析。1有限元模型的建立1.1有限元幾何模型由于轉(zhuǎn)鼓在結(jié)構上是軸對稱的承受的載荷(離心力、物料反力)以及約束也都是軸對稱的因此在不降低計算精度的基礎上將轉(zhuǎn)鼓的軸對稱模型簡化為2Ｄ模型。本分析采用4節(jié)點的軸對稱單元ｐｌａｎｅ42具體有

4、限元模型如圖2所示轉(zhuǎn)鼓內(nèi)徑1.2ｍ壁厚0.22ｍ大錐角15小錐角8單元總數(shù)為1044節(jié)點總數(shù)為1285。于自身重力因此忽略了自重對轉(zhuǎn)鼓強度和剛度的影響。2)約束轉(zhuǎn)鼓的約束是根據(jù)具體結(jié)構確定的。因轉(zhuǎn)鼓有限元模型為軸對稱模型所以在轉(zhuǎn)鼓的大小端蓋中心線上施加對稱約束即約束ＵＸ和ＵＺ再在轉(zhuǎn)鼓大端蓋中心線最外側(cè)一點約束ＵＹ。2有限元計算與分析雙錐角轉(zhuǎn)鼓的靜力分析主要是考察其強度和剛度問題即在一定的工作載荷下考察它是否有足夠的強度和較小的徑向和軸向

5、變形。雙錐角轉(zhuǎn)鼓在工作過程中的徑向和軸向變形如圖3和4所示。由圖3和圖4可知雙錐角轉(zhuǎn)鼓的最大徑向位移為0118ｍｍ最大軸向位移為0141ｍｍ。顯然轉(zhuǎn)鼓的最大軸向位移和最大徑向位移都很小滿足剛度要求。本分析采用應力強度ＳＩＮＴ來描述轉(zhuǎn)鼓的應力狀態(tài)并與材料的設計應力強度Ｓｍ進行比較。轉(zhuǎn)鼓材料為0Ｃｒ19Ｎｉ9其設計應力強度Ｓｍ=137ＭＰａ。校核時對于沿壁厚方向的平均應力強度取其許用值為一倍的設計應力強度即Ｓｍ對于沿壁厚方向的最大應力強度由