轉(zhuǎn)鼓設計計算

#處會產(chǎn)生相當大的彎矩和彎曲應力。這個彎曲應力有時有可能超過無力矩理論計算所得的薄膜應力，這時就需要在計算薄膜應力的同時計算彎矩和彎曲應力。關于邊緣局部區(qū)域的應力和變形將按有力矩理論進行分析。1、鼓壁質(zhì)量的離心力引起的應力和變形高速回轉(zhuǎn)下的圓筒形轉(zhuǎn)鼓，鼓壁金屬本身質(zhì)量所產(chǎn)生的離心力對圓筒形鼓壁的作用，就像薄壁圓筒承受內(nèi)、內(nèi)壓一樣。但是由于筒壁質(zhì)量所產(chǎn)生的離心力，其方向是離開回轉(zhuǎn)軸而沿半徑方向向外的，因此它在軸線方向沒有分量，故筒壁金屬自身質(zhì)量產(chǎn)生的離心力，不可能在筒壁內(nèi)產(chǎn)生經(jīng)線方向的應力。;，而只產(chǎn)生周向力02，可用下列1 4拉普拉斯方程進行計算（2-1）O' O' p二+二=R R S1 2圖2-1圓筒形轉(zhuǎn)鼓示意圖設轉(zhuǎn)鼓壁的半徑為R，O' O' p二+二=R R S1 2圖2-1圓筒形轉(zhuǎn)鼓示意圖鼓上劃出密度為a的細條，當轉(zhuǎn)鼓以一定的角度3旋轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)鼓細條單元所產(chǎn)生的離心力為C=LaSpR32 （2-2）0由于S<<R,故取R=R此力可認為均勻地作用于這一單元體的表面上，因此有鼓壁本身重量產(chǎn)生的單位面積上的離心壓力為TOC\o"1-5"\h\zP=C=SpR32 （2-3）1La 0所以式2-1中的R--第一曲率半徑，此R=81 1R--第二曲率半徑，此R=R2 2P—殼體內(nèi)壓力，此P二P1S—殼體壁厚，m因為R=8,所以合=0，則含=*TOC\o"1-5"\h\z1 R RS1 2即 02=pSRSpR232「.0二——0 二pR232=pU2 （24）2S0 0由轉(zhuǎn)鼓質(zhì)量所產(chǎn)生的離心壓力P的方向是垂直于軸線而指向外的，C1因此，它不產(chǎn)生軸向力，也不產(chǎn)生徑向力01，即（2-5）o'=01（2-5）由式（2-4）、（2-5）可推導得出：（2-6）即離心機轉(zhuǎn)鼓的最大圓周速度〃 僅取決于轉(zhuǎn)鼓材料的許用拉max

應力［。］及密度p。因此對于超高速離心機，其轉(zhuǎn)鼓要選用強度高而0密度小的材料制作。2圓筒形轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的物料質(zhì)量引起的轉(zhuǎn)鼓應力對于立式離心機，其轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的物料在高速回轉(zhuǎn)時，液面基本為平行于軸線的同心圓柱面；而臥式離心機轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的物料轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的物料表面為平行于軸線的同心圓柱面。其受力分析圖如下：drQ圖2-2物料作用在轉(zhuǎn)鼓上的離心壓力drQ圖2-2物料作用在轉(zhuǎn)鼓上的離心壓力若想求出物料質(zhì)量引起的鼓壁應力，首先須導出物料在高速回轉(zhuǎn)時作用于鼓壁的離心壓力。為此在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)任取一微塊的物料(如圖2-2)，其體積為dV二PdPdedy。設物料的密度為pmf,則物塊mJ所受的離心力為TOC\o"1-5"\h\zdF=Pp232dpdedy (2-7)mf根據(jù)物塊在徑向上的平衡條件可得(p+dpdp)(+dp)dedy-ppdedy-2sin竺dpdy=dFdpp 2d因de很小，所以sin藝二變2 2

化簡得dP=PmfP32p32p2TOC\o"1-5"\h\z積分得p二——+C （2-8）上式中的積分常數(shù)C由邊界條件來確定：P=r0時，p=0，則式（2-8）可得八p32r2C=―mf 0_2代入式（2-8）后，得到物料作用于轉(zhuǎn)鼓壁上的離心壓力為P32小C、P3=j^（p2T02） （2-9）由上式可見，物料層產(chǎn)生的離心壓力伴隨半徑。的變化而變化，當P=R時，離心壓力達最大值，即P.3max=上P.3max=上(p2—r2)

