Strand7: 应用实例: 分离器

Skorpion 锌加工分离器分析

介绍

Strand7 Pty Ltd 公司工程咨询部按合同规定为 Outokumpu 公司进行了分离器驱动装置的有限元分析。 Outokumpu 公司设计和制造用于矿物、污水、及化工处理的分离器与净化器。分析用来研究在大转矩下驱动装置的变形和应力。

分离器照片，驱动装置位于结构中央。

结构分析

驱动装置包括底支座、液压发动机、小齿轮、回转环齿轮、笼式调节器和笼式结构。使用六个发动机来提供驱动动力。

分析中， Strand7 Pty Ltd 将 Outokumpu 公司提供的组装齿轮的实体结构模型做为网格划分的基础输入到 Strand7 中。 利用自动面网格生成和手动体元拉伸技术相结合的方法建立了包括梁、板和体元在内的有限元模型。

驱动装置的 CAD 模型

探索用拉伸方法生成六面体网格

在很多情况下，三维 CAD 几何图形是通过沿某一方向拉伸一个或几个面和绕某轴旋转这些面而生成。在 Strand7 中，用户仍可得到这些功能以使三维模型不使用网格自动生成工具也能生成。也就是说，可以在有限元模型中进行这样的复制过程：先生成一个面网格，然后拉伸成一个实体网格。按照这个程序，可以建立一个六面体或六面体占优的实体网格，这样生成的网格比自动生成的四面体网格有更好的质量。下面使用一些简单的步骤来完成网格的生成：

1. 确定 CAD 模型中将要被拉伸的底面形状。

2. 定义一个分开线来把基面分成两部分但有协调的面。

3. 把 CAD 模型输入到 Strand7 然后拉伸生成六面体单元。

建立模型

使用 Strand7 的网格剖分工具，生成了整个驱动装置的有限元模型，模型包括梁元、板元和体元。还使用了一些特殊的连接来模拟驱动机理。

包括驱动组件和笼式结构的完整模型。

通过刚性梁和主从刚接模拟齿轮连接。

工作内容

分析的主要目的是研究回转环齿轮的平面外挠动和齿轮驱动轴在设计扭矩下的挠度。也研究了主结构单元的应力水平。

计算了四个线性静力荷载工况：

1. 重力

2. 扭矩

3. 作用在轴承槽面上的剪力

4. 耙臂传来的垂直荷载

结果

分析证明，所采用的回转环齿轮的挠度和材料的受到的应力均在极限设计值以内。

回转环挠度图

动画图显示了在荷载作用下，构件的相对转动。