大型卧式螺旋卸料沉降离心机转子动力学分析.pdfVIP

第5l卷第2期 _l匕工设备与管道 、幻1．5l No．2 2014年4月 PROCESS EQUIPMENTPIPING Apr．2014 ·机械与密封· 大型卧式螺旋卸料沉降离心机转子动力学分析 应超1，孙恒2，王东琪2，粱毅1，何飘1，樊俊1，肖泽仪1 (1．四川大学化学工程学院，成都610065； 2．中国石油集团东北炼化工程有限公司吉林机械制造分公司，吉林省吉林市132021) 摘要利用有限元软件ANSYS对卧式螺旋离心机转子系统进行动力学分析，通过改变外转子的材料密 度将内转予和物料的转动惯量等效转换到外转子的思路建立三维模型，进行高质量的网格划分。利用模 态分析得到该模型前六阶固有频率以及其所对应的振型进行讨论，并进一步计算在陀螺效应下的临界转 速。此分析方法可为同类离心机转子系统刚度分析提供参考。 关键字卧式离心机；转子系统；临界转速；有限元分析 051．8；TH123 文献标识码：A 文章编号：1009．3281(2014)02—0038—005 中图分类号：TQ 卧式螺旋沉降离心机(卧螺离心机)，是一种高 模，分别对理想条件下和考虑陀螺效应时的转子系临 效的离心分离设备，广泛应用于化工、轻工、制药、 界转速进行分析比较，计算得出一种大型卧式螺旋沉 食品、环保等行业n]。卧螺离心机为双转子结构，内 降离心机转子系的固有频率和振型，为该型离心机动 转子(螺旋输送器)以及外转子(锥转鼓及柱转鼓)力学设计提供了依据。所建立的方法也为其他复杂转 通过轴承耦合在一起，当其工作转速与临界转速接近 子动力学分析提供一些参考。 时，转子将发生剧烈的共振现象，使离心机工作不 1 物理模型 稳定甚至严重故障。为了避免共振，必须在离心机设 计过程中进行转子系的动力学分析，计算出转子系 1．1建模简化方法 的固有频率或称临界转速，作为离心机工作转速的 本文分析对象是一种大型卧式螺旋沉降离心机 设计依据。传统的转子固有频率计算方法有能量法、 HDPEl000，其转鼓直径为1000mm，长径比为2．5， 800 700mm， 邓克莱法、传递矩阵法等。但这些方法存在一定局限 设计转速为1 r／min，主轴承跨距为3 性，比如，在遇到复杂模型时(如模型中存在锥度、 分离因数为1613．7，转子结构材料为钢，材料常 不规则台阶状)，通常不得不忽略模型连续性等因素 数：弹性模量2．1×1011N／m2，泊松比0．3，材料密 的影响，而只考虑质量的影响，使整体的计算精度不 度7800kg／m3。 高。随着计算技术的发展，采用有限元分析方法进行 考虑到离心机转子系的复杂性，比如轴承非线 离心机转子的动力学和静力学计算已成为大趋势[2-6]o性油膜力、结构的非线性等，对模型进行一定简化是 ANSYS软件是目前最实用的有限元分析软件之一，必要的口】。对HDPEl000离心机转子系的简化思路是， 应用于转子系统的动力学计算被认为有较高精度[3-4]。转鼓经连接盘安装在左右两个主轴承上(称为外转 国内已有卧螺离心机转子动力学分析的文章[5-6]由 子)，与转鼓同轴的螺旋输送器则经滚动轴承安装在 于对转子结构模型的简化过于理想化，更没有考虑操 转鼓内(称为内转子)，内外转子之间有相对旋转运 作状态下物料的影响，其分析计算结果对离心机的工 动(所谓差转速)。离心机工作时发生共振是通过主 程设计和制造帮助有限。 收稿日期：2013—11-21 本文通过利用ANSYS程序自带的