摘 要

本文以国内外离心机历史发展为背景，对离心机转子系统在静力学方面进行分析。

通过对实物GQ75离心机的参考，利用PROE软件绘画出高速管式离心机离心机转子系统主要部分的三维型，然后再通过ANSYS软件进行强度分析。通过利用软件对其建立有限元模型，找出其所受到的最大的应力应变部位，得到的数值和变形云图能够直接的分析出转子系统的薄弱薄弱环节并加以改进。

关键词：高速离心机 转子系统 强度分析 有限元模型

ABSTRACT

Based on the historical development of centrifuges at home and abroad, the static analysis of centrifuge rotor system is carried out.

Based on the reference of GQ75 centrifuge, the three-dimensional model of the main part of centrifuge rotor system of high-speed tubular centrifuge is drawn by PROE software, and then the strength analysis is carried out by ANSYS software. The finite element model of the rotor system is established by software, and the maximum stress and strain position is found. The numerical value and deformation cloud can directly analyze the weak links of the rotor system and improve them.

Key words: High speed centrifuge rotor system strength analysis Finite element model

目录

绪论 6

1.1离心机发展和工作原理 6

1.1.1离心机工作原理 6

1.1.2离心机的发展 6

1.1.3离心机的性能指标及选用^[3] 7

1.2离心机的分离过程及分离因素 8

1.2.1离心机的分离过程 8

1.2.2离心机的分离因素 8

1.3离心机及其转子的分类 9

1.3.1离心机的分类 9

1.3.2离心机转子的分类 10

1.4 GQ75型号管式离心机的结构和主要参数 11

1.4.1 GQ75管式离心机结构 12

1.4.2GQ75管式离心机主要参数 13

1.5离心机的国内外研究的现状 13

1.6管式离心机的研究现状 15

2高速离心机转子系统建模设计与强度分析 16

2.1离心机转子动力学的有限元算法 16

2.2有限元强度计算步骤与工具介绍 17

2.3高速离心机转子有限元模型的建立 18

2.3.1离心机转子系统物理模型的建立 18

2.3.2离心机转子系统有限元模型的建立 20

2.3.3载荷与边界条件的确定 23

2.4高速离心机转子系统的强度分析 24

2.4.1工作情况下离心机转子系统的应变 25

2.4.2工作情况下离心机转子系统的应力 27

2.5结构改进 28

2.6本章小结 28

3致谢 29

4参考文献 30

绪论

1.1离心机发展和工作原理

1.1.1离心机工作原理

通过离心力的作用，混合物被离心机分离，例如：固体颗粒、液体与液体之间的分离。其也可以将固体中的液体通过离心力排除出来，比如把湿衣服用洗衣机甩干、密度不同的气体混合物还可以通过特殊的超速管式分离机使得它们分离、固体颗粒按密度或者粒度可通过沉降式离心机进行分级，利用离心力，但是固体颗粒的不同密度或粒度在液体中沉降速度不同的特点，这是其工作原理。药、煤炭、水处理和船舶等等这些部门中，离心机都在这些行业中起到重要的作用。

1.1.2离心机的发展

早期中国也有类似离心机的应用装备。聪明的古人将陶土制作的罐子用绳子的一端捆好固定住，然后自己握住绳索的另一端，尽可能高速甩动陶罐，在强大的离心力大的作用下，套管中的甜美的蜂蜜就被分离提取出来。这一生产活动与离心机的原理有异曲同工之，是人类早期利用离心力实现生产发展

欧洲是工业离心机的诞生地，三足式离心机用于纺织品脱水，上悬式离心机用于结晶砂糖的分离，相继在19世纪中期出现。早期离心机排渣大都是通过间歇操作和人工。 在一九三零年代，社会技术的发展，以及社会的需求，通过对卸渣机构的整改和设计，比较高级的离心机出现了，连续操作和间歇操作，以自动控制的方式在间歇操作离心机上的应用使其得到发展。

离心机的发展历程也是很艰难的，为了满足人类的需求，人们就不得不进行探索所以人们就进行研究从而达到我们的目的，它经过了这几个阶段的历史反战：低速、调整、超速这几个阶段，在这段时间里最主要的长足进步的是与这两个大的方面。站在转速这一个角度上观察研究，基本上都是或者，所以都具备低高速离心机的特点，、、机械系统、和等部分是的结构，其容量和尺寸相比于落地式要小一点。随着常用离心机的发展，微量与、低速与高速的界定早已经很难对他们的速度进行可靠有效的界定了，最常用离心机自然也就是实验室，例如德国Heracus新机型Biofuge Stratos和美国的Sorvall的ST21等。

由于现阶段的离心分离机分离性能较差、很多情况下都存在着很多或多或少的问题，每种类型的离心机都还存在着问题或者说是还不够完善不是很完美就比如小型离心它就存在着卸渣系统不够、这类转鼓离心机较少它不能够满足一些行业或者实验的需求、分离在理论上的研究还是比较少的比较较薄弱等问题，所以对这些问题的解决是以后分离离心机的发展趋势。

1.1.3离心机的性能指标及选用^[3]

离心分离机它有一个很重要的要素，要通过它来评价和判断离心分离机的性能，那就是分离因数，这是一个很。它的解释是：在转鼓里面的物体也就是添加在转鼓里等待要分离的，在转鼓高速转动的过程中它受到的离心力、它自身的重力这两者的比重公式表示为，从公式中 也可以看出影响该性能是转鼓的转速和半径，也就是说这两个的 值越大那么通常混合的物体在转鼓的高速转动中分离的速度也越快，它们的分离效果也越好。在分析时要用到的分离机它的速度很高，超速，的值很高，它可以到达最，另外的一种超速管式的值它的最大的值为，用于工业相对于前面的两种它的值要小一些一般为。在分离因素公式中，可以知道转鼓的半径是决定分离因素，那么的半径越大分离因素越大，所以转鼓的工作面积是离心分离机处理方面的能力的一种表现，是决定性的作用，处理能力的大小与转鼓的工作面积大小有着直接联系。

加大转鼓直径，这是过滤离心机和提高处理能力的最为常用的手段;附加工作面有效地增大了沉降工作面，例如碟式分离机的碟片和室式分离机的内筒。