自卸式铁屑甩油离心机转鼓应力分析.pdf

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1、第40卷第3期化工机械373自卸式铁屑甩油离心机转鼓应力分析陆敏41t2裴景玉1徐霖2潘人杰2荣志威2(1．上海交通大学机械与动力工程学院；2．无锡威孚高科技集团股份有限公司汽车零部件分公司)摘要依据离心机转鼓强度计算规范JB／T8051—1996标准中提出的计算方法，计算得出自卸式铁屑甩油离心机转鼓内壁所受的应力，再与ANSYS软件分析得到的转鼓应力作对比，分析得出JB／T805l-1996标准同样适用于上下开口的转鼓的应力核算。同时，转鼓在满载铁屑的情况下，其承受的最大应力远远小于许用应力，满足强度要求，为转鼓的设计提供了理论依据。关键词离心机转鼓应力分析中图分类号TQ051．8+

2、4文献标识码A文章编号0254-6094(2013)03-0373-03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⋯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

3、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心1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P，=7．859／cm3，弹性模量E=206GPa，泊松比肛=0．3，屈服极限矿。≥345MPa，抗拉强度tlrb≥470MPa。图1转鼓三维实体模型转鼓参数：内半径r，=375mm，平均半径r：=377．5mm，壁厚6=5ram，有效高度h=550mm，转速n

4、=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K．=0．95。孔在鼓壁上均匀分布时，开孑L系数墨、E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K：、E中的较小值(K：=0．867)与焊缝系数K。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·陆敏，男，1983年2月生，在职硕士研究生，工程师。上海市，200030。374化工机械2013妊壁内的环向应力：OrI=10一妒lr22∞2(I)式中q——鼓壁开孔引起的表观密度减

5、小系数，此处取q=0．986；r，——转鼓壁平均半径，mm；p，——转鼓材料的密度，g／cm3；盯．——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orl=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：or2=10一甜2Iv2(rl2一r32)rl／(28)](2)式中r，——转鼓内半径，mm；^——物料(铁屑)环的内半径，mm；p2——物料(铁屑)的密度，取0．99／cm3；矿：——由均匀

6、分布物料离心压力所引起的鼓壁的环向应力，MPa；6——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p：=0．99／cm3，计算圆柱形转鼓内由lOOkg铁屑等载荷离心压力产生的鼓壁环向应力盯：=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：or。=(Orl+or2)／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or。=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A

7、NSYS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。自卸式离心甩油机转鼓的旋转是由离心机电机通过直接安装于电机主轴上起挡屑与甩屑作用的内胆上的六根呈辐射状的与转鼓内壁相连的转臂所带动，围绕中心轴做圆周高速旋转，所以必须对转鼓内离心机电机施加约束，限制其沿茗、y、：轴的平动自由度和绕Y轴和：轴的旋转自由度。高速旋转时铁屑对转鼓内壁产生的离心压