【正文】 20]中表得=0。（6）確定帶的初拉力 （326）式中：q——帶的單位長度質量，kg/m。則有： = 因此，選定一級傳動帶的初拉力N。只有二、三級傳遞帶的根數(shù)和最小初拉力與一級傳動不同，根據(jù)式（325）和式（326）有：二級傳動帶根數(shù)： （327）取1根。三級傳動的最小初拉力：N （330）因此，選定二級傳動帶的初拉力N，三級傳動N。V帶輪的結構形式與基準直徑有關。對于一級傳動的主動帶輪，基準直徑=200mm，小于300mm，電機軸直徑為42mm，＞100mm，因此，安裝在電機輸出軸上帶輪采用孔板式，如圖310所示。圖310 孔板式V帶輪結構示意圖圖311 實心式V帶輪結構示意圖對于二級、三級V帶傳動的主從動輪與一級傳動的從動帶輪有相同基準直徑和配合軸徑，因此有相同的結構尺寸。V帶繞在帶輪上以后發(fā)生彎曲變形，使V帶工作面的夾角發(fā)生變化。 鍵的選擇及鍵連接強度校核平鍵連接傳遞轉矩時，對于采用常見的材料組合和按標準選取尺寸的普通平鍵連接，其主要失效形式是工作面被壓潰。因此，通常只按工作面上的擠壓應力進行強度校核計算。前面已經計算的到，一級、二級、三級傳動傳遞功率分別為 =、=、=，r/min，由式（332）得Nm N 軸承的選擇及壽命校核本文設計的水力旋流器的轉筒做高速旋轉，故宜選擇球軸承，另外轉筒主要受軸向力，軸向力微乎其微，可以忽略不計，因此選用深溝球軸承。水力旋流器高速旋轉的轉筒，其內部液流也隨其旋轉，但旋轉所產生的離心力在截面上相互抵消只作為內力，軸承只受負載的重力和帶的初拉力。N。前面已經粗略計算了轉筒質量為132kg，接下來只要計算液流的重力，如下： （333）式中：——液流密度，； ——轉筒中液流的體積。帶入式（333），有：kg 因此，總質量kg，則軸承所受的總重力為：N （335）對3號單旋體受力如圖313所示，左右軸承豎直方向受力、有: （336）式中：、——分別為作用力之間的距離，m。由作圖設計，量取近似值m，m，m，則：得：N，N。得：N（負號表示力的實際方向與圖示方向相反）,N。按式（333）~（339）求得的當量動載荷僅為一理論值。為了計及這些影響，可對當量動載荷乘上一個根據(jù)經驗而定的載荷系，故實際計算時，軸承的當量動載荷應為：N （340）式中：——載荷系數(shù)。其中：軸承轉速可近似為轉筒轉速，即n=1460r/min；軸承基本額定動載荷C根據(jù)選擇的軸承查[22]中表得，C=28900N；指數(shù)根據(jù)軸承類型不同而取值，本文采用的球軸承。 螺栓的選擇及其校核本文設計中，螺栓用來連接不同轉筒段，傳遞轉筒扭矩T，本文采用6個M10的螺栓在截面圓周上均勻布置。這時，螺栓僅受預緊力作用，而且預緊力不受工作載荷的影響，在連接承受工作載荷后仍保持不變。因為此處是收轉矩的螺栓組連接，根據(jù)作用在筒壁上的力矩平衡及連接條件[20]，應有 （341）式中：——結合面的摩擦系數(shù)； ——第i個螺栓的軸線到螺栓組中心的距離，m； ——防滑系數(shù)，=~； T——轉矩，N查表取；?。粡膱D紙量取m；本文5臺所傳遞的扭矩T均為單臺旋轉所需功率的產生，即5臺所傳遞的扭矩T均相同，且由式（332），得N則螺栓危險截面的抗拉強度條件 （343）式中：——螺栓危險截面計算拉應力，MPa； ——螺栓許用拉應力，MPa； ——危險截面面積。 密封件的選擇及材料本文設計的旋流器的密封主要包括兩種，一種是不同轉筒段或固定筒段的連接密封，另一種是軸承與液流的隔離密封。根據(jù)密封油介質，此處O形密封圈材料選擇丁腈橡膠[22]。它可以對相對滑動斷面在流體壓力和補償機構的彈力（或磁力）作用下保持貼合并配以輔助密封而達到阻漏的軸封裝置。按照介質為原油，選擇其材料：靜止環(huán)為石墨，旋轉環(huán)為碳化鎢[22]。本文中采用的是過度配合面來實現(xiàn)，如圖315和圖316。