自卸式铁屑甩油离心机转鼓应力分析
栏目:业界资讯 发布时间:2019-11-30
自卸式铁屑甩油离心机的转鼓上下都开口,并与内胆上的六根呈辐射状的转臂相连,围绕中心轴作圆周高速旋转,且转鼓壁上均匀分布了许多出油小孔,所以对自卸式铁屑甩油离心机的主要部件转鼓体(包括转鼓、转臂、内胆)进行强度分析非常重要。由于目前在离心机转鼓强度计算

自卸式铁屑甩油离心机的转鼓上下都开口,并与内胆上的六根呈辐射状的转臂相连,围绕中心轴作圆周高速旋转,且转鼓壁上均匀分布了许多出油小孔,所以对自卸式铁屑甩油离心机的主要部件转鼓体(包括转鼓、转臂、内胆)进行强度分析非常重要。由于目前在离心机转鼓强度计算规范JB/T8051-1996标准中[1]未对上下开口的转鼓强度计算与分析做出明确说明,笔者先依据JB/T8051-1996标准中的计算方法计算得出转鼓体强度,再与ANSYS软件分析得到的转鼓体强度做对比,探讨JB/T8051-1996标准是否适用上下开口的转鼓。1转鼓应力计算转鼓模型如图1所示,为了能够看清转鼓内部结构,对转鼓壁进行了透明显示。自卸式铁屑甩油离心机的转鼓内壁与被甩铁屑频繁冲击和摩擦,且转鼓由板材弯曲焊接形成,故转鼓的材料必须选择冲击韧性、塑性以及焊接性能都较好的钢材。通过查询机械设计手册[2]中的材料特性,牌号为Q345A的低合金高强度结构钢符合转鼓需要的特性,其一般材料属性:密度1=7.85g/cm3,弹性模量E=206GPa,泊松比=0.3,屈服极限s345MPa,抗拉强度b470MPa。图1转鼓三维实体模型转鼓参数:内半径r1=375mm,平均半径r2=377.5mm,壁厚=5mm,有效高度h=550mm,转速n=980r/min,鼓壁开孔直径d=4mm。对转鼓进行100%射线探伤检查或其他等效的探伤方法检查的焊缝,其焊缝系数K1=0.95。孔在鼓壁上均匀分布时,开孔系数K2、K3与开孔位置有关,依据JB/T8051-1996标准,焊缝区开孔不可避免时,焊缝和开孔系数K值则应取K2、K3中的较小值(K2=0.867)与焊缝系数K1相乘,得焊缝及开孔系数K=0.824。依据JB/T8051-1996标准,空转鼓旋转时鼓壁内的环向应力:1=10-9q1r2(1)式中q鼓壁开孔引起的表观密度减小系数,此处取q=0.986;r2转鼓壁平均半径,mm;1转鼓材料的密度,g/cm3;1空转鼓旋转时转鼓壁的环向应力,MPa;转鼓正常工作时的角速度,rad/s。计算得到空转鼓旋转时鼓壁内的环向应力1=11.6MPa。由于铁屑先经过粉碎机粉碎后,再进入离心机甩油,进入离心机的铁屑能够均匀地分布在转鼓壁上,铁屑密度已知,故圆柱形转鼓内由物料等载荷离心压力产生的鼓壁环向应力:2=10-92[2(r12-r32)r1/(2)](2)式中r1转鼓内半径,mm;r3物料(铁屑)环的内半径,mm;2物料(铁屑)的密度,取0.9g/cm3;2由均匀分布物料离心压力所引起的鼓壁的环向应力,MPa;转鼓壁厚度,mm。通过实际测算粉碎机落料下的铁屑密度,得到2=0.9g/cm3,计算圆柱形转鼓内由100kg铁屑等载荷离心压力产生的鼓壁环向应力2=23.105MPa。依据JB/T8051-1996标准,对于质量均布的物料载荷,圆柱形开孔转鼓的环向总应力:t=(1+2)/K(3)把参数代入,得到转鼓装载100kg铁屑重量时产生的鼓壁环向总应力值t=42.118MPa。2转鼓应力有限元分析采用Solidworks三维绘图软件来建立CAD模型,然后通过Solidworks与ANSYS自带的接口把三维CAD模型导入到ANSYS分析软件中形成有限元模型。为了获取预期计算结果并考虑计算结果的可靠性,综合考虑采用四面体划分网格,划分后的单元总数为44426,节点总数为21708。

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