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颗粒机环模有限元分析 木屑颗粒机|秸秆颗粒机|秸秆压块机|木屑制粒机|生物质颗粒机|30码期期必中 / 14-07-31

    整个颗粒机环模在工作过程的载荷受力情况很复杂,是一个疲劳的问题,但是作为弹性计算,可以采用叠加原理对其他载荷的影响进行考虑,为了简化问题,这里只考虑静载荷,30码期期必中专业生产销售秸秆颗粒机环模、木屑颗粒机环模等颗粒机配件。静载荷的分布情况如下:
    对于孔内的压力,首先求出孔的轴心所在的角度,然后再计算孔壁各部分所受的分布压力和分布剪应力。
    对于孔内的载荷,孔面上的等效载荷为孔心线处的压力,孔锥面上的压力与孔心线处的压力相等,线性变小,到出料口刚开始扩孔处的压力为0MPa。假设剪应力与摩擦力相关,即与压力相关。然后通过静力等效的方式得到孔内的各个部分上的载荷。
    假设锥面上的剪应力(摩擦力)恒为r,在成型段压力成线性交化到深处为0,相应地,其剪应力(摩擦力)在成型段上也成线形变化(假定摩擦系数为常数),到扩孔界面处变0。
    由于环模中孔洞众多,几何形状过多,为了获得可以接受的计算精度,需要建立大规模的单元,计算量和存储量很大,实,际计算时网格划分和单元生成非常缓慢,且经常出现异常,为了使计算成为可能,必须对模型作大量的简化和假设。
    考虑到环模的整体刚度比环模钢板的刚度大很多,环模的局部变形是造成破坏的主要原因,因此,为了使计算简化,尝试将远离加载区的筒壁进行简化。简化有两个极端状态,一个是将远区简化成零刚度,即将远区挖空,一个是将远区简化成为大刚度,将远区看成实体,不开孔。
    实践上,将中心面定为最大载荷面,其左侧载荷恒为0,在其左侧取200的区域作为开孔区,右侧16.50范围内载荷从最大值100MPa线性变化到0MPa,在其右侧取500作为开孔区,其他2900范围按照实体处理(不开孔)。
    在实心区域,尽量少地划分单元,仅仅保持原有的几何形状,每条线上
的单元数为3~5;在孔洞区域,由于孔洞周围的线条长度本来就短(2mm左右),所以在加载区的每条线段上设置6个单元,非加载区每条线段上设置4个单元,在丌孔区和无孔区的交界区每条线段上设置5个单元。划分网格后,总体的节点总数约为6万左右,单元总数约为26万左右。
    为了证明实心简化处理的合理性和有效性,采用对称加载,环向开孔角度间距20,轴向间距llmm,450锥孔深度为3mm,φ6孔深度30mm,φ7孔深度20mm,φ6孔成型段有1:50锥度,在前述加载条件和边条件下,考虑滚筒原型的两种极端情况:远离加载区的区域为实心和远离加载区的区域挖空。实际的环模模型则介于两者之间。
    从Mises应力云图可以发现,从两个极端模型获得的应力分布规律相同,最大Mises应力分别是:1292MPa(实心),128IMPa(挖空)。实心模型的最大Mises应力比挖空模型的最大Mises应力大11MPa,两个极端简化模型之间的区别很小,小于1%,对于其他参数的模型,最大的差别也不大于5%,而介于两者之间的真实模型与两者相比,他们的差别将更小。此计算也表明,滚筒的整体刚度很大,其产生的整体变形相对于局部变形是一个很小的小量,可以忽略不计。
    基于实心模型,可以得出颗粒机环模模型在上述载荷情况下的受力分布情况。
    实际的工作过程中,环模模型的失效破坏并不是由于变形失效引起的,而是由于裂纹的萌生及扩展使得整个工件失效。因此,必须把这个问题归结为疲劳引起的裂纹萌生的问题。所以,应采用裂纹萌生及破坏的理论来分析这个问题。
    对于实际的环模模型,其受力情况复杂,有不同载荷在不同方向上引起的弯曲应力,还有载荷加载的剪应力,其危险点处的危险面不能单凭某个分力决定,比如,在环向角度间距20,轴向间距11mm,450锥孔深度为3mm,φ6孔深度30mm,φ7孔深度20mm,φ6孔中没有1:50锥度时,各个应力分布情况的云图如下列各图所示:
    由上述分析可知,环模的失效破坏并不是由于变形失效引起的,而是由于裂纹的萌生及扩展使得整个工件失效,环模的真正失效原因是低周疲劳。分析同时也表明,环模尺寸的各个因素对它们的影响趋势是一致的,尾孔深度越短,最大应力越小:无论是轴向还是环向,间距越大,最大应力越小。
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