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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]。
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