滚压式污泥脱水机刮刀导向板结构分析.docxVIP

筛网 格栅 C 型通道C 型通道连接园盘筛网物料进口刮刀导向板 滤饼出口滤液出口 气动 筛网 格栅 C 型通道 C 型通道 连接园盘 筛网 物料进口 刮刀导向板 滤饼出口 滤液出口 气动阀门 图 1 过滤部件结构示意图 孙 斌 1, 王强华 2, 钱才富 1, 范德顺 1 ( 1. 北京化工大学 CAE 中心, 北京 100029; 2. 舟山大东方建材有限公司, 浙江 舟山 316000) 摘 要: 滚压式污泥脱水机是一种新型过滤分离机械, 刮刀导向板是滚压式过滤机的重要部件。应 用有限元方法分析刮刀导向板在操作条件下的强度和变形, 并以此为基础对实际运行中刮刀导向板存 在的表面拉毛问题进行了分析, 提出了改进措施。 关键词: 滚压式污泥脱水机; 刮刀导向板; 有限元分析; ANSYS 中图分类号: TQ051.8+5 文献标识码: B 文章编号: 1005- 8265( 2007) 01- 0035- 02 引言 刮刀导向板的有限元分析 0 2 滚压式污泥脱水机 (又称旋转挤压式污泥脱水机) 有限元 分 析 直 接 采 用 ANSYS 建 模 并 进 行 处 理 , 网格划分采用8 节点的 SOLID45 实体单元, 每个单元 有沿 X、Y 和 Z 三个方向平移的自由度。刮刀导向板 的有限元模型包含 134 841 个实体单元, 33 055 个节 点。 是参照国外必威体育精装版技术自行研制的过滤分离机械, 是新 型的环保装置, 具有结构简单紧凑、处理量大、脱水性 能好、能耗低、操作空间密闭、维修管理容易等优点。滚 压式污泥脱水机可用于污水处理, 也可用于食品工业 和医药工业的固液分离, 有广泛的用途和发展前景。北 京化工大学机电学院与舟山大东方建材有限公司完成 了滚压式污泥脱水机的设计、制造、安装和机器性能试 验, 并根据运转情况, 对所出现的问题进行了改进。 边界条件的确定 刮刀导向板通过六个六角头螺栓及一个平键与机 器外壳联接, 故对六个螺栓孔内表面进行全约束。 2.1 载荷分析 刮刀导向板主要受自重以及 C 型通道内的出口 压力两种载荷。 组件自重: 0Cr19Ni9 的密度为 7 930 kg/m3, 可 利 用 ANSYS 建 模 之 后 算 出 刮 刀 导 向 板 质 量 m=55.215 kg; 2.2 刮刀导向板的结构与作用 滚压式污泥脱水机的结构示意图见图 1。滚压式 污泥脱水机由格栅、滤网、主轴、连接圆盘、气动挡门、 刮刀导向板等零部件组成。作为滚压式污泥脱水机重 要部件之一, 刮刀导向板由导向块、刮刀和孔板条三部 分( 材质均为 0Cr19Ni9) 组成, 用沉头螺钉、销钉联接。 它将物料入口与滤饼出口隔开, 形成一个约为 270 度 的 C 型通道, 部件中的刮刀对格栅上的筛网进行刮料 挤压, 保持其清洁度以提高生产率。 1 出口压力: 由于出口压力可以根据滤饼不同的含 固率进行人工控制, 而一般设定压力在 0.2～0.8 MPa, 考虑实际安全因素, 故取 1 MPa 进行校核。 计算结果及分析 刚度分析 按照设计要求, 刮刀导向板与连接圆盘之间的间 2.3 2.3.1 隙值为 0.5 mm, 而刮刀导向板端部的最大位移( 如图 2) 为 0.121 mm, 小于设定值, 因此刚度满足设计要求。 强度分析 刮刀导向板材料为 0Cr19Ni9, 其屈服极限 δs=210 MPa, 取安全系数 S 为 1.5, 则许用屈服强度[δ]=δs/1.5= 140 MPa。刮刀导向板的最大应力集中分布在螺栓孔 边缘, 最大米塞斯等效应力 δvonMises=39.2 MPa( 如图 3) 。 2.3.2 收稿日期: 2006- 11- 27 作者简介: 孙斌, (1981- ), 男, 硕士研究生, 联系电话图 2 刮刀导向板整体位移图图 3 刮刀导向板等效应力图图 4 刮 图 2 刮刀导向板整体位移图 图 3 刮刀导向板等效应力图 图 4 刮刀导向板实际内圆表面 过滤与分离 Journal of Filtration Separation 2007 Vol.17 No.1 · 36 · 因其远小于[δ], 故强度满足设计要求。 螺纹联接件一般采用单线普通螺纹, 螺 纹 升 角 ( ψ=1°42′～3°2′) 小于螺旋副的当量摩擦角( Φv≈6.5°～ 10.5°) , 联接螺纹都能满足自锁条件。因此, 在静载荷 和工作温度变化不大时, 螺纹联接不会自动松脱。但在 冲击、振动或变载荷的作用下, 螺旋副间的摩擦力可能 减小或瞬时消失。这种现象多次重复后, 就会使联接松 脱, 刮刀导向板出现的问题亦属于此种情况。螺纹联接 一