LW170型卧式螺旋沉降离心机转鼓的可视化设计及其振动分析

论文摘要

卧式螺旋沉降离心机是工业生产中经常用到的分离机械，转鼓是它的核心部件之一，合理设计转鼓不仅能保证卧式螺旋沉降离心机正常、安全地运行，而且有理想的技术经济指标，对其进行结构静力学分析和模态分析具有重要的工程实际意义。本论文应用三维设计软件PRO/E对LW170卧螺离心机进行可视化设计，在原来基础上改变LW170卧螺离心机的转鼓结构参数，并对转鼓和螺旋输送器进行机构运动仿真；应用有限元分析软件ANSYS对改进后的转鼓进行动态分析，包括结构静力学分析、模态分析和结构参数分析。转鼓在工作过程中，受到自身质量引起的离心力(Fw)和物料的离心液压(Pc)的作用，论文通过结构静力学分析求得了转鼓在各种载荷工况下的应力和位移分布情况，可以判断转鼓是否具有足够的强度和较小的径向变形。结果表明：在各种载荷工况下，转鼓的强度和变形均满足要求。论文应用Lanczos法对转鼓进行了模态分析，得到了转鼓的前五阶固有频率和一阶振型，结果表明：转鼓在正常的转速范围内不会发生共振现象。论文通过调节转鼓的转速、半锥角、自由液面半径等几何结构参数，研究了各参数的变化对转鼓的强度和变形的影响，为今后的结构优化设计奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 离心机的应用及其发展
• 1.2 卧式螺旋沉降离心机国内外发展现状
• 1.3 本论文研究的目的和意义
• 1.4 本论文研究的主要内容和方法
• 1.5 本章小结
• 第二章 卧螺离心机的可视化设计及其运动仿真
• 2.1 卧螺离心机的主要结构和工作原理
• 2.2 卧螺离心机的三维可视化设计
• 2.2.1 转鼓的结构设计
• 2.2.2 螺旋输送器的设计
• 2.2.3 差速器结构设计
• 2.2.4 卧螺离心机整体结构
• 2.3 转鼓和螺旋输送器的运动仿真
• 2.4 本章小结
• 第三章 卧螺离心机转鼓的结构静力学分析
• 3.1 转鼓的有限元模型
• 3.1.1 分析软件和所用单元
• 3.1.2 建立转鼓三维参数化有限元模型
• 3.2 载荷
• 3.2.1 离心力场的基本特性
• 3.2.2 载荷的种类、大小和施加方式
• 3.3 边界条件
• 3.4 转鼓结构静力学分析
• 3.4.1 应力强度的限制条件
• 3.4.2 离心力工况下的结构静力分析结果
• 3.4.3 离心液压工况下的结构静力分析结果
• 3.4.4 正常工况（离心力工况+液压工况）下的结构静力分析结果
• 3.5 本章小结
• 第四章 卧螺离心机转鼓的模态分析
• 4.1 模态分析的作用和模态提取法
• 4.2 临界转速的确定
• 4.2.1 临界转速的基本概念
• 4.2.2 临界转速的计算
• 4.3 模态分析的计算结果与讨论
• 4.4 模态对比分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 卧螺离心机转鼓的技术参数分析
• 5.1 转鼓转速的影响
• 5.2 转鼓半锥角的影响
• 5.3 自由液面半径（转鼓内物料环的内表面半径）的影响
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