基于螺旋轴和动静环优化设计的叠螺式脱水机的研发

发布时间：2017-08-21 12:14

  本文关键词：基于螺旋轴和动静环优化设计的叠螺式脱水机的研发

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【摘要】：叠螺式脱水机是一种高效率、低维护且能够实现自清洗的新型螺旋挤压过滤机,可用于市政、食品饮料、印染、造纸等各行业污泥脱水。针对在中小型污泥处理项目上,带式压滤机、离心式过滤机和板框式压滤机处理污泥的运行成本高,能耗高,工作坏境差且处理效果难以保证的问题,本课题研制了叠螺式脱水机,可以实现在保证污泥处理效果的前提下节约能耗、降低运行成本以及改善工作环境。本课题完成了叠螺式脱水机的整体结构设计和三维建模,并运用流场分析软件Fluent对污泥流动进行了数值模拟分析以及运用有限元分析软件Workbench对关键部件螺旋轴进行了结构分析及优化；根据静环在叠螺式脱水机污泥脱水的入料段、浓缩段和脱水段承载不同的情况,运用Workbench对每个阶段中的静环进行静力结构分析和结构参数优化设计,根据分析结果完成了静环的最佳结构参数设计；结合动环的受力特点和运动特点,运用Workbench对每个阶段中的动环进行了结构分析及优化,得到了动环的最佳结构参数；根据叠螺式脱水机的工作流程,设计了与其配套的控制系统。该控制系统能够实现污泥输送泵、絮凝剂输送泵、搅拌机、螺旋轴电机和电磁阀的集中控制。经过有限元分析验证,本课题设计的螺旋轴和动静环结构合理,强度满足要求。
【关键词】：叠螺式脱水机 螺旋轴 静环 动环 有限元
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH122;TP273
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• Abstract9-17
• 第1章 绪论17-25
• 1.1 引言17
• 1.2 课题来源17
• 1.3 过滤分离简介17-20
• 1.3.1 过滤机的分类18-20
• 1.3.2 过滤介质20
• 1.4 国内外研究现状20-23
• 1.4.1 国外研究现状20-22
• 1.4.2 国内研究现状22-23
• 1.5 课题目的及意义23
• 1.6 课题研究内容23-25
• 第2章 叠螺式脱水机总体方案设计与结构设计25-36
• 2.1 叠螺式脱水机的过滤原理25-27
• 2.1.1 过滤基础理论25-26
• 2.1.2 叠螺式脱水机的过滤原理26-27
• 2.2 叠螺式脱水机总体方案设计27-30
• 2.2.1 叠螺式脱水机的设计要求27-28
• 2.2.2 总体方案设计28-30
• 2.3 主要部件设计30-35
• 2.3.1 螺旋轴设计30
• 2.3.2 动静环组成的叠螺式滤网设计30-31
• 2.3.3 电机和减速器选型31-33
• 2.3.4 背压装置设计33-34
• 2.3.5 污泥进料部分设计34
• 2.3.6 其他部件设计34-35
• 2.4 本章小结35-36
• 第3章 螺旋轴结构设计及优化36-57
• 3.1 螺旋轴结构设计36-38
• 3.2 螺旋轴结构参数计算38-43
• 3.2.1 螺旋叶片截面形状的确定38-39
• 3.2.2 螺距和螺旋升角的确定39-41
• 3.2.3 旋转轴直径的确定41
• 3.2.4 压缩比的计算41-43
• 3.3 有限元仿真分析43-52
• 3.3.1 流场设计及分析44-48
• 3.3.2 螺旋轴结构分析48-52
• 3.4 螺旋轴优化设计52-55
• 3.5 螺旋轴模态分析55-56
• 3.5.1 模态分析55
• 3.5.2 螺旋轴模态分析55-56
• 3.6 本章小结56-57
• 第4章 静环有限元分析及优化57-63
• 4.1 静环承载分析57
• 4.2 静环有限元模型的建立57-58
• 4.3 施加载荷和约束58-59
• 4.4 结果分析59-61
• 4.4.1 静环应力分析59-60
• 4.4.2 静环变形分析60-61
• 4.5 静环优化设计方案61-62
• 4.6 本章小结62-63
• 第5章 动环有限元分析及优化63-71
• 5.1 动环结构优化63-64
• 5.2 动环有限元模型的建立64
• 5.3 施加载荷和约束64-65
• 5.4 求解结果分析65-66
• 5.4.1 脱水段动环变形分析65-66
• 5.5 动环优化设计方案66-70
• 5.5.1 结果分析67-69
• 5.5.2 优化设计方案69-70
• 5.6 本章小结70-71
• 第6章 控制系统设计71-79
• 6.1 控制系统设计要求71
• 6.2 控制系统设计方案71-73
• 6.2.1 污泥脱水控制系统设计方案71-73
• 6.2.2 PLC选型73
• 6.3 控制系统硬件设计73-75
• 6.3.1 电气控制电路设计73-74
• 6.3.2 PLC输入输出电路图74-75
• 6.4 控制系统软件设计75-78
• 6.5 本章小结78-79
• 第7章 总结与展望79-81
• 7.1 总结79
• 7.2 展望79-81
• 参考文献81-84
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况84

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