李怀民[1]2015年在《卧螺离心机振动分析与动力学特性研究》文中认为卧式螺旋卸料沉降离心机是一种应用广泛的离心沉降分离设备,结构上存在螺旋和转鼓两个转子,由于特殊的双转子结构,振动问题是制约其发展的主要因素。为此,本文针对某类型的高速卧螺离心机开展了振动测试和数值模拟计算研究,分析得到了该型离心机主要的振动故障,研究了卧螺离心机双转子结构的动力学特性,以期为卧螺离心机的结构设计提供依据。本文通过对空载下的某型号卧螺离心机进行振动测试,采用幅频图和幅值谱分析其振动特征,结果表明,由于螺旋转子径向刚度不对称,该型卧螺离心机在低转速共振时幅值谱表现出明显的二倍频特征。由于二倍频的影响,卧螺离心机在低转速下发生倍频共振,振动剧烈,对机组影响较大,因此设计过程中应尽量提高螺旋转子的对称性。分别测试了负载和同步转速下系统的振动,结果表明负载后系统振动加剧,共振区变宽;转速差的存在虽然没有提高整体振动烈度,但是由于拍振的作用,存在转速差时转子振动的危险性更高。本文基于ANSYS的非线性瞬态分析,以旋转位移约束模拟转动,建立了非对称转子的有限元模型,研究了重力作用下非对称转子的动力学特性,得到了低速倍频共振、转子各方向振动相同的结论。通过对非对称转子不平衡响应特性的研究,结果表明,相同轴向位置不同相位的加重,转子的振幅和相位响应差别较大,传统的动平衡方法不适用于非对称转子。为此,研究提出了改进的适用于非对称转子的动平衡方法。针对卧螺离心机复杂支撑的超静定结构,本文建立了轴承非线性刚度迭代计算模型,考虑齿轮啮合刚度、变形阻尼和油膜阻尼,采用实体单元建立螺旋-差速器-转鼓双转子耦合振动转子动力学模型。应用ANSYS模态分析分别计算双转子和单转子临界转速与主振型,得到了差速器、单转子固有模态对双转子固有模态的作用,并进一步研究了轴承刚度和转子壁厚对转子固有模态的影响规律。利用谐响应分析分别计算系统在转鼓、螺旋不平衡作用下的动态响应,结果表明,系统对于不同转子相同不平衡量下的振幅和相位响应不尽相同,单转子的“重径积相等,系统不平衡响应相同”的准则并不适用于双转子。应用瞬态分析计算微速差双转子的拍振特性,对比双转子和单转子不平衡时的振动特征,发现低转速下系统对于各转子不平衡的响应互不影响。本文的研究结果,对卧螺离心机结构的优化设计和高速动平衡具有重要的指导价值,对旋转机械的振动故障诊断和防振设计具有重要的意义。
钟伟良[2]2016年在《卧式螺旋卸料沉降离心机动力学特性与结构优化设计研究》文中研究说明卧式螺旋卸料沉降离心机是一种应用广泛的离心沉降分离设备,其转子系为由转鼓与螺旋同心装配的特殊双转子结构,振动问题是制约其发展的主要因素。为此,本文针对某型高速卧式螺旋卸料沉降离心机开展了振动测试分析和数值模拟计算的研究,分析了卧式螺旋卸料沉降离心机主要的振动故障,研究了卧式螺旋卸料沉降离心机的动力学特性。针对负载工况下的卧式螺旋卸料沉降离心机进行了系统的振动测试,包括开机过程、匀速过程和停车过程,并应用时域图、幅频图、轴心轨迹和频谱图等方法分析了卧式螺旋卸料沉降离心机的振动特征,得到了卧式螺旋卸料沉降离心机的临界转速为4833r/min。结果表明,采用测定副临界转速法来确定卧式螺旋卸料沉降离心机的临界转速是有效的,而且还可以避免机器在临界转速下运行保障机器的安全;同时由于转鼓与螺旋之间存在差转速,振动会伴随着“拍振”,这使卧式螺旋卸料沉降离心机振动的危险性更高,发生故障的可能性更大。采用有限元软件方法建立了卧式螺旋卸料沉降离心机转子系的叁维有限元模型,并进行转子动力学计算分析,得到了转鼓、螺旋和不同工况下转子系的涡动频率、临界转速、相应振型以及物料参数对卧式螺旋卸料沉降离心机临界转速的影响。结果表明,耦合后转子系的各阶临界转速低于其部件转鼓和螺旋相应的各阶临界转速,耦合后转子系的振型与转鼓和螺旋的涡动频率由低到高排列所相应的振型一一对应;同时,空载下转子系的临界转速为4914.2r/min,负载下转子系的临界转速为4857.7r/min,差别为1.15%,因此在实际工程上计算卧式螺旋卸料沉降离心机的临界转速时,可忽略物料的影响。