文档介绍：第 31 卷第 4 期北京化工大学学报 Vol. 31, N o. 4
2004 年 JOU RNAL OF BEIJING U NIVERSIT Y O F CHEM ICA L T ECHN OL OGY 2004
卧螺离心机双锥角转鼓结构的有限元分析
董俊华
刘忠明
范德顺
( 北京化工大学机电工程学院, 北京
100029)
摘
要: 文中利用 AN SYS 有限元软件建立了大型卧螺离心机双锥角转鼓的二维有限元模型, 对其在正常工作状
态下的整体结构进行了静力分析, 得到了转鼓的径向、轴向变形和应力分布及最大应力点, 结果表明双锥角转鼓的
强度和刚度均满足要求, 从而验证了双锥角结构的安全性。
关键词: 离心机; 转鼓; 双锥角; 有限元
中图分类号: T Q 051
1+ 9
普通卧螺离心机设计时为了保证输渣, 输渣段各国离心机强度标准中只给出了转鼓筒体部分
全部锥半角应在一定的角度范围内, 而双锥角卧螺的薄膜应力[ 3] , 而没有给出整个转鼓体的详细应
离心机在液面下靠近液面处有一锥角变化点( 如图力, 因此, 在我国离心机转鼓强度标准中推荐用有限
1 所示) 使沉渣输出液池之后在平缓的坡度上稳定元法计算转鼓的应力[ 4] 。本文利用 ANSYS 有限元
移动, 而在液池下采用大锥角是因为液池中离心力软件对
1 200 mm 卧螺离心机双锥角转鼓进行应力
小, 故回流力自然也小, 因而沉渣回流现象也很和变形的计算与分析。
小[ 1] 。由于第一锥段锥角大, 使得第一锥段轴向距
1
有限元模型的建立
离变短, 在离心机总长不变时, 第二锥段相应变长。
故可以适当增大双锥角卧螺离心机液池深度, 而不 1
1
有限元几何模型
会使得转鼓的干燥距离变短。同时液池深度的增大由于转鼓在结构上是轴对称的, 承受的载荷( 离
使得转鼓沉降面积增大, 根据生产能力与沉降速度心力、物料反力) 以及约束也都是轴对称的, 因此在
及沉降面积成正比, 重力沉降速度不变, 所以双锥角不降低计算精度的基础上, 将转鼓的轴对称模型简
卧螺离心机生产能力也增加了。化为 2D 模型。本分析采用 4 节点的轴对称单元
plane42, 具体有限元模型如图 2 所示, 转鼓内径 1
2
m, 壁厚 0
22 m, 大锥角 15
, 小锥角 8
, 单元总数为
1 044, 节点总数为 1 285。
CAMEO凯模CAE案例库图 1
双锥角结构示意图
Fig . 1
Sketch for structure o f double tapered beach
由于双锥角结构既能保证沉渣的顺利输送又比
单锥角的传统结构有更高的生产能力, 故对国内大
型卧螺离心机进行结构改进。但是, 离心机转鼓是
高速回转部件, 对强度有比较高的要求, 并且变形不
能太大[ 2] 。所以必须对改进后的双锥角转鼓进行图 2
双锥角转鼓有限元模型
强度和刚度的校核, 以防止出现事故。 F ig. 2
F inite element model of a drum with
double tapered beach
转鼓的载荷和约束
收稿日期: 2003-09-17 1
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