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水力碎漿機(jī)是最常用的廢紙碎解設(shè)備，轉(zhuǎn)子是碎漿機(jī)的關(guān)鍵部件，其結(jié)構(gòu)直接影響到碎漿機(jī)的能耗和碎漿效果。隨著環(huán)保節(jié)能要求以及對二次纖維回用品質(zhì)要求的提高，對轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)也更加嚴(yán)格，下面對其轉(zhuǎn)子進(jìn)行詳細(xì)的有限元分析。
水力碎漿機(jī)是利用轉(zhuǎn)子葉片高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的機(jī)械作用，引起漿料間上下流動而產(chǎn)生強(qiáng)烈湍流使廢紙得以碎解過去，低濃水力碎漿轉(zhuǎn)子葉片的機(jī)械剪切作用對纖維切斷損傷作用和對雜質(zhì)破碎作用劇烈，降低了纖維回用品質(zhì)，也不利于后續(xù)的回收處理；而且電耗、水耗較高，通過提高濃度來減少用水進(jìn)而降低電耗是一個重要的節(jié)能方法在較高濃度碎漿除節(jié)水、節(jié)電、提高廢紙的碎解效率外，強(qiáng)烈的摩擦、揉搓作用和較弱的剪切作用，能有效提高碎解漿的質(zhì)量，因此中高濃碎漿是廢紙制漿的發(fā)展方向。而轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是改善中高濃度碎漿機(jī)性能的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的高濃碎漿轉(zhuǎn)子采用二維設(shè)計(jì)，需要經(jīng)過反復(fù)的試驗(yàn)和設(shè)計(jì)改進(jìn)，才能得到符合要求的設(shè)計(jì)。由于高濃碎漿轉(zhuǎn)子驅(qū)動漿料在漿槽內(nèi)循環(huán)運(yùn)動受力復(fù)雜，轉(zhuǎn)子的受力情況很難進(jìn)行精確的手工分析計(jì)算，對高濃轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)精確度低、設(shè)計(jì)周期長，不僅使制造成本提高而且設(shè)計(jì)的碎漿機(jī)能耗大、碎漿效果差。
本研究在充分認(rèn)識碎漿機(jī)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，利用輔助軟件對碎漿轉(zhuǎn)子進(jìn)行三維實(shí)體模型設(shè)計(jì)，通過其Pro/E模塊的有限元分析功能，精確分析轉(zhuǎn)子各個部位的應(yīng)力分布及變形情況。通過靈敏度分析功能確定最重要的設(shè)計(jì)參數(shù)，優(yōu)化轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)，提高轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)精確度，達(dá)到提高碎漿機(jī)碎漿效果、減少制造成本、降低能耗的目的。轉(zhuǎn)子主要由轉(zhuǎn)芯、螺旋葉片、環(huán)狀齒形葉片 5部分構(gòu)成。轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的優(yōu)異不僅關(guān)系到碎漿機(jī)宏觀性能的好壞，而且對纖維微觀形態(tài)產(chǎn)生重要影響。
本設(shè)計(jì)中轉(zhuǎn)子為5螺旋葉片、等螺距、變螺徑結(jié)構(gòu)。轉(zhuǎn)子分為上下兩部分，上部為轉(zhuǎn)子的最主要構(gòu)件，轉(zhuǎn)芯上部為圓柱形下部為圓錐形。5螺旋葉片環(huán)繞在圓柱形轉(zhuǎn)芯上，葉片均勻分布使轉(zhuǎn)子受力平衡避免振動；下部轉(zhuǎn)芯的圓錐形結(jié)構(gòu)使上部螺旋葉片遞送下來的漿料以最小的阻力輸送到下部，保證槽內(nèi)循環(huán)平穩(wěn)同時減少動力消耗。帶有齒紋的5個環(huán)形葉片直接結(jié)合在底盤上，將經(jīng)過潤脹的廢紙撕成碎片以加速廢紙破碎，同時環(huán)形結(jié)構(gòu)有助于將底部漿料推向槽壁，形成良好循環(huán)。
螺旋葉片與轉(zhuǎn)芯結(jié)合部位應(yīng)力集中，容易造成疲勞破壞，因此對結(jié)構(gòu)參數(shù)及葉片與轉(zhuǎn)子結(jié)合部位處理工藝提出了相應(yīng)要求，以滿足設(shè)計(jì)要求從位移計(jì)算可以看出，螺旋轉(zhuǎn)子的最大形變位于葉片的邊緣，且隨著螺徑的增大而出現(xiàn)加劇現(xiàn)象，因此設(shè)計(jì)中必須保證足夠的強(qiáng)度以保護(hù)葉片邊緣的敏感部位。
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