甩干机具有连续操作、处理量大 、单位产量耗电量低 、适应性强等特点，现已广泛应用于石油、化工、冶金、医药、食品、轻工等领域， 并随着石油化学工业的迅猛发展和城市污水治理的迫切需要，甩干机必将会有更广阔的发展前景。

　　1 有限元模型的建立

　　1.1 有限元几何模型

　　根据设计图纸，本分析研究的甩干机转鼓材料为1Cr18Ni9Ti，外形为筒椎形，柱筒段内径0.520m，厚度0.015m，长度0.710m，椎筒段长度 0.473m，半椎角α=9.6°。分别采用 plane42、solid45 划分网格。单元总数7580， 节点总数 7680。在保证计算精度要求的前提下， 划分网格如图所示：

　　1.2 载荷

　　①自身质量引起的离心力

　　高速回转下的转鼓， 鼓体金属本身质量所 产生的离心力在分析中以角速度的形式施加于转鼓的有限元模型上。

　　②物料的离心压力

　　该力是 物料在离 心力 作 用下沿 径 向 运 动 对 转 鼓 壁 形成的压力.方向垂直于转鼓内表面。圆筒中的流体物料在高速回转下所产生的离心压力为

　　式中ρ为筒中物料的密度，1.085kg/m3; r为流体物料c层 中任意处半径 ，r0为圆筒体回转时流体的自由表面半径，0.275m。可以看出离心压力随而变化 ，本分析通过构建载荷函数， 调用函数加载， 实现了精确加载。

　　1.3 边界条件

　　转鼓的约束是根据具体结构确定的。在转鼓柱筒端施加全约束，在椎筒端施加径向和周向约束，即约束UY和 UZ。

　　2 有限元计算和分析

　　2.1 静力分析

　　应力0.11362E+09 最大转鼓的静力分析主要是考察其强度问 题，即在一定的工作载荷下， 转鼓是否有足够的 强度。由图 2 所示， 转

　　鼓所受最大应力 113.62MPa。 本 分 析 采 用 应 力 强 度 SIMT来描述转鼓的应力状态，并与材料的设计应力强度Sm进行比较 。转鼓材料为1Cr18Ni9Ti，其设计应力强度Sm=137MPa。校核时， 对于沿壁厚方向的平均应力强度， 取其许用值为一倍的设计应力强度， 即 Sm。对于沿壁厚方向的最大应力强度， 由于包含有危害较小的弯曲应力部分，因此取其许用值为 1.5倍的设计应力强度，即1.5 Sm。由于转鼓所受最大应力强度小于材料许用应力强度，故转鼓强度是安全的。

　　2.2 模态分析

　　模态分析用于确定结构或机器部件的振动特性(固有频率和振型)，使结构设计避免共振或按特定频率 进行振动。它也是其它更详细的动力学分析的起 点，例如瞬态动力学分析 、谐响应分析、谱分析等。

　　本分析应用 Lanczos 法计算出的螺旋输送器前5阶固有频率如表 2 所示。由下表可知， 螺旋输送器第一阶固有频率为 165.61 赫兹， 对应的临界转速为 9936.6r/minx 螺旋输送器的设计转速为3000r/minx，远小于该临界转速，因此，螺旋输送器在正常的转速范围内不会发生共振现象。

　　阶数 1 2 3 4 5

　　频率(HZ) 165.61 187.90 253.59 279.45 301.45

　　3 结论

　　①采 用 Plane42、Solid45实体单元成功地建立了卧式

　　螺旋卸料沉降甩干机转鼓的3维有限元模型，模型不但较好地模拟了转鼓的真实结构，而且可以用来对转鼓进行结构优化;

　　②对转鼓进行了额定工况下的静力分析，结果表明转鼓的强度和刚度均能满足要求;

　　③应用 Lanczos 法对转鼓进行了模态分析，得到前5阶固有频率，结果表明转鼓在正常的转速范围内不会发生共振现象。

 

调试因素分析：

1、调节转鼓转速(即调节分离因素)：

　　分离因素是指甩干机转鼓内悬浮液中的固相颗粒在离心力作用下的沉降速度与悬浮液中的固相颗粒在重力作用下的沉降速度的比值是分离因数。

　　悬浮液的固液密度差大，沉降速度快，分离效果好。液体粘度小，沉降速度快，分离效果好。固相颗粒的大小对分离效果影响最为明显，大颗粒容易沉降分离，小颗粒不易沉降分离，即甩干机的处理量与处理效果(固相含水率及液相含固率)与颗粒的大小成正比与液体的粘度成反比。

　　针对不同的物料和不同的工况条件，选用的分离因数也不同。如果物料固相颗粒小，固液密度差小，液体粘度大(温度低)，分离因数尽可能大一点。如果物料固相颗粒大，固液密度差大，液体粘度小(温度高)，分离因数可以小一点。如果固液分离过程中添加絮凝剂形成抱团沉降，分离因数可以更低。

　　2、螺旋与转鼓的差转速：

　　为使螺旋与转鼓之间的差转速能够保持稳定，甩干机配有较大减速比的差速器。当转鼓转速不变，改变差速器输入轴的转速可以改变螺旋与转鼓的差转速，使螺旋的输送能力(排渣能力)发生变化，进而影响甩干机的分离效果。

　　在其它操作条件不变的前提下，如果使用较小的差转速，螺旋输送速度会降低，固相在脱水区的停留时间会增加，能得到含湿率更低的固相。由于螺旋输送速度降低，其输送能力降低，液相澄清度会降低。反之亦然。

　　3、液池深度：

　　转鼓内液面离转鼓壁的距离是液面“高度”，通常称为转鼓液池深度。

　　调节溢流板的高度，可得到不同的液池深度，使转鼓内脱水区和沉降区的长度发生变化，进而改变甩干机的沉降能力和脱水能力。

　　在其它操作条件不变的前提下，如果使用内径较大的溢流板，会降低液池深度，缩短沉降区的长度，降低甩干机的沉降能力。但会增加脱水区的长度，增加固相的脱水时间，提高甩干机的脱水能力。反之亦然。但沉降池过浅会影响清液的含固率。

　　以上三要素为调试甩干机的最基本的三个要素，国内外甩干机都是调节以上三个要素从而来调节甩干机的处理效果，但是每种物料都有一个适合的参数，不是每个要素调的越高效果就越好，相反会起到反作用，具体的需要根据物料的物性来了解，比如说有些物料转速过高会打滑，从而影响处理效果。www.cn-dk77.com