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臥式螺旋卸料沉降離心機是工業上應用極廣的分離設備。其中螺旋輸送器是臥螺離心機的重要部件，它不僅關系到離心機的生產能力、沉渣輸送效果，更關系到離心機的使用安全可靠性。對螺旋輸送器的研究主要集中在生產實踐中的應用、常見工藝改進、參數選擇等方面，也有從有限元分析的角度對螺旋輸送器的進行強度分析，但尚未提出可應用于工程設計的計算公式。
由于沒有成熟的理論計算公式，目前的螺旋輸送器強度設計往往依據經驗，這可能會造成兩方面問題：一是有可能強度不足而造成嚴重破壞，二是可能造成材料浪費，成本提高。所以對螺旋輸送器進行強度分析，并考察各結構參數的影響，以獲得可用于工程設計的離心力作用下螺旋推進器的強度計算公式，對于臥螺離心機的設計和結構優化，具有重要意義。為了獲得在離心力作用下螺旋輸送器各結構參數對其應力強度的影響，本研究采用了正交試驗法，進行計算次數的優化，并對計算結果進行極差分析，以判斷所考察的各因素的作用顯著性。然后，選定影響螺旋推進器應力強度的主要因素，進行多變量擬合，得出了離心力作用下螺旋推進器強度的計算公式。
本研究的臥螺離心機的螺旋輸送器外形為直筒形，由連續整體螺旋葉片和圓柱內筒組成，葉片和內筒采用焊接連接，且為葉片兩邊開坡口的焊透結構。主要考察的結構尺寸有導程、螺旋葉片壁厚和高度、螺旋內筒外徑和壁厚。本研究采用大型通用有限元分析軟件ANSYS對螺旋輸送器進行整體三維有限元分析，采用Solid45單元進行網格劃分。模型中假定葉片和內筒間的焊縫腰高為Q，這是偏于安全的分析。在正常工作狀態，螺旋輸送器受離心力、物料作用力和重力作用，在啟動、物料切換或清洗等狀態，螺旋輸送器承受離心力和重力作用。本研究只考察后一種工況，而且對于分離因數很高的臥螺離心機，離心力場遠大于重力場。因此，這里僅考慮離心力載荷。由于螺旋輸送器的內筒的兩端分別與左右軸頸連接，軸頸支承在轉鼓左右端蓋內腔里的軸承上，考察的螺旋輸送器是處于勻速轉動狀態，所以可以采用靜態分析。在約束方面，分析模型中內筒的一端約束全部位移，另一端約束徑向位移和周向位移。
專業從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優化│技術服務與解決方案
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