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等厚分层出料技术是实现污泥间歇动态发酵工艺的关键技术,其中等厚分层出料螺杆是整套出料设备的核心部件,其结构和参数决定着出料设备的出料效果和性能。本文系统地对等厚分层出料理论和等厚分层出料螺杆的受力进行介绍和研究,以为深圳市固体废弃物处理中心设计的等厚分层出料螺杆为例,利用有限元技术建立其三维模型进行强度分析并计算了螺杆的疲劳寿命,验证了设计的合理性,并通过结构参数的调整实现对其结构强度的优化。
首先研究了能满足间歇动态发酵仓底部等厚分层出料的变螺杆的设计方法,介绍了满足等厚分层出料时各结构参数和操作参数需满足的数学关系,并对其进行受力分析和运动分析;螺杆的结构参数是根据经验选定,由于过去凭经验设计的等厚分层出料螺杆在工作中存在局部塑性变形过大、疲劳断裂等情况,以为深圳市固体废弃物处理中心设计的等厚分层出料螺杆为例,采用APDL参数化语言,利用大型通用有限元分析软件ANSYS建立了三维参数化有限元模型,并在各种工况下对其静力学强度进行分析,得到了该等厚分层出料螺杆工作时的应力分布场和径向位移分布场,结果表明,为深圳市固体废弃物处理中心设计的等厚分层出料螺杆在各种载荷和工况下,其静强度和变形均满足要求;在静力学分析的基础上,计算出该等厚分层出料螺杆的疲劳总累积损伤值,结果表明,为深圳市固体废弃物处理中心设计的等厚分层出料螺杆的疲劳寿命也满足设计要求;分析该等厚分层出料螺杆的叶片厚度、螺旋直径、螺距等几何结构参数对其静力学强度和疲劳强度的影响趋势,结果表明,叶片厚度增大有利于螺杆强度的提高。螺距与螺旋直径的比值κ的减小也能提高螺杆的强度。并在此基础上调整结构参数,对为深圳市固体废弃物处理中心设计的等厚分层出料螺杆进行结构参数优化,提高了其结构强度和使用寿命。
最后对进一步工作的方向进行了讨论。