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詳細(xì)介紹
*二手臥螺離心機(jī)懸浮液的沉降、沉渣的輸送和脫水都在轉(zhuǎn)鼓中完成。因此轉(zhuǎn)鼓部件是臥螺離心機(jī)的主要部件。轉(zhuǎn)鼓的結(jié)構(gòu)、材料、形狀和參數(shù)在很大程度上決定了離心機(jī)的特點(diǎn)和工藝效果。不但關(guān)系到離心機(jī)的結(jié)構(gòu)安全性問(wèn)題，而且還關(guān)系到離心機(jī)的沉渣輸送、分離效果。離心機(jī)的系列化是以轉(zhuǎn)鼓的zui大內(nèi)直徑為主要參數(shù)來(lái)制定的。隨著離心機(jī)單機(jī)生產(chǎn)能力的提高，其設(shè)計(jì)正朝著轉(zhuǎn)速更高，直徑更大的方向發(fā)展。轉(zhuǎn)鼓結(jié)構(gòu)的應(yīng)力應(yīng)變問(wèn)題更為突出。在解決應(yīng)力應(yīng)變問(wèn)題的前題下，對(duì)轉(zhuǎn)鼓組進(jìn)行結(jié)構(gòu)參數(shù)分析和優(yōu)化，提高離心機(jī)的分離效果，減輕質(zhì)量、降低成本對(duì)臥螺離心機(jī)來(lái)說(shuō)，具有十分重要的工程實(shí)際意義。
*二手臥螺離心機(jī) 式中：
?。?mdash;——轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)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(yùn)動(dòng)對(duì)轉(zhuǎn)鼓壁形成的壓力，方向垂直于轉(zhuǎn)鼓內(nèi)表面。由于物料離心液壓與回轉(zhuǎn)半徑的平方成正比，將物料離心壓力以均布載荷形式沿轉(zhuǎn)鼓內(nèi)表面法向施加到轉(zhuǎn)鼓壁上。圓筒中的流體物料在筒壁內(nèi)表面所產(chǎn)生的離心液壓的計(jì)算引用公式：
式中：
ρｃ———轉(zhuǎn)鼓內(nèi)被分離物料的密度，１１５０ｋｇ／ｍ３；ω———轉(zhuǎn)鼓的回轉(zhuǎn)角速度，２９３．２ｒ／ｓ；Ｒ０———轉(zhuǎn)鼓回轉(zhuǎn)時(shí)物料環(huán)的內(nèi)表面半徑，０．２１ｍ；Ｒ———轉(zhuǎn)鼓內(nèi)半徑，０．５２ｍ。
同樣，錐段筒體壁上和轉(zhuǎn)鼓大端蓋的任意半徑處的物料壓力仍用公式（２）進(jìn)行計(jì)算，方向垂直于作用處的內(nèi)表面，都以線(xiàn)載荷形式施加到有限元模型上。
?。玻玻病?二手臥螺離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓的應(yīng)力應(yīng)變仿真 本仿真對(duì)轉(zhuǎn)鼓進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變分析，求解離心力（Ｆω工況）、物料的離心液壓（ＰＣ工況）、滿(mǎn)載（Ｆω＋ＰＣ工況）三種工況下轉(zhuǎn)鼓整體結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和位移分布情況，并考察轉(zhuǎn)鼓是否有足夠的強(qiáng)度和較小的徑向變形。本分析中采用應(yīng)力強(qiáng)度來(lái)描述轉(zhuǎn)鼓的應(yīng)力狀態(tài)，并與材料的設(shè)計(jì)應(yīng)力強(qiáng)度進(jìn)行比較。轉(zhuǎn)鼓材料為：１０Ｃｒ２２Ｎｉ５Ｍｏ３Ｎ，基本許用應(yīng)力：
［σ］＝０．５σｓ＝０．５４５０＝２２５ＭＰａ［σ］＝０．３３σｂ＝０．３３６２０＝２０５ＭＰａ取其小值，基本許用應(yīng)力為：Ｓｍ＝２０５ＭＰａ對(duì)轉(zhuǎn)鼓的變形需要控制在一定的限度范圍內(nèi)。目前我國(guó)離心機(jī)行業(yè)還沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，從工程上講就是要求轉(zhuǎn)鼓在運(yùn)行過(guò)程中不能有明顯的變形，更不能因變形等因素引起轉(zhuǎn)鼓與固定機(jī)殼等發(fā)生碰擦［１］。臥螺離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓外殼與機(jī)殼內(nèi)表面的距離為５ｍｍ。
在ｖｉｓｕａｌＮａｓｔｒａｎ對(duì)虛擬樣機(jī)模型添加１０Ｃｒ２２Ｎｉ５Ｍｏ３Ｎ材料和以四面體形固體單元網(wǎng)格劃分，平均長(zhǎng)度３０ｍｍ，共６１６９７個(gè)節(jié)點(diǎn)，３２７８?jìng)€(gè)單元。本分析中，在轉(zhuǎn)鼓的大小端軸頸與滾珠軸承接觸處施加滾動(dòng)鉸鏈約束。分別對(duì)上述三種工況進(jìn)行仿真分析，離心力（Ｆω工況）、物料的離心液壓（ＰＣ工況）應(yīng)力位移仿真云圖見(jiàn)圖２、圖３。
由應(yīng)力云圖可知，zui大應(yīng)力為１６４．２ＭＰａ，在靠近大端鼓底的柱形筒體的內(nèi)壁上，并且整個(gè)圓柱筒體上的應(yīng)力水平都比錐段筒體、頂蓋和鼓底的應(yīng)力高。因?yàn)閦ui大應(yīng)力小于材料的許用應(yīng)力２０５ＭＰａ，表明本分析的轉(zhuǎn)鼓在正常操作過(guò)程中是安全的。由徑向位移云圖可知，轉(zhuǎn)鼓正常工作狀態(tài)下，圓柱形筒體向外擴(kuò)張，zui大徑向位移也發(fā)生在筒體上，值為０．１８１２ｍｍ。轉(zhuǎn)鼓的變形并不明顯，滿(mǎn)足剛度要求?？梢?jiàn)轉(zhuǎn)鼓結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)速有進(jìn)一步優(yōu)化的可能。
