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卧式螺旋离心机转鼓有限元仿真研究
赵斌
辽宁石油化大学机械程学院,辽宁抚顺
摘要:转鼓是卧式螺旋离心机的主要部件,对其进行结构优化设计,提高其分离能力,减少转鼓壁厚是
十分必要的。利用软件绘制转鼓的三维图形,以文件导入软件进行应力、应变分
析。计算结果表明,转鼓满足刚度和强度的要求。以分离因数作为目标函数,以转鼓的直径、回转角速度、壁
厚为设计变量建立优化设计数学模型。最后经过次迭代,得到了转鼓的优化尺寸,提高了转鼓的分离能
力,降低了转鼓的壁厚。
关键词:转鼓;分离因数;壁厚;优化设计
中图分类号: 文献标识码: 文章编号:———
转鼓是卧式螺旋卸料沉降离心机以下简称转鼓结构参数:
卧螺离心机的主要部件,悬浮液的沉降、沉渣的转鼓内径为;转鼓壁厚为
输送和脱水都在转鼓中完成;转鼓的结构、材料、;转鼓转速为/;转鼓总长度为
形状等参数在很大程度上决定了卧螺离心机的特;转鼓材料为:。
点和分离效果,不但关系到卧螺离心机的结构安. 转鼓的有限元仿真口
全,而且还关系到离心机的沉渣输送、分离效果。.. 转鼓受到的载荷
卧螺离心机的系列化是以转鼓的最大内径为主要在卧螺离心机运行过程中,转鼓主要受两种
确定参数,其设计正朝着提高单机的转速、增加直载荷:
径的方向发展,由此使得转鼓结构的应力、应变问自身质量引起的离心力
题显得更为重要。因此在解决应力、应变问题的高速回转下的转鼓,鼓体金属本身质量所产
前提下,对转鼓的转速进行优化,以提高卧螺离心生的离心力,在分析中以角速度的形式施加于转
机的分离效果。鼓的有限元模型上,转鼓的回转角速度的计算
转鼓壁的强度计算公式为:
. 转鼓有限元模型
一~ 一——一一.‘。/
卧螺离心机转鼓在应力、应变仿真分析过程
物料的离心液压
中,采用具有高度集成设计功能的三维建模系统
软件,建立卧螺离心机转鼓该力是物料在离心力作用下沿径向运动对转
实体模型,然后以格式导人软件鼓壁形成的压力,方向垂直于转鼓内表面。由于
中,进行应力仿真设计,转鼓的有限元模型如图物料离心液压与回转半径的平方成正比,将物料
所示。离心压力以均布载荷的形式,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:
收稿日期:—一。
作者简介:赵斌一,男,辽宁抚顺人,年毕业于中
国石油大学北京工程力学专业,硕士学位,现为辽宁石油
化工大学机械工程学院讲师,从事石油化工设备的分析设计
图转鼓的有限元模型教学与科研工作,已发表论文篇。
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.
一
式中——转鼓内被分离的物料的密度,
/。;
——转鼓内半径,.;
。——转鼓回转时物料环的内表面半径, 转致的径向位移
. 。
图应力位移仿真云图
同样,锥段简体壁上和转鼓大端面的任意半
径处的物料压力仍用式进行计算,方向垂直于转鼓结构的优化设计
作用面处内表面,都以线载荷形式加到有限元模. 转鼓优化设计的模型
型上。分离因数表示离心力场的特性,是沉降式离
.. 转鼓的应力、应变仿真心机分离性