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臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)是工業(yè)上應(yīng)用極廣的分離設(shè)備。其中螺旋輸送器是臥螺離心機(jī)的重要部件，它不僅關(guān)系到離心機(jī)的生產(chǎn)能力、沉渣輸送效果，更關(guān)系到離心機(jī)的使用安全可靠性。對螺旋輸送器的研究主要集中在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用、常見工藝改進(jìn)、參數(shù)選擇等方面，也有從有限元分析的角度對螺旋輸送器的進(jìn)行強(qiáng)度分析，但尚未提出可應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)的計(jì)算公式。
由于沒有成熟的理論計(jì)算公式，目前的螺旋輸送器強(qiáng)度設(shè)計(jì)往往依據(jù)經(jīng)驗(yàn)，這可能會造成兩方面問題：一是有可能強(qiáng)度不足而造成嚴(yán)重破壞，二是可能造成材料浪費(fèi)，成本提高。所以對螺旋輸送器進(jìn)行強(qiáng)度分析，并考察各結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響，以獲得可用于工程設(shè)計(jì)的離心力作用下螺旋推進(jìn)器的強(qiáng)度計(jì)算公式，對于臥螺離心機(jī)的設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)優(yōu)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(jié)構(gòu)參數(shù)對其應(yīng)力強(qiáng)度的影響，本研究采用了正交試驗(yàn)法，進(jìn)行計(jì)算次數(shù)的優(yōu)化，并對計(jì)算結(jié)果進(jìn)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(jìn)器應(yīng)力強(qiáng)度的主要因素，進(jìn)行多變量擬合，得出了離心力作用下螺旋推進(jìn)器強(qiáng)度的計(jì)算公式。
本研究的臥螺離心機(jī)的螺旋輸送器外形為直筒形，由連續(xù)整體螺旋葉片和圓柱內(nèi)筒組成，葉片和內(nèi)筒采用焊接連接，且為葉片兩邊開坡口的焊透結(jié)構(gòu)。主要考察的結(jié)構(gòu)尺寸有導(dǎo)程、螺旋葉片壁厚和高度、螺旋內(nèi)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(jìn)行整體三維有限元分析，采用Solid45單元進(jìn)行網(wǎng)格劃分。模型中假定葉片和內(nèi)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(tài)，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(tài)，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(shù)很高的臥螺離心機(jī)，離心力場遠(yuǎn)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(nèi)筒的兩端分別與左右軸頸連接，軸頸支承在轉(zhuǎn)鼓左右端蓋內(nèi)腔里的軸承上，考察的螺旋輸送器是處于勻速轉(zhuǎn)動狀態(tài)，所以可以采用靜態(tài)分析。在約束方面，分析模型中內(nèi)筒的一端約束全部位移，另一端約束徑向位移和周向位移。
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