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离心机复杂转鼓的有限元优化计算

转鼓是各类离心机的核心部件, 合理设计离心机转鼓不仅是保证离心机能正常 、安全运行的前提, 而且 将直接影响离心机的技术经济指标。强度计算是离心 机转鼓设计的重要内容 , 目前国内离心机的转鼓强度 计算大多数是根据机械工程手册推荐的离心机转鼓强 度计算方法。按此算法设计的离心机转鼓往往偏于保守,相关尺寸有较大富裕 ,使得转鼓质量无谓地增加,既增加了转鼓运行的能耗, 也造成材料的浪费, 显然是不经济的。

虹吸离心机是近年来开发的一种具有高效过滤性能的新型机种, 其转鼓形状比普通离心机转鼓更显特殊,目前对这种形状特殊的转鼓强度算法还不多见。鉴于此,本文采用轴对称有限元应力分析方法 ,对虹吸 离心机转鼓进行整体优化计算研究 ,即对转鼓筒体、栏液板、转鼓底、虹吸室筒壁及溢流板等相关部件的厚度尺寸进行优化计算 ,建立相应的优化计算数学 模型 ,为虹吸离心机转鼓的优化设计提供更合理的理论依据。

虹吸离心机转鼓为整体转鼓 , 其结构简图如图 1 所示 。虹吸离心机转鼓为回转体, 其几何形状、约束条件及载荷(转鼓及物料等所产生的离心力)均对称于回转轴, 应力 、应变及位移等也对称于回转轴。因此, 可以把这类轴对称部件子午面上的剖面图作为计算简 图,于是虹吸离心机转鼓有限元计算可简化为图 2 所 示的模型 。

虹吸离心机转鼓结构示意图

图1 虹吸离心机转鼓结构示意图

图2 虹吸离心机有限元计算模型

转鼓有限元计算网络的 区域划分

图3 转鼓有限元计算网络的区域划分


为了便于进行网格的自动划分, 确定整个转鼓内 各节点坐标、节点编号及所需信息的关键点, 将图2所示的转鼓计算模型划分为图3所示的12个区域。