?。场?二手臥螺離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓的結(jié)構(gòu)優(yōu)化
由于現(xiàn)行設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)鼓壁厚己滿(mǎn)足強(qiáng)度要求，并有很大的安全裕量，因此從考慮節(jié)省成本的角度出發(fā)，本分析將用有限元方法對(duì)轉(zhuǎn)鼓進(jìn)行優(yōu)化，在保證強(qiáng)度的前提下，使得轉(zhuǎn)鼓的壁厚尺寸逐漸降低，并觀察壁厚尺寸參數(shù)的變化對(duì)應(yīng)力產(chǎn)生的影響。各種工況下應(yīng)力強(qiáng)度zui值隨轉(zhuǎn)鼓壁厚變化的計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表１，并將計(jì)算結(jié)果經(jīng)線(xiàn)性化處理制成二維坐標(biāo)圖如圖４。
大速度明顯變大，厚度小于６ｍｍ以后曲線(xiàn)變得更陡峭。但在轉(zhuǎn)鼓壁厚為６ｍｍ時(shí)，應(yīng)力zui大值超過(guò)材料的基本許用應(yīng)力強(qiáng)度，不符合強(qiáng)度要求。從圖４還可以直觀看出，物料的離心液壓所產(chǎn)生的應(yīng)力的變化曲線(xiàn)和正常工況下的變化曲線(xiàn)幾乎平行，而隨著壁厚的變化離心力所產(chǎn)生的應(yīng)力zui大值變化很小。這說(shuō)明轉(zhuǎn)鼓自身質(zhì)量離心力在壁內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力與鼓壁厚度無(wú)關(guān)，轉(zhuǎn)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(zhì)量離心力引起的應(yīng)力。
４ *二手臥螺離心機(jī)結(jié)論
應(yīng)用Ｐｒｏ／Ｅ軟件建立臥螺離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓虛擬樣機(jī)模型，此后，應(yīng)用ｖｉｓｕａｌＮａｓｔｒａｎ仿真系統(tǒng)對(duì)模型進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變有限元仿真，考察轉(zhuǎn)鼓在一定結(jié)構(gòu)參數(shù)、轉(zhuǎn)速和物料下是否有足夠的強(qiáng)度和較小的徑向變形，并分析了轉(zhuǎn)鼓在不同壁厚時(shí)的應(yīng)力情況，得到如下結(jié)論：
（１）在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)和壁厚條件下，轉(zhuǎn)鼓的應(yīng)力在各種工況下都有較大的余量，可以進(jìn)一步優(yōu)化，以減輕重量。
?。ǎ玻┱９r下，應(yīng)力zui大值隨著轉(zhuǎn)鼓壁厚的減小而增大，開(kāi)始時(shí)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(xiàn)變得更陡峭。但在轉(zhuǎn)鼓壁厚為６ｍｍ時(shí)，應(yīng)力zui大值超過(guò)材料的基本許用應(yīng)力２０５ＭＰａ符合強(qiáng)度要求。
（３）仿真研究表明：轉(zhuǎn)鼓自身質(zhì)量離心力在壁內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力與鼓壁厚度無(wú)關(guān)，轉(zhuǎn)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(zhì)量離心力引起的應(yīng)力。這些結(jié)論對(duì)臥螺離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓結(jié)構(gòu)優(yōu)化具有理論的指導(dǎo)意義，也顯示出虛擬樣機(jī)有限元仿真強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)和發(fā)展?jié)摿Α?/div>
*二手臥螺離心機(jī)：
轉(zhuǎn)鼓虛擬樣機(jī)模型
轉(zhuǎn)鼓主要包括轉(zhuǎn)鼓筒體和大小端蓋（包括液位調(diào)節(jié)裝置）。轉(zhuǎn)鼓筒體由圓錐體和圓柱體組成，為軸對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)鼓幾何結(jié)構(gòu)、約束和載荷的特點(diǎn)比較復(fù)雜，轉(zhuǎn)鼓壁受有離心力和物料產(chǎn)生的離心力等作用，還要考慮其徑向變形。轉(zhuǎn)鼓的建模和應(yīng)力應(yīng)變仿真分析過(guò)程中采用實(shí)體建模，模型和參數(shù)的修改都很方便，zui終確定合理的結(jié)構(gòu)參數(shù)所需時(shí)間得到大幅度的縮短；降低成本，整個(gè)過(guò)程都在計(jì)算機(jī)上完成，有利于通過(guò)優(yōu)化等手段開(kāi)發(fā)出性能更為*的產(chǎn)品。
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