粉粒体垃圾搅拌机的振动和疲劳特性研究

• 作 者: 罗伟钊
• 机 构: 桂林电子科技大学
• 出 处: 桂林电子科技大学
• 发表日期: 2012年期
• 关键词: 粉粒体垃圾搅拌机 疲劳特性 应力分布 振动分析 有限元法

随着我国城市化的发展,城市生活垃圾处理成为日益严重的社会问题。把城市生活垃圾转化为“垃圾环保再生煤”是解决这一严重问题的有效办法之一。在“垃圾环保再生煤”生产线中,粉粒体垃圾搅拌机是实现搅拌混合操作的关键设备。而该设备在使用过程中,出现了搅拌轴和搅拌桨的振动和疲劳等现象,影响了设备性能和企业的高效生产。因此,研究设备的振动和疲劳特性,分析设备振动和疲劳产生的原因,找出解决设备振动和疲劳的方法成为企业急需解决的技术难题。本文针对粉粒体垃圾搅拌机存在的振动和疲劳问题,主要开展了以下几个方面的工作:　　(1)分析了粉粒体垃圾搅拌机的结构和工作原理。在详细分析了粉粒体垃圾搅拌机整机的组成结构的基础上,通过粉体混合的3种混合机理研究了粉粒体垃圾搅拌机对物料搅拌混合均质化的基本过程。　　(2)研究了粉粒体垃圾搅拌机关键零部件的受力。通过计算搅拌桨和搅拌轴工况下的受力大小,利用有限元分析软件 ANSYS对搅拌轴和搅拌桨应力分布进行分析,得出搅拌轴和搅拌桨的危险部位,为后续的振动和疲劳研究奠定基础。　　(3)研究了搅拌轴和搅拌桨的振动特性。针对企业生产线上粉粒体垃圾搅拌机存在的振动问题,基于转子动力学,建立了搅拌桨和搅拌轴振动特性方程。通过有限元分析找出了搅拌轴启动振动的原因为:一阶临界转速低于实际转速。提出避开临界转速,减小搅拌轴和搅拌桨振动的方法。　　(4)研究了搅拌轴和搅拌桨的疲劳特性。针对粉粒体垃圾搅拌机中搅拌桨和搅拌轴容易疲劳的问题,研究了疲劳曲线和疲劳累积损伤理论。验算了搅拌轴和搅拌桨的疲劳强度,利用 ANSYS估算出了搅拌桨和搅拌轴的大约寿命。得出了搅拌桨容易疲劳破坏的原因。并提出了提高搅拌轴和搅拌桨疲劳寿命的方法。　　(5)验证了解决振动和疲劳问题方法的有效性。以适当修改搅拌轴和搅拌桨结构尺寸为例,验证了适当缩短搅拌轴长度和增大直径能避开启动振动,适当增大搅拌桨连接杆直径能提高疲劳强度延长寿命。　　本文得到广西制造系统与先进制造技术重点实验室项目“城市垃圾再生煤生产装备关键技术研发(桂科能09-007-05_002)”的资助。