高速回转零件的应力分析 (2).ppt

高速回转零件的应力分析 这些旋转件一般可分为两大类：一类是盘型零件，如离心式压缩机、离心泵和工业汽轮机的轮盘；另一类是鼓形零件，如离心机的转鼓壁（离心机底部和加强箍属于盘形零件）。 第二节 高速回转圆鼓的应力与变形 转鼓鼓壁中的应力主要由金属鼓壁本身、鼓内壁上附有的筛网和鼓内物料等质量在回转时产生的离心力所引起。 一、转鼓自身质量引起的应力与变形 (1)圆筒形转鼓 筒体内半径为R，厚度为S，当转鼓以一定的角速度ω旋转时，鼓壁上将产生由于自身质量引起的离心力。 设转鼓材料的密度为ρ0，则转鼓壁自身质量单位面积上产生的离心压力为 式中 —转鼓壁的平均半径， 。 由于转鼓壁厚S远小于转鼓半径R，所以可近似取 ，于是 . 由于转鼓壁质量产生的离心力的方向和转鼓轴线相垂直，因此，它在鼓壁上不会产生经向应力，即： 转鼓壁质量产生的离心力使转鼓像受内压一样，它的周向应力 因为 ，则 式中：ρ0—转鼓材料密度，kg/m3； R—筒体内半径，m； ω—角速度，1/s； u—转鼓的圆周速度，m/s； 、 —转鼓自身质量引起离心力产生的经向应力和周向应力，Pa。 (2)圆锥形转鼓 鼓壁任意部分的半径为r，转鼓壁的厚度为S，圆锥形的半锥角为α，转鼓材料的密度为ρ0，则鼓壁所受的压力就是离心力在鼓壁法线方向上的分量，即： 式中 —在圆锥形转鼓内壁任一 点处的平均圆半径。 因壁厚与半径相比其值很小， 故 。 由于转鼓自身质量的离心力不能产生经线方向的应力，所以 而 可知: 圆筒形转鼓旋转时，由于自身质量引起的周向应力沿经向是均匀的；而在圆锥形转鼓中产生的应力不是均匀的，在圆锥大口处的应力最大，在圆锥小口处的应力最小。 转鼓壁自身质量产生的离心力引起的周向应力与鼓壁的厚度无关，而与转鼓材料的密度、圆周速度u的平方成正比。 圆筒形转鼓的半径增量可由下式计算 式中：E—弹性模量，Pa； —圆筒形转鼓的半径增量，m； μ—泊松比。 由于这些部位的半径增量是均匀的，所以经线转角 圆锥形转鼓在任意半径r处，半径增量可由下式计算： 在经线方向的应变为： 上式的负号 表示是压缩应变，即容器在器壁自身离心力的作用下，造成转鼓直径的增大和经向的压缩。 经向弯曲的转角可表示: 经线上的A点在变形后达到A’点，其纬线方向的位移为w，经线方向的位移为u。 所以 将 和 代入式 和式 得： 二、筛网质量引起的鼓壁应力与变形 圆筒形转鼓 设筛网的厚度为Ss，密度为ρs，则转鼓单位面积上的离心压力为 在转鼓壁上引起的应力为 式中：R—转鼓内半径，m； S 、Ss—鼓壁及筛网当量厚度，m；