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產品簡介
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*二手臥螺離心機懸浮液的沉降、沉渣的輸送和脫水都在轉鼓中完成。因此轉鼓部件是臥螺離心機的主要部件。轉鼓的結構、材料、形狀和參數在很大程度上決定了離心機的特點和工藝效果。不但關系到離心機的結構安全性問題，而且還關系到離心機的沉渣輸送、分離效果。離心機的系列化是以轉鼓的zui大內直徑為主要參數來制定的。隨著離心機單機生產能力的提高，其設計正朝著轉速更高，直徑更大的方向發展。轉鼓結構的應力應變問題更為突出。在解決應力應變問題的前題下，對轉鼓組進行結構參數分析和優化，提高離心機的分離效果，減輕質量、降低成本對臥螺離心機來說，具有十分重要的工程實際意義。
*二手臥螺離心機 式中：
ｎ———轉鼓轉速，２８００ｒ／ｍｉｎ；
?。ǎ玻┪锪系碾x心液壓（ＰＣ工況） 該力是物料在離心力作用下沿徑向運動對轉鼓壁形成的壓力，方向垂直于轉鼓內表面。由于物料離心液壓與回轉半徑的平方成正比，將物料離心壓力以均布載荷形式沿轉鼓內表面法向施加到轉鼓壁上。圓筒中的流體物料在筒壁內表面所產生的離心液壓的計算引用公式：
式中：
ρｃ———轉鼓內被分離物料的密度，１１５０ｋｇ／ｍ３；ω———轉鼓的回轉角速度，２９３．２ｒ／ｓ；Ｒ０———轉鼓回轉時物料環的內表面半徑，０．２１ｍ；Ｒ———轉鼓內半徑，０．５２ｍ。
同樣，錐段筒體壁上和轉鼓大端蓋的任意半徑處的物料壓力仍用公式（２）進行計算，方向垂直于作用處的內表面，都以線載荷形式施加到有限元模型上。
?。玻玻病?二手臥螺離心機轉鼓的應力應變仿真 本仿真對轉鼓進行應力應變分析，求解離心力（Ｆω工況）、物料的離心液壓（ＰＣ工況）、滿載（Ｆω＋ＰＣ工況）三種工況下轉鼓整體結構的應力和位移分布情況，并考察轉鼓是否有足夠的強度和較小的徑向變形。本分析中采用應力強度來描述轉鼓的應力狀態，并與材料的設計應力強度進行比較。轉鼓材料為：１０Ｃｒ２２Ｎｉ５Ｍｏ３Ｎ，基本許用應力：
?。?sigma;］＝０．５σｓ＝０．５４５０＝２２５ＭＰａ［σ］＝０．３３σｂ＝０．３３６２０＝２０５ＭＰａ取其小值，基本許用應力為：Ｓｍ＝２０５ＭＰａ對轉鼓的變形需要控制在一定的限度范圍內。目前我國離心機行業還沒有統一的標準，從工程上講就是要求轉鼓在運行過程中不能有明顯的變形，更不能因變形等因素引起轉鼓與固定機殼等發生碰擦［１］。臥螺離心機轉鼓外殼與機殼內表面的距離為５ｍｍ。
在ｖｉｓｕａｌＮａｓｔｒａｎ對虛擬樣機模型添加１０Ｃｒ２２Ｎｉ５Ｍｏ３Ｎ材料和以四面體形固體單元網格劃分，平均長度３０ｍｍ，共６１６９７個節點，３２７８個單元。本分析中，在轉鼓的大小端軸頸與滾珠軸承接觸處施加滾動鉸鏈約束。分別對上述三種工況進行仿真分析，離心力（Ｆω工況）、物料的離心液壓（ＰＣ工況）應力位移仿真云圖見圖２、圖３。
由應力云圖可知，zui大應力為１６４．２ＭＰａ，在靠近大端鼓底的柱形筒體的內壁上，并且整個圓柱筒體上的應力水平都比錐段筒體、頂蓋和鼓底的應力高。因為zui大應力小于材料的許用應力２０５ＭＰａ，表明本分析的轉鼓在正常操作過程中是安全的。由徑向位移云圖可知，轉鼓正常工作狀態下，圓柱形筒體向外擴張，zui大徑向位移也發生在筒體上，值為０．１８１２ｍｍ。轉鼓的變形并不明顯，滿足剛度要求?？梢娹D鼓結構和轉速有進一步優化的可能。
３ *二手臥螺離心機轉鼓的結構優化
由于現行設計的轉鼓壁厚己滿足強度要求，并有很大的安全裕量，因此從考慮節省成本的角度出發，本分析將用有限元方法對轉鼓進行優化，在保證強度的前提下，使得轉鼓的壁厚尺寸逐漸降低，并觀察壁厚尺寸參數的變化對應力產生的影響。各種工況下應力強度zui值隨轉鼓壁厚變化的計算結果見表１，并將計算結果經線性化處理制成二維坐標圖如圖４。
大速度明顯變大，厚度小于６ｍｍ以后曲線變得更陡峭。但在轉鼓壁厚為６ｍｍ時，應力zui大值超過材料的基本許用應力強度，不符合強度要求。從圖４還可以直觀看出，物料的離心液壓所產生的應力的變化曲線和正常工況下的變化曲線幾乎平行，而隨著壁厚的變化離心力所產生的應力zui大值變化很小。這說明轉鼓自身質量離心力在壁內產生的應力與鼓壁厚度無關，轉鼓壁主要是承受物料的離心液壓，所以增加鼓壁的厚度并不能降低自身質量離心力引起的應力。
?。础?二手臥螺離心機結論
應用Ｐｒｏ／Ｅ軟件建立臥螺離心機轉鼓虛擬樣機模型，此后，應用ｖｉｓｕａｌＮａｓｔｒａｎ仿真系統對模型進行應力應變有限元仿真，考察轉鼓在一定結構參數、轉速和物料下是否有足夠的強度和較小的徑向變形，并分析了轉鼓在不同壁厚時的應力情況，得到如下結論：
?。ǎ保┰诂F有結構和壁厚條件下，轉鼓的應力在各種工況下都有較大的余量，可以進一步優化，以減輕重量。
?。ǎ玻┱９r下，應力zui大值隨著轉鼓壁厚的減小而增大，開始時增大的幅度較小，厚度小于１０ｍｍ以后增大速度明顯變大，厚度小于６ｍｍ以后曲線變得更陡峭。但在轉鼓壁厚為６ｍｍ時，應力zui大值超過材料的基本許用應力２０５ＭＰａ符合強度要求。
（３）仿真研究表明：轉鼓自身質量離心力在壁內產生的應力與鼓壁厚度無關，轉鼓壁主要是承受物料的離心液壓，所以增加鼓壁的厚度并不能降低自身質量離心力引起的應力。這些結論對臥螺離心機轉鼓結構優化具有理論的指導意義，也顯示出虛擬樣機有限元仿真強大的優勢和發展潛力。
*二手臥螺離心機：
轉鼓虛擬樣機模型
轉鼓主要包括轉鼓筒體和大小端蓋（包括液位調節裝置）。轉鼓筒體由圓錐體和圓柱體組成，為軸對稱結構。轉鼓幾何結構、約束和載荷的特點比較復雜，轉鼓壁受有離心力和物料產生的離心力等作用，還要考慮其徑向變形。轉鼓的建模和應力應變仿真分析過程中采用實體建模，模型和參數的修改都很方便，zui終確定合理的結構參數所需時間得到大幅度的縮短；降低成本，整個過程都在計算機上完成，有利于通過優化等手段開發出性能更為*的產品。
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