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基于Pro/E碎浆机转子的有限元分析

发布于:2016-07-06 21:40
有限元分析

      水力碎浆机是最常用的废纸碎解设备,转子是碎浆机的关键部件,其结构直接影响到碎浆机的能耗和碎浆效果。随着环保节能要求以及对二次纤维回用品质要求的提高,对转子的设计也更加严格,下面对其转子进行详细的有限元分析
      水力碎浆机是利用转子叶片高速旋转所产生的机械作用,引起浆料间上下流动而产生强烈湍流使废纸得以碎解过去,低浓水力碎浆转子叶片的机械剪切作用对纤维切断损伤作用和对杂质破碎作用剧烈,降低了纤维回用品质,也不利于后续的回收处理;而且电耗、水耗较高,通过提高浓度来减少用水进而降低电耗是一个重要的节能方法在较高浓度碎浆除节水、节电、提高废纸的碎解效率外,强烈的摩擦、揉搓作用和较弱的剪切作用,能有效提高碎解浆的质量,因此中高浓碎浆是废纸制浆的发展方向。而转子结构设计是改善中高浓度碎浆机性能的关键。传统的高浓碎浆转子采用二维设计,需要经过反复的试验和设计改进,才能得到符合要求的设计。由于高浓碎浆转子驱动浆料在浆槽内循环运动受力复杂,转子的受力情况很难进行精确的手工分析计算,对高浓转子的设计精确度低、设计周期长,不仅使制造成本提高而且设计的碎浆机能耗大、碎浆效果差。
      本研究在充分认识碎浆机结构的基础上,利用辅助App对碎浆转子进行三维实体模型设计,通过其Pro/E模块的有限元分析功能,精确分析转子各个部位的应力分布及变形情况。通过灵敏度分析功能确定最重要的设计参数,优化转子的结构,提高转子设计精确度,达到提高碎浆机碎浆效果、减少制造成本、降低能耗的目的。转子主要由转芯、螺旋叶片、环状齿形叶片 5部分构成。转子结构的优异不仅关系到碎浆机宏观性能的好坏,而且对纤维微观形态产生重要影响。
      本设计中转子为5螺旋叶片、等螺距、变螺径结构。转子分为上下两部分,上部为转子的最主要构件,转芯上部为圆柱形下部为圆锥形。5螺旋叶片环绕在圆柱形转芯上,叶片均匀分布使转子受力平衡避免振动;下部转芯的圆锥形结构使上部螺旋叶片递送下来的浆料以最小的阻力输送到下部,保证槽内循环平稳同时减少动力消耗。带有齿纹的5个环形叶片直接结合在底盘上,将经过润胀的废纸撕成碎片以加速废纸破碎,同时环形结构有助于将底部浆料推向槽壁,形成良好循环。
      螺旋叶片与转芯结合部位应力集中,容易造成疲劳破坏,因此对结构参数及叶片与转子结合部位处理工艺提出了相应要求,以满足设计要求从位移计算可以看出,螺旋转子的最大形变位于叶片的边缘,且随着螺径的增大而出现加剧现象,因此设计中必须保证足够的强度以保护叶片边缘的敏感部位。


                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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