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有限元法在离心机转鼓强度计算中的应用
2015/8/25 8:13:12

 前言离心机分离机是种高速回转的机器,其关键部件转鼓的转速从每分钟数百转到上万转。在自身质量离心机转鼓内液压的作用,以及零件间的相互约束力的作用下,转鼓产生很高的应力,转鼓的破坏具有很大的危险性。特别是过滤式离心机的转鼓上开有许多小孔,对转鼓壁的强度有所削弱,其应力状态也较为复杂。因此,有必要对离心机目前我们采用两种方法对这类结构进行应力计算,种是对转鼓筒体采用有力矩理论和无力矩理论进行分析,对转鼓底等盘类零件采用次计算法进行应力计算。另外种方法是有限元应力分析,可米用完全轴对称和3维的有限元应力分析,用这种方法可考虑转鼓各零件之间的协调性,并可精确模拟转鼓壁开孔对转鼓强度带来的影响,可得到较为优化的准确的转鼓壁厚,从而达到了指导和优化我们设计的目的。

  有限元模型的建立离心机转鼓的结构及技术参数以双级推料离心机的转鼓体为例,1尚也机工作转速为200,转鼓壁上开有288个2的孔,分9排相错排列。转鼓材料为01812添,21.转鼓身与转鼓底的连接采用焊接结构,故我们将结构简化为转鼓身与转鼓底为体。材料特性为开发。

  有限元几何模型的建立我们运用ALGORFEAS有限元分析软件进行应力分析和强度校核。

  荷。但对于结构复杂的零件也可借助其它些应用软iUAUTOCADSOLIDWORKSMDT,Miife 3tA何模型并以适当的格式输送到人10尺中。

  在建模过程中主要应注意几个问形体之间的拓扑关系入10尺中的813以1块本身可以建立`些不太复杂的几何模型,如平面单元模型不开孔的块体单元模型,以及些轴对称模型等。但这种方法非常烦琐,对于转鼓体等的复杂形体,应首先明确形体之间的拓扑关例如对于倒角等结构的相切相交相贯等位8关系,不能凭感觉定位,否则会留下尖角或间隙。

  适当简化模型对于不影响有限元分析结果的孔洞小园角等,进行简化,从而完全折叠消除小元合并相邻元,为更好的进行网格划分做准备。

  适当分割模型转鼓体结构可近似为3维轴对称体,因此,我们取14开孔转鼓结构进行网格划分,以简化操作与计算。根据各排孔的具体位置来划分平面单元生要为面体单元,少数为角形单元,单元的划分要尽量均匀。

  建模结束后应检查模型的正确性按2所程序执行。

  在保证计算精度的条件下,转鼓体划分的有限兀单兀3网格不。单元总数1735,节点总数加载载荷和约束根据离心机实际运转情况,所受的载荷主要有转鼓体内物料筛网等质量旋转时产生的离心力,可简化为受内压均布载荷,作用于转鼓筒体强度的重要因素。

  在转鼓身的后部,由小转鼓分离出的液体对大转鼓身产生个内压均布载荷算法如⑴。

  转鼓体与大压圈连接处的受力,可简化为集中载荷作用在转鼓筒身的节点上。

  约束条件在转鼓与轴相配合的任节点的轴向位移为0,以限制轴的自由度。在转鼓垂直方向,位移固定。其它方向为铰支。

  转鼓应力分布从计算结果分析可知,该结构在受内压作用下,整体转鼓的最大应力点位于转鼓体的筒身处转鼓开孔位置的内面处。同时,也是转鼓体径向变形最大处。转鼓体开孔内面最大主应力场情况6.其余开孔处应力情况基本相似,其最大应力点应力分量为有限元计算与应力分析有限元计算离散化的转鼓体模型,用3维块体单元进行译码分析。

  析模块和后处理模块。计算分析模块的作用主要有两个首先把形文件立进制包含的几何拓扑信息,载荷信息和约束信息转换成可读的人3格式,其次是添加分析模块所需的其它信息,并形成个直接可进订分析的数据文件和可供8361.,显不的文件831文件。后处理模块用来对所得的数据进行分析和仿真,以便从中得到结论与方法。

  应用结构分析模块沾人0应用程序计算转鼓的应力应变。

  应力分析转鼓体的材料为不锈钢,应采用第3或第4强度理论进行校核。

  应用人100尺软件中的屈雷斯加应力分析,计算所得的转鼓体各点的应力分布情况5转鼓应力分布。

  转鼓底的最大应力也集中在转鼓底开孔处。

  鼓体按第3强度理论校核合格。2第4强度理论校核力分析,其计算结果与第3强度理论的计算结果较为吻合。

  应变分析转鼓体受力变形很小,我们将得到的变形放大500倍以利观察,7转鼓体变形。转鼓体的筒身处径向向外膨胀,变形较大,开孔处的径向位移最大,圆孔已明显粒扁了。

  3结论1由以上数据分析可知,转鼓的开孔附近应力集中较严重。引起开孔边应力集中的均布载荷主要下转第61页在不同的编辑环境中调用人也,0人0形,通过2维的操作完成3维的效果,完成实体造型,使用3维空间的坐标系统,观测3维模型,为3维模型进行浪染和着色。

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