在卧式螺旋卸料沉降离心机转子系数值模拟研究的基础上,耦合机座与转子系构建了整机叁维有限元模型,对负载工况下的整机进行转子系动力学计算分析,得到了整机的临界转速、相应振型及不平衡响应特性,并就机座的结构参数对卧式螺旋卸料沉降离心机临界转速的影响进行了研究。结果表明,卧式螺旋卸料沉降离心机的最低阶临界转速由刚度最低的部件决定;改变机座的结构参数对机座激励引起的整机振动产生较大的影响;经过优化改造后,整机正常工况下的振动由原来6.0mm/s下降到3.4mm/s,降幅43%,优化效果明显。本文的研究结果,对卧式螺旋卸料沉降离心机结构的优化设计具有较大的指导价值,对旋转机械的振动故障诊断和防振设计具有重要的意义。
顾威[3]2002年在《卧式螺旋卸料沉降离心机的螺旋强度和振动分析》文中指出螺旋输送器是卧螺离心机的主要部件，其结构、材料和参数不仅关系到离心机的生产能力和分离效果，而且还决定了卧螺离心机的使用寿命。对其进行强度、变形和振动分析，具有重要的工程实际意义。 本论文应用有限元分析软件ANSYS，采用Solid45单元，建立了螺旋输送器的参数化叁维有限元模型，并对其进行了结构静力学分析、模态分析和结构参数分析。 螺旋输送器在工作过程中受物料反力(正压力、摩擦力)和离心力作用。论文通过结构静力学分析求得了螺旋输送器在各种载荷工况下的应力场和位移场，并参照压力容器的分析设计法校核了螺旋输送器的应力强度，考察了螺旋叶片的径向位移。结果表明：在各种载荷工况下，螺旋输送器的强度和变形均满足要求。 论文应用Lanczos法对螺旋输送器进行了模态分析，得到了螺旋输送器的前五阶固有频率和振型，结果表明：螺旋输送器在正常的转速范围内不会发生共振现象。 论文还通过调整螺旋输送器的叶片壁厚、半锥角、导程和焊角高等几何结构参数，研究了各参数的变化对螺旋输送器强度和变形的影响，为结构优化设计奠定了基础。
常映辉[4]2006年在《卧式螺旋沉降离心机理论计算与分析》文中研究指明螺旋推进器是卧式螺旋沉降离心机中的主要部件,它能连续地把沉渣送至排渣口并排出机外,它的结构、材料和参数不仅关系到离心机的生产能力、工作寿命,而且还关系到分离效果的好坏,分析其在各种工况下的应力强度、位移大小及振动特性,具有较强的工程实际意义。电机为卧式螺旋沉降离心机提供动能,精确地确定离心机工作时的额定功率,选择匹配的电机可以有效的节约能源,提高电机利用率。在卧式螺旋沉降离心机中,轴承是比较容易损坏的部件,轴承的正确设计和计算对机器的工作性能和寿命影响很大,本文用实例说明了较好地解决轴承设计和计算问题,可使离心机的寿命大大增加。 本论文主要内容包括以下几方面: (1)建立了螺旋推进器的参数化叁维有限元模型,对螺旋推进器进行了结构静力分析,计算出在各种工况条件下螺旋推进器的应变和位移,验证推进器设计的合理性。 (2)应用Lanczos法对螺旋推进器进行了模态分析,得出了螺旋推进器的前五阶固有频率和前五阶临界转速,为离心机转速设计提供参考。 (3)给出了卧式螺旋沉降离心机物料输送和电机选择的理论计算公式,结合试验结果得出了工程中选择电机的计算公式。 (4)通过对工程中卧式螺旋沉降离心机轴承出现损坏的情况进行分析,提出了卧式螺旋沉降离心机轴承的选择和计算方法。
张腊明[5]2007年在《立式螺旋卸料沉降离心机的研制》文中研究指明离心机是分离行业不可缺少的重要设备之一，本课题针对进口立式离心机中的转子受轴力和扭矩较大等常见问题，结合金刚砂固相颗粒的提取之需要，展开了对立式螺旋卸料沉降离心机的设计研究工作，具有重要的工程应用实际意义。首先，在充分了解离心机基本工作原理及其动力学理论的基础上，以卧式螺旋离心机中的经验和试验数据为参考依据，初步选择了设计样机的技术参数值；同时，通过对比分析确定了密封件，减震器等外购件；对转鼓，推料器等零部件进行了Pro／E建模；并制定了整体结构方案，完成了离心机的虚拟装配工作。其次，找出了离心机中影响转子轴向力和力矩的因素，以轴向力最小，推料力矩最小，效率最大为目标函数，建立了多目标优化数学模型，在编程环境下完成了离心机技术参数的优化求解工作，并对优化结果与参数取特定值的计算结果做了比较分析，理论上验证了优化后的离心机轴向力和力矩有显着降低。