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《多通道旋转挤压脱水机脱水圆盘静力分析及优化设计_戴先葵.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第36卷第4期北京化工大学学报(自然科学版)Vol.36,No.42009年JournalofBeijingUniversityofChemicalTechnology(NaturalScience)2009多通道旋转挤压脱水机脱水圆盘静力分析及优化设计*戴先葵范德顺(北京化工大学机电工程学院,北京100029)摘要:提出一种全新的多通道旋转挤压脱水机的设计方案。利用通用有限元软件对复杂载荷联合作用下的脱水圆盘进行强度和刚度的校核,并对脱水圆盘进行优化设计。有限元数值模拟的结果表明,脱水圆盘的设计方案满足设计要求,在没有成
2、熟设计理论的背景下,为设计方案的可靠性提供了依据。在满足强度和刚度设计要求的条件下,经优化设计得出的方案要节省28%的材料,有利于减少脱水机的重量、降低制造成本。关键词:有限元方法;优化设计;多通道旋转挤压脱水机;脱水圆盘中图分类号:TQ05118行优化设计,为旋转挤压脱水机零部件设计的可靠引言性提供一定的依据。旋转挤压式脱水机是近年来开发的一种新型高1多通道旋转挤压脱水机简介效脱水装置,可用于污水污泥处理,也可用于食品和制药工业的固液分离。与传统固液分离装置相比旋转挤压脱水机中,各部件形成1个C型的挤较,旋转挤压式脱水机
3、具有结构简单紧凑、处理量压通道。通道出口处的气动档门设定一定压力阈大、脱水性能好、能耗低、操作空间密闭、维修管理容值,形成背压,使得由脱水圆盘驱动的物料在运输的[1]易等优点。近年来,国内外出现了几种结构上经过程中受到越来越大的压力,从而实现挤压脱水。[2-3]过改进的旋转挤压脱水机。但是,目前已面世目前已经面世的旋转挤压脱水机多是单通道的旋转挤压脱水机仍存在结构设计不尽理想、处理的,即在1个脱水单元内仅有1个C型挤压通道。能力有限、整机重量过大等不足之处,在结构设计上也有机型为提高处理能力在同一悬臂主轴上并列安还存在若干
4、可以改进和优化的地方。另外,到现在装数个独立的脱水单元,但由于脱水单元本身就重为止,仍没有关于旋转挤压脱水机的成熟的设计理量可观,给机器的整体设计造成麻烦,比如说,对悬论,各种具体设计方案的可靠性还有待验证。本课臂轴及传动装置的设计选型提出更高要求。题组对旋转挤压脱水机的关键部件)))脱水圆盘已本文提出一种全新的多通道旋转挤压脱水机的有一些研究,利用有限元计算、采用正交试验设计的设计方案,如图1所示。所做的技术改进包括:采用方法得出了满足一定强度和刚度设计要求的优化设简支轴,使得轴的承载更合理;在同1个脱水单元里[4-5]
5、有4个C型挤压通道,结构更加紧凑,同时还提高计方案,可供参考。但这种方法涉及多次重复计算,工作量较大。处理能力;相比并联多个独立脱水单元的多通道设本文针对上述问题提出一种全新的旋转挤压脱计方案,本设计节省更多制造材料(如机壳),安装也水机设计方案,利用通用有限元软件ANSYS对关更方便;中间的脱水圆盘都是一侧受到物料作用力,键部件)))脱水圆盘进行复杂载荷联合作用下的强另一侧有支撑板的刚性支撑,抗变形能力更强。度和刚度校核,并基于ANSYS的结构优化设计程2脱水圆盘的静力分析序,在一定的强度和刚度设计要求下,对脱水圆盘进将
6、图1中件号4所示的带支撑筋的脱水圆盘称收稿日期:2009-01-04为A类圆盘,件号7所示的背后有刚性支撑板脱水第一作者:男,1983年生,硕士生圆盘称为B类圆盘。本文重点研究B类脱水圆盘,*通讯联系人先对其作静力分析。E-mail:fandeshun111@sohu.com第4期戴先葵等:多通道旋转挤压脱水机脱水圆盘静力分析及优化设计#97#另外,圆盘还与16块长280mm宽16mm的支撑板接触,近似认为支撑板是完全刚性的,忽略其在受压时的微小变形,故在圆盘的有限元模型中选择所有与支撑板接触处的节点,限定其轴向位移。此外
7、,圆盘上还开有少数螺柱孔,因远离承压区,也未考虑其影响。图2为脱水圆盘有限元模型。1)主轴;2)轴承;3)机壳;4)带支撑筋的脱水圆盘(A类);5)螺柱;6)连接部件;7)脱水圆盘(B类);8)C型挤压脱水通道;9)内间隔板;10)螺柱;11)支撑板;12)外间隔板;13)液流出口图1多通道旋转挤压脱水机简图图2脱水圆盘的有限元模型Fig.1Sketchofthemult-ichannelrotarypressfilterFig.2Finite-elementmodelofthedewateringdisk211脱水圆盘有
8、限元模型的建立212脱水圆盘数值模拟结果及讨论旋转挤压脱水机工作转速仅为1~115r/min,本文对脱水圆盘的强度校核采用第四强度理故可以近似的认为各部件承受的载荷都是静力,对论,若材料的许用应力为[R],则按第四强度理论得脱水圆盘进行静力分析。静力分析用于求解静力载到的强度条件是荷作用下结构的位移和应
