ICS73.120 J77 中华人民共和国国家标准 GB/T28695—2012 离 心机转鼓强度计算规范 Standardofstrengthcalculationforcentrifugaldrum 2012-09-03发布 2013-03-01实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会发布目 次 前言 Ⅰ ………………………………………………………………………………………………………… 1 范围 1 ……………………………………………………………………………………………………… 2 规范性引用文件 1 ………………………………………………………………………………………… 3 符号 1 ……………………………………………………………………………………………………… 4 转鼓旋转时鼓壁内的环向应力 2 ………………………………………………………………………… 4.1 转鼓旋转时鼓壁内的环向应力的分类 2 …………………………………………………………… 4.2 空转鼓旋转时鼓壁内的环向应力 3 ………………………………………………………………… 4.3 圆筒形转鼓内由物料等载荷离心压力产生的鼓壁环向应力 3 …………………………………… 4.4 圆锥形转鼓内由物料等载荷离心压力产生的鼓壁环向应力 4 …………………………………… 5 各种系数的选取 4 ………………………………………………………………………………………… 5.1 加强箍系数 4 ………………………………………………………………………………………… 5.2 焊接接头系数 5 ……………………………………………………………………………………… 5.3 开孔系数 5 …………………………………………………………………………………………… 5.4 焊接接头及开孔系数 6 ……………………………………………………………………………… 5.5 鼓壁开孔引起的表观密度减小系数 6 ……………………………………………………………… 6 转鼓强度评定 6 …………………………………………………………………………………………… 6.1 圆筒形转鼓的环向总应力 6 ………………………………………………………………………… 6.2 圆锥形转鼓的环向总应力 7 ………………………………………………………………………… 6.3 材料的许用应力 7 …………………………………………………………………………………… 7 有限元分析方法应用的指导性原则 7 …………………………………………………………………… 7.1 基本原则 7 …………………………………………………………………………………………… 7.2 分析模型 7 …………………………………………………………………………………………… 7.3 分析软件 8 …………………………………………………………………………………………… 7.4 静强度校核 8 ………………………………………………………………………………………… 8 疲劳强度评定 8 …………………………………………………………………………………………… 附录A(资料性附录) 转鼓强度计算公式汇总表 9 ……………………………………………………… 附录B(资料性附录) 离心机转鼓强度计算实例 11 ………………………………………………………GB/T28695—2012 前 言 本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。 本标准的附录A、附录B是资料性附录。 本标准由中国机械工业联合会提出。 本标准由全国分离机械标准化技术委员会(SAC/TC92)归口。 本标准负责起草单位:天津大学、合肥通用机械研究院、四川大学。 本标准主要起草人:谭蔚、张德友、陈志。 ⅠGB/T28695—2012 离心机转鼓强度计算规范 1 范围 本标准规定了离心机转鼓旋转时转鼓壳体的环向应力的计算、各种系数的选取、转鼓强度的评定、 有限元分析方法应用的指导性原则以及疲劳强度评定。 本标准适用于周向和轴向均匀承载的、厚度均匀的圆柱形或圆锥形的过滤转鼓或沉降转鼓的壳体。 转鼓可带衬里、筛网或不带衬里、筛网。转鼓的材料必须是成分均一的韧性金属材料,并在选材时已考 虑到了操作温度、介质对材料的影响。 本标准不适用于下列条件的离心机转鼓: a) 转鼓壁厚度与半径之比δ/r1>0.15; b)负荷转鼓的动能小于750J; c)用电动机驱动的家用脱水机; d)转鼓圆周速度大于300m/s; e)专用于核工业领域的高速离心机。