基于有限元法的旋转挤压式污泥脱水机整体结构强度分析.pdf

《基于有限元法的旋转挤压式污泥脱水机整体结构强度分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第53卷第6期化工设备与管道Vol.53No.62016年12月PROCESSEQUIPMENT&PIPINGDec.2016基于有限元法的旋转挤压式污泥脱水机整体结构强度分析高旭，李慧芳，钱才富（北京化工大学CAE中心，北京100029）摘要：采用有限元法，对新型旋转挤压式污泥脱水机进行力学分析。考虑到对各构件分别建模分析时难以确定载荷和边界条件，建立了整体结构有限元模型，得到了von-Mises应力和变形分布，并进行了强度和刚度校核。结果表明：对于所分析的污泥脱水机，最大应力发生在挡门与外隔板接触的局部区域，大小为187.2MPa，最大位移出现在支撑板外侧，大小为0.

2、016mm，强度和刚度都满足要求。关键词：旋转挤压式污泥脱水机；有限元分析；强度；刚度中图分类号：TQ050.2；TH123文献标识码：A文章编号：1009-3281（2016）06-0045-000旋转挤压式污泥脱水机是一种新型高效污泥脱水设备，处理对象主要为城市生活污泥以及印染、造纸等工业污泥。该设备具有十分突出的优点，如脱水效率高、能源消耗小、结构紧凑合理、工作环境整洁等。旋转挤压式污泥脱水机起源于二十世纪八十年代的美国专利US4534868，该专利介绍了一种运用[1]挤压对材料进行脱水的方法。二十世纪八十年代末，美国专利US4986881将专利US4534868的

3、过滤技术应用于造纸行业，克服了传统造纸工艺不连续的缺图1旋转挤压式污泥脱水机点，并将挤压内腔的形状从“一”字型变为了“C”Fig.1Sketchforrotarypressfilter[2]型内腔。专利WO03004130也运用了相同的原理，[3]并进一步完善了过滤部件中的一些细节问题。图1本文应用有限元方法，建立旋转挤压式污泥脱水机为旋转挤压式污泥脱水机的设备简图。整体结构有限元模型，进行力学分析并进行强度与旋转挤压式污泥脱水机的工作原理是先将制备刚度校核。好的絮凝剂按合理比例投放进需要脱水的料浆中。絮1旋转挤压脱水过滤机整体模型建立凝剂是向污泥中加入的物理调理剂，可以在

4、污泥中[4-5]起到骨架作用，用来增强脱水效果。然后，料浆本节就北京化工大学开发的旋转挤压式污泥脱被压入“C”型脱水通道中，在脱水的过程中沿“C”水机建立有限元模型，对其主要结构进行强度和刚度型通道向前移动。支撑板上的两个侧壁开出长圆孔，计算与校核。被挤压出来的水分通过长圆孔排出，最终形成含水率符合要求的滤饼，由滤饼出口排出[6]。收稿日期：2016--基金项目：北京市朝阳区协同创新项目（编号：XC1416）。然而，在旋转挤压式污泥脱水机各构件的强度作者简介：高旭（1993—），男，天津人，在读硕士研究生。主要及刚度计算方面，目前尚无合适的工程计算方法。从事挤压式脱水机的

5、开发和研究工作。·46·化工设备与管道第53卷第6期1.1有限元几何模型的建立（4）支撑板栓接两侧面施加固定约束；旋转挤压式污泥脱水机构件多，如果对各构件（5）销钉两侧面施加固定约束；分别建模分析，其载荷和边界条件往往难以确定，计（6）挡门两侧面及顶面施加固定约束。算准确性也差，为此本文利用ANSYSWorkbench的2有限元分析结果实体单元对组成脱水机“C”型内腔的7个组件进行整体分析。图2为污泥脱水机“C”型内腔整体几何为进行强度和刚度校核，本分析只提取应力和模型，图3为其网格模型。变形计算结果。2.1von-Mises应力分布图4污泥脱水机“C”型内腔整体von-

6、Mises应力分布，可以看出，支撑板、外隔板应力都很小，左右侧板上销钉孔处应力较其余地方大，为41.6MPa左右，但也远小于不锈钢材料的许用应力。图5为内间隔板、销钉、挡门与导向块组件中图2污泥脱水机“C”型内腔几何模型Fig.2GeometrymodelfortypeCinnerchamberofthesludgedewateringmachine图4污泥脱水机“C”型内腔整体应力分布Fig.4OverallstressdistributionfortypeCinnerchamberofthesludgedewateringmachine图3污泥脱水机“C”型内腔网格模

7、型Fig.3MeshmodelfortypeCinnerchamberofthesludgedewateringmachine1.2载荷与边界条件旋转挤压污泥脱水机所承受的载荷主要是“C”型通道内液体的压力以及支撑板旋转所受的污泥摩擦力。由于内间隔板转速仅为0.5r/min，可认为污泥图5内间隔板、销钉、挡门与导向块组件中的应力分布Fig.5Stressdistributionforinnerclapboard，boltandguide脱水机承受静态载荷，另外，从“C”型通道的污泥blockcomponent进口到滤饼出口的压