除塵器支座、支架設(shè)計與數(shù)值分析

丁 玎,梁笑晗,賈婷婷

（1.山東省青島第五十八中學(xué),266100；2.青島理工大學(xué)機械工程學(xué)院,青島,266520）

除塵器支座、支架設(shè)計與數(shù)值分析

丁 玎1,梁笑晗1,賈婷婷2

（1.山東省青島第五十八中學(xué),266100；2.青島理工大學(xué)機械工程學(xué)院,青島,266520）

利用ansys有限元軟件分別對耳式支座、支架以及除塵系統(tǒng)整體進行結(jié)構(gòu)強度校核，對除塵系統(tǒng)在風(fēng)載荷和自重載荷作用下的整體穩(wěn)定性進行有限元分析。結(jié)果表明，當(dāng)除塵器入口風(fēng)速達(dá)到20m/s時，所設(shè)計的耳式支座和支架依然具有較強的抗風(fēng)載能力，從而為工業(yè)除塵設(shè)備中對支座以及支架的合理選型和設(shè)計提供了理論依據(jù)。

靜電旋風(fēng)除塵；支座；支架；風(fēng)載荷；自重載荷；有限元分析

0 引言

靜電旋風(fēng)除塵器是靜電技術(shù)與旋風(fēng)技術(shù)相結(jié)合的高效除塵設(shè)備。靜電旋風(fēng)除塵器的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，表1給出了各結(jié)構(gòu)的具體尺寸。本文以靜電旋風(fēng)除塵裝置的實驗系統(tǒng)為例，研究了除塵器支架的風(fēng)載荷計算方法。為設(shè)計的合理性提供了有效依據(jù)。

表1 設(shè)計工況下的除塵器各結(jié)構(gòu)尺寸

1 耳式支座的選擇計算

圖1 除塵器結(jié)構(gòu)示意圖

立式容器的支座主要有耳式支座、腿式支座、承載式支座和裙式支座四種。耳式支座又稱為懸掛式支座，它是由筋板和支腳組成。當(dāng)設(shè)備較大或者器壁較薄時，應(yīng)該在支架與器壁之間加一個墊板。本文設(shè)計的靜電旋風(fēng)除塵器采用帶墊板的B型耳式支座。它實際承受的載荷的計算公式如下

式中：Q——支座的實際承受的載荷，KN；D——支座的安裝尺寸，mm；g——重力加速度。取g=9.8m/s；——偏心載重，N；h——水平力作用點至底板的高度，mm；k——不均勻系數(shù)，安裝3個支座時k=1；安裝3個以上的支座時，k=0.83；——設(shè)備總質(zhì)量，kg；n——支座數(shù)量；P——水平力，取和的最大值，N；——偏心距，mm。當(dāng)容器高徑比不大于5，且總高度不大于10m時，和可按下式計算，超出此范圍的容器本標(biāo)準(zhǔn)不推薦使用耳式支座。水平地震力：式中——地震系數(shù)。水平風(fēng)載荷：式中——容器外徑，mm，有保溫層時取保溫層外徑；——風(fēng)壓高度變化系數(shù)，按設(shè)備質(zhì)心所處高度取；——容器總高度，mm；——10m高度處的基本風(fēng)壓，。設(shè)備總質(zhì)量為59kg

所以選P=42N。

2 支架的設(shè)計計算

支架為桁架結(jié)構(gòu)，受力分析簡化為如圖2所示：

圖2 受力分析圖

由4.13式可得：

解方程的：

不難得出整個桁架中，受力最大的就是CH桿和CG桿。只對這兩個桿進行校核就可以了。由于桁架的對稱結(jié)構(gòu)的設(shè)計，所以只選取一個校核。強度條件計算公式如下

3 有限元分析

3.1 耳式支座與支架分析。施加載荷后耳式支座的最大變形位移約為0.0043mm，支架的最大變形位移約為0.018mm，變形量極小。

根據(jù)圖3和圖4支座和支架的應(yīng)力分布云圖中可以看出，耳式支座的最大等效應(yīng)力約為9.8pa，支架的最大等效應(yīng)力約為4Mpa，都遠(yuǎn)小于許用應(yīng)力值。

4 結(jié)論

（1）耳式支座與支架分析結(jié)果表明，所承受的最大應(yīng)力較小，變形量小，驗證了所設(shè)計的耳式支座和支架滿足強度要求，完全可以支撐整個除塵器的重量，表明耳式支座和支架的結(jié)構(gòu)設(shè)計是安全可靠的。

[1]P.W.Dietz.Electrostatically Enhanced Cyclone Separators [J].Powder Technology,31 1982 31:221～226.

[2]Boericke,R.R.Electrocy clone for High-Temperature[J].High-Pressure Dust Removal.J.Energy, 1983(1):43～49.

Design and numerical analysis of the dust catcher bearing

Ding Ding1,Liang Xiaohan1,Jia Tingting2
(1.fifty-eighth Qingdao middle school,Shandong 266100,;2,School of mechanical engineering,Qingdao Technological University,Qingdao,266520)

The structural strength check of the lug support bracket,and the whole dust removal system using ANSYS finite element software,finite element analysis of the overall stability in the wind load and gravity load under the dust removal system.The results show that when the precipitator entrance wind speed reaches 20m/s,the design of the lug support bracket and still has a strong wind load, which provides a theoretical basis for the rational selection of support and support and design of industrial dedusting equipment.

electrostatic cyclone dust removal;bearing;support;wind load;dead load;finite element analysis

圖3 支座等效應(yīng)力分布圖

圖4 支架等效應(yīng)力分布圖

U673.38

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