2 0(2-10)求得了離心壓力，就可以分析鼓壁的應力和形變，根據(jù)軸向平衡條件可得:2nRS°m」Rp2npdp」R看(p2-r02)2npdp=Hf431(R2一r02)2(2-ii)0 0離心壓力p引起轉(zhuǎn)鼓壁上的環(huán)向應力可由拉普拉斯方程式求得:3Pr3R3max

Pr3R3max

Sp32(R2—r2)八p32Kmf 0_R_mf 2S=2S(2-12).. r2式中K一轉(zhuǎn)鼓的填充系數(shù)，K=1->R2對于有頂蓋和鼓底的轉(zhuǎn)鼓，離心壓力P3不僅作用在轉(zhuǎn)鼓壁上，同時也作用于頂蓋和鼓底上。作用于頂蓋和鼓底上的離心壓力P將引起3

轉(zhuǎn)鼓壁的徑向應力0m，此應力的大小可根據(jù)軸向力的平衡條件而求得。其平衡條件為RP32 nP322RRSom=Jmf(P2-r2)2nPdP m一(R2-r2)2 (2-13)ir2 0 = 4 o ］乙/0則物料離心力在轉(zhuǎn)鼓上引起的徑向力為P32(R2-r2)2P32R3K2om=mf8SR0=mf8SR (2-14)3圓筒形轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的篩網(wǎng)質(zhì)量引起的鼓壁應力過濾式離心機的轉(zhuǎn)鼓壁內(nèi)側(cè)，均勻的布滿著篩網(wǎng)。當轉(zhuǎn)鼓高速旋轉(zhuǎn)時，篩網(wǎng)質(zhì)量也就產(chǎn)生離心力作用在轉(zhuǎn)鼓的內(nèi)壁上。著相當于轉(zhuǎn)鼓受壓，使鼓壁產(chǎn)生壓力。作用在鼓壁單位面積上的離心壓力為(2-15)MR32M32(2-15)式中2nrl2nl式中M-篩網(wǎng)的總質(zhì)量，M=2nRLSps s ssS--篩網(wǎng)當量厚度，m；sp--篩網(wǎng)當量密度，kg/m3;sR篩網(wǎng)回轉(zhuǎn)半徑，一般取鼓壁半徑;L篩網(wǎng)的寬度。在此離心壓力作用下，引起鼓壁的環(huán)向壓力為(2-16)而離心壓力在鼓壁內(nèi)不產(chǎn)生徑向應力，即om=04轉(zhuǎn)鼓壁的強度計算

由于轉(zhuǎn)鼓壁上有開孔的，也有關無孔的，而轉(zhuǎn)鼓壁上開孔對鼓壁的強度影響較大，因此進行強度計算時要分別考慮。4.1開孔轉(zhuǎn)鼓過濾式離心機轉(zhuǎn)鼓壁上開有許多小孔，屬于開孔轉(zhuǎn)鼓。對于過濾式離心機，因轉(zhuǎn)鼓上開有許多小孔，一方面，使鼓壁強度降低，許用應力還需計入開孔削弱系數(shù)的影響，即為［。］.(2-17)一….t—d(2-17)開孔削弱系數(shù)為“二二式中d一開孔直徑，m；t一轉(zhuǎn)鼓在軸線方向上的相鄰兩孔間的距離，m。另一方面使轉(zhuǎn)鼓質(zhì)量有所減小，從而使轉(zhuǎn)鼓質(zhì)量離心力產(chǎn)生的應力變?yōu)椤?（1-力），其中力為開孔率，力二鼓體開孔總面積/鼓體全2面積。并為了計算方便起見，近似取篩網(wǎng)質(zhì)量離心力產(chǎn)生的離心力為°,（1-力）。2圓筒形轉(zhuǎn)鼓壁徑向總應力和環(huán)向總應力分別為(2-18)_ _PR332K2(2-18)°=°m=-m ii8sTOC\o"1-5"\h\z°=°,(1-力)+°m(1-力)+°m=pR232(1-力)+2 2 2 2 0PsR232Ss(7)+PmfR332K=pR232(13(1+空+PmfRS 2S0 pS2p(1-w)S0 0當p二p,并令Pmf=九，則上式可簡寫為：s0 p(1-v) k0°=°,(1-力)(1+S.+bkRK) (2-19)2 2 S2S按第三強度理