加强箍对离心机转鼓应力特征影响的研究

论文摘要

转鼓是离心机的关键部件之一。转鼓的设计和强度计算直接影响到离心机的综合使用性能,但转鼓转速和直径的提高,很大程度上受转鼓强度的限制。为了满足强度的要求,一些设计制造单位采用在转鼓筒体上设置加强箍的措施。因此准确地掌握加强箍对筒体应力的影响具有非常重要的意义。关于转鼓带加强箍问题,在世界各国离心机行业标准中,都有转鼓可以使用加强箍的论述。BS EN12547、VDMA24401-Ⅰ和我国的JB/T 8051都定义了具体的加强箍系数选取公式,但规定不一,且没有考虑加强箍与筒体间存在预紧量的情况,此外对加强箍何时对转鼓起到保护作用以及起到什么保护作用的问题没有一个统一的准确的认识。加强箍与转鼓筒体间的连接属于接触力学问题,连接处的应力分布相当复杂,且在有预紧量时加强箍与筒体之间还在存在着一定量的过盈,因此很难从理论上解决鼓箍接触问题。本文通过采用有限元法进行模拟计算,得出了加强箍的结构和在筒体上的分布等因素对筒体应力的影响规律。分析结果表明,无论鼓箍间是否有预紧量,在等加强箍截面积条件下,当a > e时,即箍截面的轴向尺寸大于径向尺寸时,加强箍对筒体的加强作用较其它形状要好,但是当截面积时,箍截面的高厚比对应力结果的影响甚微;无论鼓箍间是否有预紧量,只有当箍间距是转鼓筒体平均半径,δ是筒体壁厚)时两个加强箍间的筒体部分才得到加强;对于总截面积一定的加强箍而言,当箍间距时,加强箍的加强作用最显著;通过增大鼓箍间的预紧量来降低筒体应力水平的方法与通过增大箍截面积的方法等效。本文还在计算分析的基础上,对JB/T 8051-1996《离心机转鼓强度计算规范》中加强箍系数Z的适用范围提出了修订建议。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 前言
• 符号说明
• 第一章 文献综述
• 1.1 离心机的结构与应用
• 1.2 离心机转鼓的受力分析
• 1.3 离心机转鼓带加强箍问题的研究现状
• 1.4 接触问题的有限元分析
• 1.5 本文的研究目的与内容
• 第二章 离心机转鼓应力分析
• 2.1 离心机转鼓应力的理论分析
• 2.1.1 标准中转鼓环向应力的计算
• 2.1.2 各种系数的选取
• 2.2 离心机转鼓应力的有限元分析
• 2.2.1 参数化模型的建立
• 2.2.2 材料性质及单元类型的确定
• 2.2.3 网格划分合理性的评定
• 2.2.4 边界条件和载荷的施加
• 2.2.5 接触情况
• 2.2.6 结果的分析与处理
• 第三章 鼓箍间无预紧量时的模拟结果与分析
• 3.1 加强箍的强化作用
• 3.2 箍结构参数对筒体应力影响的研究
• 3.2.1 结构参数的定性分析
• 3.2.2 结构参数的定量分析
• 3.3 箍分布参数对筒体应力影响的研究
• 3.3.1 箍间距的影响
• 3.3.2 端长的影响
• 3.4 对标准中加强箍系数的讨论
• 3.5 本章小结
• 第四章 鼓箍间有预紧量时的模拟结果与分析
• 4.1 加强箍的强化作用
• 4.2 箍结构参数对筒体应力影响的研究
• 4.2.1 结构参数的定性分析
• 4.2.2 结构参数的定量分析
• 4.3 箍分布参数对筒体应力影响的研究
• 4.3.1 箍间距的影响
• 4.3.2 端长的影响
• 4.4 预紧量的影响
• 4.5 对标准中加强箍系数的讨论
• 4.6 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 课题展望
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