板框、厢式压滤机的应力分析

概述

压滤机是分离行业中最广泛使用的过滤设备之一．其主要的承载构件有油缸座(对油缸加载而言)、止推扳体、压紧板体等。随着对压滤机结构尺寸要求的不断加大，这些构件义承受了较大的载荷，使之成为压滤机结构的薄弱环节。更考虑到压滤机在使用过程中，经常加载与卸载．使这些构件承受疲劳载荷。更恶化了其承载环境，增加了损坏的可能性。

油缸座、止推板体和压紧板体一般用钢板、锻件(或铸件)焊接而成，结构较为复杂，这就为设计计算带来很大的困难。这些构件的设计一般由各个制造厂家按照使用经验进行，迄今为止还没有形成行业上的统一的结构设计计算标准或要求。由于构件既是大型，义是复杂，但按一般的方法无法精确计算，所以往往造成断裂或过于保守。在此之前也朱见到关于其设计和分析方法的文献报道。随着有限元应力分析技术的发展与普及。以及大量通用商用计算软件的出现，特别是计算机技术近些年来的迅猛发展，对于复杂结构的应力分析变得方便，计算成本也逐步降低，这样人们一般趋向于采用有限元分析取代以往的试验方式进行力学分析。

与试验验证相比，有限元虑力分析更容易和更准确地得到诸如应力分布、应力水平、橱服区域等：同时由于有限元方法可以计算出构件内部的应力(这对试验方式来说非常困难)．人们可以按照某一点、某一条直线或某一平面进行强度评定，使得结构设计的改进更具有针对性．达到既安全义经济的目的。本文对压滤机的儿种油缸座、止推板体、压紧板体分别在预紧和操作工况条件下进行了有限元应力计算与分析，并进行一般意义的强度校核。由于应力分析方法应用于压滤机承载构什刚刚开始，因此本文的目的是希望在结构统一化、设计方法、评定方法等方面进行探讨。

2．计算模型建立

有限元分析的第一步也是重要的一步是模型化，合理的计算模型会以较高的精度模拟实际构件，又可以节约计算费用。模型化包括：

(1)选择单元类型；

(2)如何将计算构件从与其相联系的其他构件或环境中通过各种形式的约束、集中的或按照某种规律分布的载荷等形式抽象出来；

(3)按照计算构什的结构、约束条件和载荷状况的对称性进行简化，如取构件的1/2、1/4、1，8甚至更少部分进行计算；

(4)按照实际情况确定哪些位置具有较高的应力水平或应力梯度、哪些化置对构成安全使用可能有威胁．这些位置是我们耍考察的位置．它需要较高的计算精度，也就是较细的网格划分。对于应力较低或不需要考察的位置可以使用较粗大的网格以降低工作量和不必要的浪费。

计算条件的确定

如前所述，压滤机的主要的承载构件有油缸座(对油缸加载而言)、止推板体、压紧板曲雹体等，它们之间的承载关系所示。预紧工况下油缸产．生的推力一个方向传递给压紧板体，压紧过滤框；另一个方向传递给油缸座，通过油缸座的钩梁夹座传递给钩梁，再传递给止推板体，与来自滤框内的压紧力相平衡；在操作条件下，料浆产生的均布压力作用在压紧板体和止推板体的接触介质的表面上，最终传递给油缸吐均嚣图l压滤机构件相互关系示意图缸缸鏖爨夹座油缸座承受来自油缸的推力(载荷条件)，在其钩梁夹座位置受到钩梁的约束(约束条件)。而对于压紧板体与止推板体，则均需考虑预紧和操作两种工况．比如止推板体，预紧工况F，止推板体一侧受到来自油缸座压紧过滤框的压力(载荷条件)。在其钩梁夹座位置受到钩梁的约束(约束条件)：操作条件下．止推扳体一侧受到压力介质和过滤框的压力(载荷条件)，在其钩梁夹座位置受到钩梁的约束(约束条件)。这里值得一提的是，由于钩梁与夹座之间连接为活动连接，也就是它们之问的接触面上只能存在压紧应力，因此这个问题需特殊加以考虑。可以按照以下方法之一解决：

①接触问题；

②计算油缸座或止推板体时在夹座与钩梁接触位置采用弹性边界元；

③采用只能受压不能受拉的刚性杆单元叠代求解：在满足计算精度前提下，方法较简单，本文采用该方法。同时，试算表明当钩梁的刚度增大时计算结果趋于保守．因此应采用同一类产品中最短的钩梁(刚度最大)进行计算。在压紧板体受油缸压紧的表面也同样存在这个问题，本文仍采用了弹性边界元。