螺旋输送器结构设计及力学分析(2)
4.2 有限元模型的建立 31
4.3 螺旋输送器静力分析 39
4.4 强度校验 41
4.5 本章小结 42
5 结论与展望 43
5.1 论文的主要结论 43
5.2 对于本课题研究的展望 43
致谢 44
参考文献 45
1 绪论
1.1 研究背景
离心分离是利用离心力对液-固、液-液-固、液-液等非均相混合物进行分离的过程。实现离心分离操作的机械称为离心机[1]。
离心机是现代工业中常用的一种分离机械，它其它分离机械相比，不仅能得到含湿量低的固相和高纯度的液相，而且具有节省劳力、减轻劳动强度、改善劳动条件，并且具有连续运转、自动遥控、操作安全可靠和占地面积小等优点。因此自第一台工业用三足式离心机在德国问世，迄今一百多年来离心机已经获得了很大的发展。
离心机属于后处理设备，主要用于脱水、浓缩、分离、澄清、净化及固体颗粒分级等工艺过程，它是随着各工业部门的发展而相应发展起来的。目前离心机己广泛应用于化工、石油、轻工、医药、纺织、冶金、煤炭、选矿、船舶、军工等各个领域。例如18世纪工业革命后，随着纺织工业的发展，1836年出现了棉布脱水机。进入20世纪以后，随着石油工业综合利用的发展，要求把水、固体杂质、焦油状物料等除去，以便使原油当作燃料油使用，以及各种润滑油、燃料油的提纯都使用离心机。在食品行业中，牛奶、酵母、啤酒、果汁等食品的制造都要用到离心机。离心机已成为一种应用非常广泛的通用机械。
离心机种类繁多，各有特色，并正在向提高技术参数、系列化、自动化方向发展，专用机种越来越多。可按分离原理、操作目的、操作方法、结构形式、分离因数、卸料方式等分类。按分离原理可分为过滤式离心机和沉降式离心机两大类，详见图1.1[1]。
本文是基于某型卧螺离心机，对其螺旋输送器进行结构设计及改进，分析分离过程中的粒子运动规律，并对螺旋输送器结构进行有限元仿真计算。
图1.1 离心机的分类
1.2 卧螺离心机的国内外研究现状
1.2.1 卧螺离心机的应用及其发展
卧螺离心机是高速运转、连续进料、分离分级、螺旋输送器卸料的离心机。自从第一台卧螺离心机诞生以来，由于它具有连续操作、处理量大、单位产量耗电量较少、适应性强等特点而得到了迅速发展[2]。随着环境保护和三废治理发展的需要，对于工业废水和污泥脱水处理的要求都很高，促使卧螺离心机有了进一步的发展。在生产合成塑料及合成纤文的分离设备中，卧螺离心机已成为关键设备之一[3-6]。
在卧螺离心机的发展中，随着分离质量、生产能力等要求不断的提高，结构、性能、参数也随之变化很大，应用范围也更加广泛，在离心机领域中一直占有重要地位。卧螺离心机品种繁多，可按转鼓的结构形式、分离特性、流场型式、排出方式、差速器的结构形式、用途等进行分类[7]，详见图1.2。
图1.2 卧螺离心机的分类
1.2.2 卧螺离心机的工作原理
螺离心机的工作原理和主要部件如图1.3所示。在机壳6内有两个装在主轴承3和8上的同心回转部件，外面是无孔转鼓7，里面是螺旋输送器4。主电动机通过三角皮带轮带动转鼓旋转。转鼓通过左轴承处的空心轴与行星差速器9的外壳相连接，行星差速器的输出轴带动螺旋输送器与转鼓作同向转动，但转速不同，其转速差一般为转鼓转速的0.2～3％。料液从右端的中心加料管1连续送入机内，经过螺旋输送器内筒加料隔仓的进料孔5进到转鼓内。在离心力的作用下，转鼓内形成了环形液池，重相固体粒子离心沉降到转鼓内表面上而形成沉渣，由于螺旋叶片与转鼓的相对运动，沉渣被螺旋叶片推送到转鼓小端的干燥区，从排渣孔12甩出。在转鼓的大端盖上开设有若干溢流孔11，澄清液便从此处流出，经机壳的排液室排出[8]。