離心機在國內(nèi)外的研究發(fā)展概況
來源:環(huán)球糧機網(wǎng)發(fā)布時間:2015-07-19 11:03:26
在工業(yè)生產(chǎn)中,離心機基本上屬于后處理設(shè)備,主要用于脫水、濃縮、分離、澄清、凈化及固體顆粒分級等工藝過程,它是隨著各工業(yè)部門的發(fā)展而相應(yīng)發(fā)展起來的。例如18世紀(jì)產(chǎn)業(yè)革命后,隨著紡織工業(yè)的迅速發(fā)展,1836年出現(xiàn)了棉布脫水機。1877年為適應(yīng)乳酪加工工業(yè)的需要,發(fā)明了用于分離牛奶的分離機。進入20世紀(jì)之后,隨著石油綜合利用的發(fā)展,要求把水、固體雜質(zhì)、焦油狀物料等除去,以便使重油當(dāng)作燃料油使用,50年代研制成功了自動排渣的碟式活塞排渣分離機,到60年代發(fā)展成完善的系列產(chǎn)品。隨著近代環(huán)境保護、三廢治理發(fā)展的需要,對于工業(yè)廢水和污泥脫水處理的要求都很高,因此促使臥式螺旋卸料沉降離心機、碟式分離機和三足式下部卸料沉降離心機有了進一步的發(fā)展,特別是臥式螺旋卸料沉降離心機的發(fā)展尤為迅速。如今,在合成塑料(聚氯乙烯、聚丙烯)及合成纖維(聚對苯二甲酸乙二脂)生產(chǎn)的分離設(shè)備中,螺旋離心機己成為關(guān)鍵設(shè)備之一。
我國真正具有現(xiàn)代實用價值的第一臺螺旋離心機是1954年制造的,由于它獨具連續(xù)操作、處理量大、單位產(chǎn)量耗電量較少、適應(yīng)性強等特點而得到了迅速發(fā)展,在四十多年的發(fā)展中,結(jié)構(gòu)、性能、參數(shù)變化很大,分離質(zhì)量、生產(chǎn)能力不斷提高,應(yīng)用范圍更加廣泛,在離心機領(lǐng)域中一直占有重要地位。在各種國際展覽會上,各種各樣的螺旋離心機,是所展出的離心機中最吸引人的機型,具有良好的發(fā)展前景。
我國從七十年代末開始引進螺旋離心機,對國外著名公司生產(chǎn)的多種規(guī)格的臥螺離心機進行了仿制。臥螺離心機是原化工部“七五”科技攻關(guān)項目,1989年南京綠洲機器廠仿制了ALFANx42o型大錐角((20)離心機(即L201),用于玉米蛋白的分離,并于1992年制成樣機;此后,重慶江北機械廠、解放軍第4819廠和金華鐵路機械廠等研制開發(fā)了一系列的螺旋卸料沉降離心機,并成功地應(yīng)用于生產(chǎn)實踐。但是就整體水平而言,我國還是遠遠落后于工業(yè)發(fā)達國家的。隨著現(xiàn)代工業(yè)文明的發(fā)展和人類對環(huán)境以及可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重視,分離效果好,振動小、噪聲低成為離心機能否被市場接受的重要條件。這就需要離心機具有良好的動態(tài)特性。通常,動態(tài)特性包括臨界轉(zhuǎn)速、不平衡響應(yīng)和穩(wěn)定性等內(nèi)容。臥螺離心機的參數(shù)選擇及優(yōu)化是提高臥螺離心機動態(tài)特性的首要環(huán)節(jié)。
可見離心機制的結(jié)構(gòu)優(yōu)化能有效地提高工作性能,帶來良好的的經(jīng)濟效益。但人們大都是對螺旋輸送器、轉(zhuǎn)鼓等零部件分開進行研究,對螺旋一轉(zhuǎn)鼓組進行整體研究的卻很少。
離心機螺旋一轉(zhuǎn)鼓組結(jié)構(gòu)復(fù)雜,受力與物料有關(guān),變化大,采用傳統(tǒng)的解析法,建立螺旋一轉(zhuǎn)鼓組多剛體系統(tǒng),以牛頓一歐拉方程或拉格朗日方程為代表的分析力學(xué)方法的動力學(xué)方程和約束方程,析找出影響動態(tài)特性的參數(shù)應(yīng)結(jié)構(gòu)的固有頻率與振型。
建立一定自由度下的振動方程通過數(shù)值分以獲得相來減小振動的研究方法是不理想的。由于螺旋一轉(zhuǎn)鼓組是剛體和柔性組成的多體系統(tǒng),工作時還受有油物料進入產(chǎn)生的力,約束也復(fù)雜。建立和求解方程都困難,只能進行理想化處理,所得結(jié)果不能真實反映離心機的工作特性。而且由于影響技術(shù)參數(shù)的因素較多,對影響離心分離效果的復(fù)雜性一一計算有很大困難。因此,在選擇各參數(shù)時,很難滿足分離效果好、低噪聲這一要求;根據(jù)定性分析憑經(jīng)驗選取參數(shù),然后依賴實驗室的小試或中試結(jié)果進行模擬放大。這種以經(jīng)驗、試湊、靜態(tài)、定性為特點的方法以及“設(shè)計一樣機一試驗一修改”不斷循環(huán)的優(yōu)化過程既麻煩,又浪費成本。
螺旋一轉(zhuǎn)鼓組動態(tài)特性的研究既要考慮它的剛體運動,還要考慮它的柔體運動。單獨的多體動力學(xué)分析和有限元分析都不易解決此類問題。隨著高性能計算機和大型應(yīng)用軟件的發(fā)展,特別是Pr。/E和MSc.Visual一Nastran的應(yīng)用,將有限元與多體系統(tǒng)仿真結(jié)合在一起用來解決螺旋一轉(zhuǎn)鼓組的動力學(xué)問題,是臥螺離心機研究的創(chuàng)新方法。
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