為保證蝶式分離機轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的穩(wěn)定性,筆者基于有限元分析軟件ANSYS分析轉(zhuǎn)鼓內(nèi)離心載荷、支承位置與支承剛度對碟式分離機動力學(xué)特性的影響,研究固有特性、模態(tài)頻率和相應(yīng)振型的變化規(guī)律。結(jié)果表明:轉(zhuǎn)鼓內(nèi)流體離心載荷對轉(zhuǎn)子剛度產(chǎn)生顯著影響,進(jìn)而導(dǎo)致各階模態(tài)變化趨勢各異;支撐位置和支撐剛度對轉(zhuǎn)子不同階模態(tài)的影響趨勢與相應(yīng)振型有關(guān),當(dāng)轉(zhuǎn)子部件變形不一致時,部分階數(shù)模態(tài)頻率可能隨支撐位置上移而減小;轉(zhuǎn)子振型在支承位置的徑向振幅明顯時,支撐剛度對模態(tài)頻率產(chǎn)生顯著影響。研究結(jié)果可用于碟式分離機轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的設(shè)計與優(yōu)化。 

【文章來源】：輕工機械. 2020年04期 第9-15頁

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

碟片等效質(zhì)量施加面Figure4Equivalentmassappliedsurfaceofdisc

］對碟式分離機的主軸進(jìn)行了模態(tài)分析和諧響應(yīng)分析，驗證了主軸的安全性。總體而言，轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動力學(xué)特性的研究成果已非常豐富，也為高速轉(zhuǎn)子系統(tǒng)運行可靠性的保證提供了支撐。筆者以碟式分離機的高速轉(zhuǎn)子為對象，研究碟式分離機轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動力學(xué)分析建模方法，分析3種影響因素(轉(zhuǎn)鼓內(nèi)離心載荷、上支承位置和上支承剛度)下的固有頻率的變化規(guī)律及原因，通過模態(tài)頻率和相應(yīng)振型探討碟式分離機的運行穩(wěn)定性，為分離機轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的設(shè)計及優(yōu)化提供支撐。1計算模型筆者研究的碟式分離機轉(zhuǎn)子系統(tǒng)部件如圖1所示，包括轉(zhuǎn)鼓上蓋、轉(zhuǎn)鼓體、碟片架和碟片組等部件。由于建模和分析的需要，對結(jié)構(gòu)模型做簡化處理如下:①將碟片組看作質(zhì)量點，施加于轉(zhuǎn)鼓模型的相應(yīng)位置;②通過螺栓聯(lián)接的部分看做整體;③轉(zhuǎn)軸處的支撐均用軸承單元代替，并假設(shè)軸承相互垂直的2個剛度方向Kxx=Kyy，交叉剛度Kxy=Kyx=0;④忽略局部小結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)鼓各部件材料:轉(zhuǎn)鼓體、轉(zhuǎn)鼓上蓋、滑動活塞、環(huán)形活塞、密封環(huán)、軸和立軸連接螺栓為X4CrNiMo16-5-1，油向心泵蓋和碟片壓蓋為ZCZn16Si4，水向心泵蓋、水腔底盤、碟片架和碟片為316不銹鋼;鎖緊環(huán)為14Cr17Ni2。轉(zhuǎn)鼓材料參數(shù)如表1所示。簡化前后模型如圖2所示。圖1碟式分離機轉(zhuǎn)鼓部件Figure1Drumcomponentsofdiscseparator表1轉(zhuǎn)鼓材料參數(shù)Table1Materialparametersofdrum材料類型密度ρ/(kg·m－3)彈性模量E/GPa泊松比σ屈服強度Rp0．2/MPa抗拉強度Rm/MPaX4CrNiMo16-5-177001960．300680980ZCZn16Si483201370．32539031679001890．30020552014Cr1

圖2模型簡化前后對比Figure2Comparisonofmodelbeforeandaftersimplification2計算方法2．1網(wǎng)格劃分考慮到碟式分離機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，采用實體單元solid185對其進(jìn)行非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分，網(wǎng)格參數(shù)如表2所示，網(wǎng)格模型如圖3所示。網(wǎng)格質(zhì)量(單元畸變度)表明:單元畸變度(skewness)平均為0．25283(0為最佳，1為最差)，網(wǎng)格滿足計算要求。表2網(wǎng)格相關(guān)參數(shù)Table2Meshparameters網(wǎng)格劃分方法網(wǎng)格尺寸/mm網(wǎng)格單元數(shù)量節(jié)點數(shù)量單元畸變度PatchConforming3．029891566146370．252832．2載荷及邊界條件碟式分離機轉(zhuǎn)子通過減振阻尼器和角接觸軸承支撐，并在電機驅(qū)動皮帶的張緊力作用下帶動整個轉(zhuǎn)鼓旋轉(zhuǎn)。在分離機工作過程中，其轉(zhuǎn)鼓內(nèi)逐漸導(dǎo)入分離液并完成分離工作，呈現(xiàn)一種過渡狀態(tài)。針對這種工作狀態(tài)，考慮碟式分離機的2種不同載荷條件:一是碟圖3模型網(wǎng)格劃分Figure3Meshingofmodel片組的等效質(zhì)量及轉(zhuǎn)動慣量;二是碟式分離機導(dǎo)入分離液后，流體在相應(yīng)轉(zhuǎn)速下對轉(zhuǎn)鼓產(chǎn)生的壓力。1)碟片等效質(zhì)量由于碟片數(shù)量多、厚度薄造成網(wǎng)格劃分困難及計算量巨大，因此采用碟片組等效質(zhì)量及轉(zhuǎn)動慣量施加于支撐碟片的碟片架相應(yīng)位置。對于文中計算實例，等效載荷大小和施加位置分別如表3和圖4所示。表3碟片等效質(zhì)量及慣性矩Table3Equivalentmassandmomentofinertiafordiscs碟片質(zhì)量/kg慣性矩/(kg·mm2)lxclyclzc7．8575271873026027188圖4碟片等效質(zhì)量施加面Figure4Equivalentmassappliedsurfaceofdisc2)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)部壓力碟式分離機升速過程中逐漸導(dǎo)入分離液，待液體充滿轉(zhuǎn)鼓后，在設(shè)定的工作轉(zhuǎn)速

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：2900528