采用过盈装配双筒离心机转鼓的强度计算

2008/9/19/13:12 来源：中国离心机网

      浙江大学 刘天丰 　童水光　　辽阳阳光制药机械有限公司　孙富一　　　　　 

    摘要：提出一种新型离心机转鼓结构及其设计计算方法。推导了采用过盈配合热压工艺装配的双筒离心机转鼓结构应力和位移的计算公式,并通过一离心机转鼓强度计算实例来说明其优越性。

    关键词：离心机　转鼓　过盈配合　预应力　强度　分离因数

　　离心机是高效、低耗的离心分离设备,高速旋转的转鼓能产生强大的离心力,从而实现各种物料的液 固及液 液分离。作为核心部件的转鼓必须满足3个条件:耐腐蚀、高强度及低能耗。只有三者兼备,才能保证离心机的使用性和安全性。目前我国常选用316Ｌ、1Ｃｒ18Ｎｉ9Ｔｉ等材料制造单层转鼓,强度计算主要依据文献[1～3]来进行。这种结构的优点是工艺简单、耐腐蚀、性能好且造价相对较低。然而此类材料强度低,很难提高离心机的分离因数,束缚了大直径、高转速离心机的发展。

     本文提出一种双层套筒形式的转鼓,其与物料接触的内筒用奥氏体不锈钢,外筒用强度高的马氏体不锈钢,通过过盈配合热压工艺装配转鼓。采用这种结构形式,转鼓既可满足耐腐性要求,又可保证高强度的需要。这是因为装配后两筒中形成预应力,内筒为负的环向应力。当转鼓工作时,物料及转鼓等产生的离心力会使结构的应力重新分配,内筒原有的负的环向应力会向着正的方向发展,从而充分利用耐腐蚀、强度低的内筒材料拉和压两个方向的强度性能。该设计思想可有效地提高离心机分离因数。

    在高压容器和炮筒的设计中,也采用过类似的设计思想。与它们相比,双层转鼓还要考虑离心惯性力的作用。本文推导该类转鼓的应力和位移计算公式,并通过算例说明该设计思想的优越性。

    1　双层套筒结构应力的理论推导

    构成双层转鼓的两圆筒,已知条件为:内筒的内、外半径ａ、ｂ;外筒的内、外半径ｂ、ｃ;内、外筒之间过盈配合量Δ(相对两筒的壁厚是高阶小量);转鼓转速ω;内筒的内壁承受物料及筛网等的离心压力ｐ1;内、外筒材料的弹性模量和泊松比Ｅ1、μ1和Ｅ2、μ2。需要求解的是:内、该外筒之间的挤压压力ｐ2;内、外筒的应力和位移。将两筒分解开后,其受力图如图1所示。 
            

            

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