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB/T228.1 金属材料 拉伸试验 第1部分:室温试验方法 GB/T3075 金属材料 疲劳试验 轴向力控制方法 JB4732 钢制压力容器 分析设计标准 JB/T9095 离心机、分离机锻焊件常规无损检测 3 符号 下列符号适用于本文件。 a:转鼓加强箍的高度,m; A:转鼓加强箍的横截面积,m2; b1,b2:转鼓壁上相邻两孔的中心距,m; c:加强箍间距,m; d:开孔直径,m; e:加强箍的厚度(径向),m; G:最大允许装料量(质量),kg; h:转鼓有效高度,m; H:圆锥形转鼓母线长度,m; K:焊缝及开孔的系数; K1:焊接接头系数; 1GB/T28695—2012 K2、K3、K4:与开孔位置有关的转鼓壁开孔系数; m:筛网总质量,kg; N:转鼓母线上的孔数; N1:加强箍个数; n-1:转鼓材料的疲劳强度极限安全系数; q:鼓壁开孔引起的表观密度减小系数; r:圆锥形转鼓小端内半径,m; r1:转鼓内半径或圆锥形转鼓大端内半径,m; r2:转鼓壁平均半径或圆锥形转鼓大端平均半径,m; r3:物料环的内半径,m; Z:加强箍系数; α:鼓壁交错孔连线间的夹角(见图2),(°); β:圆锥形转鼓的半锥角,(°); δ:转鼓壁厚度,m; δs:筛网当量厚度,m; ρ1:转鼓材料的密度,kg/m3; ρ2:物料或湿滤饼的密度(最大值),kg/m3; ρ3:筛网或村里材料的密度,kg/m3; σ1:空转鼓旋转时转鼓壁的环向应力,MPa; σ2:由均匀分布物料离心压力所引起的鼓壁的环向应力,MPa; σ3:由非均匀分布物料离心压力所引起的鼓壁的环向应力,MPa; σ4:筛网或衬里的质量对转鼓壁产生的环向应力,MPa; Rm:转鼓材料标准抗拉强度下限值,MPa; Rel(Rp0.2):转鼓材料标准常温屈服强度(或0.2%的延伸强度),MPa; RD:转鼓材料在常温下经10万小时断裂的持久强度的平均值,MPa; σt:转鼓壁内总的环向应力,MPa; ω:角速度,rad/s。 4 转鼓旋转时鼓壁内的环向应力 4.1 转鼓旋转时鼓壁内的环向应力的分类 转鼓旋转时鼓壁内的环向应力可分为空转鼓旋转时鼓壁内的环向应力、由物料等载荷离心压力产 生的鼓壁环向应力两种情况。 离心机转鼓结构示意图见图1。 2GB/T28695—2012 图1 离心机转鼓结构示意图 4.2 空转鼓旋转时鼓壁内的环向应力 空转鼓旋转时鼓壁内的环向应力应按式(1)计算: σ1=10-6×qρ1r2 2ω2…………………………(1) 式中:对于开孔转鼓,q按公式(16)选取;对于不开孔转鼓,q=1。 4.3 圆筒形转鼓内由物料等载荷离心压力产生的鼓壁环向应力 圆筒形转鼓内由物料等载荷离心压力产生的鼓壁环向应力应按物料载荷质量均布和质量非均布两 种情况分别进行计算。 4.3.1 对质量均布的物料载荷(如液体、能流动的浓浆等)产生的鼓壁环向应力应按式(2)或式(3) 计算。 4.3.1.1 当物料密度ρ2已知时,σ2应按式(2)计算: σ2=10-6×ρ2ω2r1r2 1-r2 3 2é ëêêù ûúúδ…………………………(2) 4.3.1.2 当物料总质量已知时,σ2应按式(3)计算: σ2=10-6×Gr1ω2 2πhδ…………………………(3) 3GB/T28695—2012 4.3.2 对质量非均布的物料载荷(如纺织品、毛皮等)产生的鼓壁环向应力应按式(4)计算: σ3=10-6×ω2G(r3 1-r3 3) 3πhδ(r2 1-r2 3)…………………………(4) 4.3.3 如果转鼓带衬里或装有筛网,必须计算出衬里或筛网的质量离心压力产生的鼓壁环向应力。 圆筒形转鼓内筛网的当量厚度应按式(5)近似计算: δs=m 2πr1hρ3…………………………(5) 4.3.3.1 当筛网材料密度已知时,σ4应按式(6)计算: σ4=10-6×ρ3r2 1ω2δs δ…………………………(6) 4.3.3.2 当筛网材料的总质量已知时,σ4应按式(7)计算: σ4=10-6×mr1ω2 2πhδ…………………………(7) 4.4 圆锥形转鼓内由物料等载荷离心压力产生的鼓壁环向应力 4.4.1 对质量均布的物料载荷(如液体、能流动的物料等)产生的鼓壁环向应力应按式(8)计算: σ2=10-6×1 2ρ2ω2r1r2 1-r2 3 δcosé ëêêù ûúúβ…………………………(8) 4.4.2 如果转鼓带衬里或装有筛网,必须计算出衬里或筛网的质量离心压力产生的鼓壁环向应力。 圆锥形转鼓内筛网的当量厚度应按式(9)近似计算: δs=m π(r1+r)Hρ3…………………………(9) 4.4.2.