过程流体机械第六章高速回转元件的强度和转轴的临界转速.ppt

6 高速回转元件的强度和转轴的临界转速高速回转元件的强度和转轴的临界转速l离心机转鼓是在较高的转速下工作的高速回转容器。工作时转鼓受到很大的离心力作用，因此转鼓要有足够的强度才能保证正常工作。所以进行强度计算非常必要。l离心机转鼓一般由鼓壁、鼓底及拦液板组成，过滤式离心机转鼓内还有筛网。6.1离心机转鼓的强度计算离心机转鼓的强度计算l回转时转鼓受到的力有：回转时转鼓受到的力有：l鼓壁质量、筛网质量（过滤式）、物料质量产生的l由于变形不协调而产生的和，（包括转鼓壁与鼓底处、鼓壁与拦液板处、柱与锥的连接处）l应力分析：应力分析：l质量产生的离心惯性力作用在鼓壁上引起的应力，可以借助受内压的薄壁容器的和有力矩理论来解决。l转鼓底和拦液板则属于高速回转的圆盘类零部件，可用高速回转的圆盘的强度计算方法解决。6.1.1转鼓壁的应力转鼓壁的应力l6.1.1.1鼓壁自身质量引起的鼓壁的应力l6.1.1.2 筛网质量引起的转鼓壁的应力（过滤式离心机）计算原理同6.1.1.1l6.1.1.3物料质量引起的鼓壁应力 aL（1）圆柱形转鼓 210cFpsRLa分析：2周向应力，它与2成正比，与2u成正比，与无关，沿经线均匀分布，对于一定直径，一定材料的转鼓，为保证材料的强度，u应有一个极限值 0max/u sm/为材料的许用应力 ap 所以离心机空转鼓的鼓壁应力是转鼓设计计算的主要因素时（例如超高速分离机）其转鼓往往要选强度高（）大，而0小的材料制造。（例如钛合金）（2）圆锥形转鼓：）圆锥形转鼓：s 由于离心惯性力方向始终沿半径向外且垂直于轴线，所以无轴向分力。0)(1sRp/)(212cos/2R20220202/cos/cos)(uss由拉普拉斯方程，即所以 应力在圆锥转鼓中是不均匀分布的，与2成正比，大端应力最大，小端最小。6.1.1.2 筛网质量引起的转鼓壁的应力（过滤式筛网质量引起的转鼓壁的应力（过滤式离心机）离心机）(1)圆筒形转鼓：圆筒形转鼓：(2)圆锥形转鼓：圆锥形转鼓：6.1.1.3物料质量引起的鼓壁应力物料质量引起的鼓壁应力 6.1.3转鼓壁的强度计算转鼓壁的强度计算6.1.3.1整体转鼓（不开孔）的强度计算（沉降式离心机无转鼓孔，也不需筛网）。（1）圆筒形转鼓（2）圆锥形鼓壁：6.1.3.2开孔转鼓的强度计算（对于过滤式离心机）开孔转鼓的强度计算（对于过滤式离心机）注：以上由强度理论计算出来的壁厚为计算壁厚。6.1.4边缘应力问题边缘应力问题62 高速转盘的强度计算高速转盘的强度计算l离心式压缩机、离心泵和风机的叶轮，以及离心机转鼓的鼓底和顶盖都具有径向尺寸较大而轴向尺寸较小的特点，属于盘形零件。自身惯性力，引起各处产生应力，应力大小与半径有关，分布复杂。安装时过盈产生应力。有限单元法：只获得近似解，但由于理论分析与实验情况较为接近，所以此法日趋广泛使用。但对其结果判别标准尚未得出，所以应用受到限制。“二次计算法”：把轮盘作为轴对称平面应力问题，计算求得各截面上的平均应力，此方简单方便，在生产上应用也相当广泛。6.2.1 轮盘应力与变形的基本方程式轮盘应力与变形的基本方程式6.2.2等厚度轮盘的应力计算等厚度轮盘的应力计算l6.2.3锥形轮盘的应力计算其计算与推导过程与等厚度轮盘相同，只是应力计算系数不同而已。l6.2.4组合轮盘的应力计算l实际轮盘的形状往往比较复杂、是由几个简单的轮盘组成的。这样，在计算时，将实际轮盘分成几段，每段为简单的等厚度段或锥形段，只要知道内孔处的应力就可以逐段计算出各截面的应力。D0y16.3 二次计算法二次计算法1.二次计算法的依据：（以等厚度轮盘为例）二次计算法的依据：（以等厚度轮盘为例）二次计算法的步骤：二次计算法的步骤：6.3高速转轴的临界转速高速转轴的临界转速另外，要考虑油膜振荡问题l补充：l滑动轴承的基本原理滑动轴承的基本原理l当转子相对于轴承转动时，若从上面间隙进入的润滑油的油量大于下面小间隙的流出油量，则收敛的油楔中的油因受到挤压而动压力立即增大，从而使有的流进油酥减慢，而流出的油速增加，以此来维持油量的平衡。收敛的油楔亦称油膜产生的流体动压力将轴颈托起在偏心的位置稳定运转，从而防止了轴颈与轴承表面的干摩擦与碰撞。