總結全文，主要有以下內容:理論分析了動態(tài)水力旋流器分離機理；分析了動態(tài)水力旋流器的工作原理，分析了動態(tài)水力旋流器內液滴的受力及運動行為，以及操作參數(shù)、結構參數(shù)和介質物性參數(shù)等因素對動態(tài)水力旋流器分離性能影響很大。對動態(tài)水力旋流器的旋轉柵進行了結構優(yōu)化，在已知物性參數(shù)下選取最佳的柵片數(shù)為3，柵片長度為100mm，優(yōu)化旋轉柵的中心孔內徑為75mm。對動態(tài)水力旋流器的收油錐進行結構優(yōu)化，選擇最佳的收油錐錐角為9176。對5臺動態(tài)水力旋流器單旋體的空間組合方式功率損耗進行了分析計算，選用了最佳的空間布局，確實能達到提高功率傳遞效率的作用。 Facilities,1993,5:8490.致謝本文是在導師楊建軍老師的精心指導下完成的。在論文的完成過程中，楊老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、淵博的學術知識、務實創(chuàng)新的工作作風、平易近人的優(yōu)良品德令我尊敬，更為我樹立了做人的典范，使我終生難忘。最后對一直關心、幫助、支持和鼓勵我的所有同學和親人表示真誠的謝意！附件1外文資料翻譯在水力旋流器中幾何參數(shù)對分離效率的影響摘要 這是一項旋流器中氣—液—固多相流動的數(shù)值模擬研究。該報告主要針對識別一個最優(yōu)的方法，用于研究有效參數(shù)，并在此基礎上，最終有效入口流量變化和主體尺寸等直徑變化下溢、溢流直徑和錐角對分離性能和壓降進行了研究。結果顯示，與預測大小分類大致相似的雷諾應力模型和萊斯響應的方法。進行模型驗證，對影響進口流速、顆粒大小和主體尺寸有關參數(shù)進行了研究，如過大、過小的直徑和錐角。關鍵字 CFD建模 LES 多相模型 拉格朗日模型 尺寸分類 水力旋流器尺寸符號表 ， ， 模型常數(shù) 升力系數(shù) 阻力系數(shù) 體積力 表面力 平均速度梯度產生的湍流動能G 重力k 湍流動能 速度分量Vd 質點速度P 壓力 速度波動成分 尺寸成分希臘字母 密度 角速度 顆粒體積分數(shù) 運動粘度， 分別對k和ε，的紊流普朗特數(shù) 應力張量 有效粘度 流體分子粘度 擾渦粘度 粘滯擴散比 氣體體積分率1 介紹水力旋流器是借助由旋轉流動產生的強大的離心力用于各行業(yè)中分離兩種不同密度的成分。一個典型的水力旋流器有一個圓柱部分，它是一個與一個圓錐形排出管相連的中央管。水力旋流器中的旋流性能卻很復雜。然而，由于廣泛大量的應用和對水力旋流器更好的工作要求，設計水力旋流器使用經驗或部分經驗方程存在很多局限正變得越來越明顯。針對這一缺點，流體力學基礎上的數(shù)學模型是非?？扇〉?。盡管如此，在半個世紀后才被廣泛地使用。Kelsall[2]報道了水力旋流器內的流態(tài)和流速剖面。在過去的二十年，基于計算流體動力學（CFD）[10]的旋流器分離過程的數(shù)學建模取得了重大進展。任何CFD技術的基礎上—數(shù)值處理的ns方程，在1980年代早期慢慢應用于旋流器分析。一個成功的模型，特別是基于計算流體力學，將是研究設計尺寸的一個有用的工具。這些研究中大多數(shù)都只針對模擬水力旋流器中的水流，極少有人嘗試過預測分散相在分離器中的體積分數(shù)分布。對于水力旋流器的分離性能，它是利用拉格朗日模型模擬。研究結果表明，不同尺寸和長度旋流器的流場是不同的，有不同的處理量。Hsieh[14]實驗工作中使用的是75水力旋流器，它的尺寸在表1中。方案采用的壓力插值很快（壓力交錯的選擇），這用于非常流行的旋轉體內旋轉流動特性預測。因此，一種三階線性準確快速方案用于空間離散化。表1 75號水力旋流器的設計細節(jié)原型尺寸旋流器直徑（mm）圓筒長度（mm）上溢口直徑（mm）錐管長度（mm）進給入口直徑（mm）錐角（176。該方法模擬在拉格朗日的參考系中的粒子運動軌跡。使用一種四階RungeKutta方案差分離散相配方得到微分方程組的數(shù)值解。