ANSYS原油含水率测试分析仪的设计+CAD图纸(6)
通常规定，拧紧后螺纹联接件的预紧应力不得超过其材料的屈服极限 的80％。对于一般联接用的钢制螺栓联接的预紧力 ，推荐按下列关系确定：
碳素钢螺栓： （3-9）
合金钢螺栓： （3-10）
式中： —螺栓材料的屈服极限；
—螺栓危险截面的面积。
（3-11）
如图6所示釜盖可知在最危险截面处， =104mm；
=90mm。
为了避免机械零件的失效，设计机械零件时就应使其具有足够的工作能力。零件危险截面上的应力不得超过其许用应力。合理选择许用安全系数是强度计算中的一项重要工作。许用安全系数过大，机器显得笨重，且不符合经济性原则；过小则机器可能不安全。合理选择许用安全系数的原则是：在保证安全可靠的前提下，尽可能选用较小的许用安全系数[10]。
表1 许用安全系数
0.45～0.55 0.55～0.70 0.70～0.90 铸件
S 1.2～1.5 1.4～1.8 1.7～2.2 1.6～2.5
选择好许用安全系数后，就可以计算出相应的许用应力。
（3-12）
设计项目 设计依据及内容 设计结果
（1）釜盖所承受的工作载荷
（3）釜盖所承受的预紧力
釜盖的材质为不锈钢，选择强度等级8.8级。
查机械手册得 640Mpa
=800Mpa
根据式3-10得
根据式5-6得
=640/800
根据表1 选取许用安全系数
根据式3-12得
由式3-4可得：
经过上述的计算可以看出紧扣单螺纹的连接结构在10MPa工作压力下，最大应力小于许用应力，所以该结构满足应力要求。
4 极板结构的三种方案
电脱法原油含水率测试仪是靠电场来达到油水分离的目的。所以，极板的结构将会直接影响到测试仪的工作效率，如何在相同的电压下获得最大的电场，这与极板的结构有直接关系。现提出三种在测试仪中加电极板的方案：
（1） 平行极板
如图4-1所示，平行极板是在原油含水率测试仪釜体的两侧加上两块平行的电极板。
图4-1 平行极板结构
平行极板机构最大的优点在于结构简单，制造成本低。
（2） 圆弧形极板
如图4-2所示，圆弧形极板是用两块近似于半圆的极板环绕在釜体的周围。
图4-2 圆弧形极板结构
这种结构的优点在于结构较简单，节省空间。
（3） 电极棒与极板结构
如图4-3所示，这种结构是在原油含水率测试仪的釜体内部加入一根电极棒，在釜体的外部加一个桶形的电极板，在电极棒与电极板上加上电压，产生电场。此种结构较前两种较为复杂。
图4-3 电极棒与极板结构
以上这三种结构本身的特点并不是最主要的，最终选择哪种方案关键还是在测试仪釜体内产生的电场来决定。
5 电场分析
5.1 ANSYS理论基础
5.1.1. 有限元法的基本思想
自从20世纪60年代Clough第一次提出“有限单元法”这个概念以来，经过40多年的发展，如今已经成为工程分析中应用最广泛的数值计算方法。因其出色的通用性和有效性而受到工程技术界的高度重视，伴随着计算机和技术的飞速发展，有限单元法（或称有限元法）现已成为CAD/CAM（计算机辅助设计与制造）技术的重要组成部分[11]。