然后，对离心机中的关键零部件做了有限元分析，针对推料器的偏心距较大引起的畸变现象，采取调整螺旋叶片位置的方式加以改进；转鼓壁厚采用试算法加以确定；对应力分布不合理的零件做进一步的结构修改。叁维模型设计完成后，对样机的生产能力进行了计算和校核；完成了离心机启动和运转功率的计算，并在此基础上选择了驱动电机。最后，针对实验室环境下的转速差可调要求，采取了上位机(PC机)和下位机(PLC)共同调速方案，上位机提供人机界面，完成速度的设定及显示等工作，下位机负责具体的控制和调节工作，上下位机采用RS-232串行通讯方式，并对每帧数据进行校核，以确保数据的正确性。另外，在上位机通讯协议栈的编写中，引入了状态机技术，通过将通讯协议栈抽象为有序的不同状态和行为，可模拟状态机实现通讯处理功能，测试表明，状态机在PC机软件中运行可靠，稳定性好，并且其状态行为具有可继承性。
翟文涛[6]2011年在《LW600卧式螺旋卸料离心机的国产化设计研究》文中研究指明此篇文章对固控设备中控制泥浆粘稠度的调节设备LW600卧式螺旋卸料沉降离心机的关键部件进行了自主性研究,用来取代国外产品,目标是满足国内石油产业的需要,降低石油工业的生产成本。LW600型离心机的核心部件有3个部分,分别是:滚筒、螺旋推进器以及差速器。本文首先对离心机的滚筒长径比、生产能力、分离因数等参数进行了设计计算,确定了滚筒的技术参数指标,再对滚筒的强度和疲劳强度进行校核,对滚筒的加工方式做出细致的方案;然后现场测绘出螺旋推进器的尺寸,对数据进行处理后进行螺旋推进器技术参数的设定;差速器部分,首先进行传动比计算,根据差速器各部件运行环境进行模拟,选择合适的材料,确定部件加工技术要求,再运用叁维绘图软件Solid Works分别对行星轮、太阳轮、内齿圈等主要部件进行叁维模型的建立,并进行模型装配。本文结合中国的工业特点,选择适合自身的加工方式,制定了相应的国产化目标。以国产化目标为指导,经过不断的生产实验,在生产过程中不断改进各个部件的制作加工方式,已整合出了完备的离心机设备零件图纸,自行生产出LW600型离心机样机,并投入生产实践,取得了很不错的市场效益。
周晓敏[7]2014年在《钛白粉卧螺离心滚筒有限元分析及多相流值模拟》文中研究指明中国是世界上几个钛白粉(TI02颗粒)消费大国之一,钛白粉分级是钛白粉加工中较关键的一环,国内针对钛白粉分级并自主研发的机械设备较少,主要是以进口国外离心机为主,价格昂贵,国内钛白粉生产厂家提出用卧螺离心机进行钛白粉颗粒分级,提出了钛白粉颗粒分级参数,根据需求,本文完成了钛白粉卧螺离心机核心部件滚筒主要结构和工作参数的设计计算,并对钛白粉卧螺离心机滚筒和离心流场进行了理论分析和数值模拟,主要进行以下几方面工作。(1)根据钛白粉乙二醇悬浮液分级参数,完成了钛白粉分级卧螺离心机滚筒主要结构和工作参数的设计计算。(2)通过几何结构参数对转鼓及螺旋推料器进行实体建模,在ANSYS中进行有限元建模仿真,仿真结果发现转鼓及螺旋推料器最大应力和变形满足材料屈服强度和刚度要求,并对转鼓壁厚及半锥角进行了质量优化,得到了最优壁厚12mm及半锥角9.36°,优化后转鼓质量较前减少了近40.2%,提高了转鼓的机械性能和经济性能。(3)为保证滚筒在高转速下的安全性,本文对滚筒中的转鼓和螺旋推料器进行了自激振动仿真模拟,结果分析可知,滚筒的工作转速安全地避开了自激共振转速区间。(4)为减少钛白粉颗粒现场分级试验次数,利用FLUENT对悬浮液(钛白粉颗粒与乙二醇)分级转速、流动特性、分级效果、运动轨迹和湍流特性进行多相流数值模拟。模拟结果可知：在不同转速下,悬浮液最优分级效果工作转速300rad/s；悬浮液在工作转速下压力场(动压、静压和总压)与速度场(沉降速度、周向速度和轴向速度)的分布规律与实际流动特性较为吻合；0.5umm和lum颗粒体积分数在离心场中不同位置随时间的变化规律可知,颗粒的分级效果基本上满足钛白粉颗粒分级要求；得到了钛白粉颗粒在离心场中不同时刻的运动轨迹,为钛白粉颗粒分级提供一定的参考；分析了悬浮液湍流特性(湍流强度、湍流动能、湍流耗散率及壁面剪切力)规律与钛白粉颗粒运动关