在稀釋了固體濃度的漿液（粒子濃度低于10%的體重，見[15]），粒度分布的行為可以采用拉格朗日粒子跟蹤方法進行模擬。網格獨立研究通過五種從750000到2000000范圍變化的不同網格密度與不同網格大小。網格密度1500000、1100000和950000的單元是最理想的，有良好的預測、在LES，RSM和RNG kε分別有合理的優(yōu)化仿真計算時間。在LES模型中，提供和RNG kε和RSM相同的網方案和操作條件。3 結果與討論 模型驗證為了開始數(shù)值研究，使用模型驗證已被發(fā)現(xiàn)是必要的。使用分別距離頂部60、120和175毫米的三個位置。圖6和7是三種模型預測軸向和切向速度與實驗數(shù)據(jù)的比較。圖8顯示三個模型的預測空心的形狀。因此，該模型既不能預測似是而非的壓力和速度場，也不能自動建立一個空心。在旋流器頂部的更大區(qū)域，芯管分離渦管向上和向下的漩渦，有許多相互作用妨礙渦流，也就是說，流場不復雜，因此，預測結果在這些區(qū)域與實驗數(shù)據(jù)符合。LES結果不對稱并且在空心和壁的邊界附近出人意料地符合實驗數(shù)據(jù)。在距離頂部175毫米的平面，LES和RSM模型的預測都不盡人意。結論：LES在不同截面捕獲速度剖面比其他模型更精確。壓降定義為進、出口壓力差。誤差百分比用實驗數(shù)據(jù)的百分比，表達是實驗和模擬數(shù)據(jù)之間的差別。記下出口液流中的每個粒子，旋流器的分離特性就決定了。對不同尺寸的沙子粒子進行重復仿真。這些計算是獨立于速度場的計算。換句話說，顆粒與顆粒的相互作用以及顆粒與流體相互作用被忽略，不考慮。由于粒子在進口表面的不同位置，尺寸相同的粒子有不同的特征以及不同的輸出。由離散協(xié)調，在進口表面粒子的數(shù)目不會超過網格的數(shù)量很大。采用隨機模型模擬湍流，消除了隨機狀況，得到完全收斂的結果。圖10顯示了注入水流的粒子的數(shù)量怎樣改變粒子分離的曲線。這種方法是最常用的評估水力旋流器的效率的辦法，本文中用它來與實驗數(shù)據(jù)比較粒度分級?？紤]到RSM和RNGkε模型的預測結果（如圖11），我們可以看出RSM模型比RNG kε模型更精確。圖11曲線表明，LES和RSM計算能密切跟蹤尺寸分級曲線。然而，用LES模型預測的速度場比RSM更接近實驗結果。第一，只有在錐體較低的小區(qū)域LES模型預測的流速剖面精度比RSM模型好，這些區(qū)域在分離過程可能不太有效。換句話說，預測尺寸分級誤差的實質部分缺乏離散相模擬精度，這是因為忽略了粒子與液流、粒子與粒子的相互作用以及湍流對粒子軌跡的影響。事實上，利用LES模型，連續(xù)相預測精度提高，而離散相分析流程不變。例如，不是預期的微粒子，RSM模型的結果比LES更接近實驗數(shù)據(jù)。最后，在預測分離效率的情況下，伴隨著大的計算成本，關于LES模型的事實是其并不特別優(yōu)于RSM模型 ，所以，使用RSM模型來研究分離過程的有效參數(shù)是明智的。圖12也表示在相對較高的進口流量、分離性能會大大降低。因為在高進口流量、旋轉速度會極大提高，低壓力的核心將發(fā)展并將會有一個大于或等于下溢出口表面的橫斷面，而且只有空氣回流會被從下旋流轉到旋流器而液體流將達到零值。圖13顯示了在旋流壓降與流量。對于以上的討論，可以認為優(yōu)化水力旋流器的性能， 可以找到一個最優(yōu)流量，它的粒子分離效率在一個廣泛的顆粒尺寸范圍達到它的更大值。那些下面劃線的參數(shù)不同于Hsieh的水力旋流器尺寸。結構 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10旋流器直徑（mm 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75圓柱長度（mm） 75 75 75 75 75 75 75 75 75 75上溢口直徑（mm）25 25 25 25 25 25 25 22 25 28圓錐段長度（mm）50 50 50 5