孟宇[8]2008年在《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》文中研究说明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。本论文应用叁维设计软件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。
顾威, 钱才富, 于洪杰, 徐鸿[9]2002年在《卧式螺旋卸料沉降离心机螺旋输送器的叁维有限元分析》文中研究指明采用实体单元建立了卧式螺旋卸料沉降离心机螺旋输送器的叁维有限元模型,模型不但较好地模拟了螺旋输送器的真实结构,而且可以用来对螺旋输送器进行结构优化;静力分析结果表明,螺旋输送器在正常工况下的强度和刚度均满足要求;通过模态分析,取得了螺旋输送器前5阶固有频率,结果表明螺旋输送器在正常转速范围内不会发生共振现象。
宋宇峰[10]2017年在《卧式螺旋卸料沉降离心机结构强度与内流场有限元数值分析》文中研究表明人造纤维工业与生活息息相关,如造纸、医药、纺织、印刷等均有应用。在其生产工艺中会产生非常多的含各种杂质的废水,如果不经过处理直接排放会对环境造成极大的污染,所以一般废水经过一些物理和化学处理方法后,会最终形成含水率约为97%的污泥,污泥通过离心机进行分离,得到低于80%含水率的污泥,然后再经过一些后处理。离心机在整个污水处理的过程中是非常重要的,为更好的研究运行过程中离心机的主要部件强度、变形以及内部流体的特征,本文通过有限元法对转鼓和螺旋输送器进行静力学分析,对内部流体特征采用流体力学的方法分析。具体工作如下:1、通过静力学的方法对卧螺离心机转鼓和螺旋输送器的叁维有限元模型进行分析。结合压力容器的设计方法理论基础校核了转鼓在离心力和离心液压的共同作用下的应力强度,考察了轴、径向位移情况。对螺旋输送器在空载和工况下的螺旋叶片的应力强度和位移情况进行了数值模拟并对比分析。通过模拟的数据结果发现:在正常的工况条件下,离心机的转鼓以及螺旋输送器的第叁应力强度和轴向及径向变形均满足实际生产需要,转鼓的最大应力强度值的位置是在圆筒柱段的内壁上靠近端面的一段,螺旋输送器最大应力强度值的位置是在其柱段大端螺旋叶片的根部。2、通过建立卧螺离心机内流体的有限元模型,采用RNGk-ε湍流模型,通过流体分析模块CFX对流场的速度、压力和湍流动能分布情况进行了分析,并探讨了这叁种特征与卧螺离心机分离性能之间的关系。通过瞬态分析研究了卧螺离心机对污泥的分离过程,并通过改变转速差和转鼓转速来研究这两种技术参数与排渣口得到的污泥含水率之间的数值关系。结果表明:对于在一定范围内,转速差存在一个最优值,而转鼓转速相对比转速差来说对实际分离效果的影响不是很大。
参考文献：
[1]. 卧螺离心机振动分析与动力学特性研究[D]. 李怀民. 天津大学. 2015
[2]. 卧式螺旋卸料沉降离心机动力学特性与结构优化设计研究[D]. 钟伟良. 天津大学. 2016
[3]. 卧式螺旋卸料沉降离心机的螺旋强度和振动分析[D]. 顾威. 北京化工大学. 2002
[4]. 卧式螺旋沉降离心机理论计算与分析[D]. 常映辉. 西安建筑科技大学. 2006
[5]. 立式螺旋卸料沉降离心机的研制[D]. 张腊明. 大连理工大学. 2007
[6]. LW600卧式螺旋卸料离心机的国产化设计研究[D]. 翟文涛. 中国石油大学. 2011
[7]. 钛白粉卧螺离心滚筒有限元分析及多相流值模拟[D]. 周晓敏. 西南石油大学. 2014
[8]. 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[D]. 孟宇. 大连工业大学. 2008
[9]. 卧式螺旋卸料沉降离心机螺旋输送器的叁维有限元分析[J]. 顾威, 钱才富, 于洪杰, 徐鸿. 制造业自动化. 2002
[10]. 卧式螺旋卸料沉降离心机结构强度与内流场有限元数值分析[D]. 宋宇峰. 山东大学. 2017
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