稀土萃取生產(chǎn)線槽架優(yōu)化設(shè)計(jì)研究.pdf

1、槽架是稀土萃取生產(chǎn)線的主要部件之一，其結(jié)構(gòu)性能直接影響稀土萃取溶液的混合及澄清效果，從而對(duì)稀土萃取效率產(chǎn)生重要影響。實(shí)踐表明，傳統(tǒng)方法設(shè)計(jì)的槽架存在變形嚴(yán)重和振動(dòng)劇烈的問題，因此對(duì)槽架進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)研究以各方面提升槽架性能，對(duì)保證整個(gè)稀土萃取生產(chǎn)線的正常運(yùn)行具有重要的意義。本文主要內(nèi)容：
　　以150L稀土萃取生產(chǎn)線槽架及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為研究對(duì)象，對(duì)槽架及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳統(tǒng)方法的設(shè)計(jì)過程進(jìn)行分析研究，分析了槽架設(shè)計(jì)中存在的問題，論證了引入有限元

2、優(yōu)化設(shè)計(jì)思想的必要性，得到了槽架與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的整體模型，為后面的有限元分析做準(zhǔn)備。
　　基于HyperWorks對(duì)槽架進(jìn)行了應(yīng)力應(yīng)變分析，得到其等效應(yīng)力應(yīng)變?cè)茍D，結(jié)果表明槽架的最大等效應(yīng)力為245.9MPa，大于槽架的許用應(yīng)力值156.7MPa，又由等效應(yīng)變?cè)茍D得到槽架最大等效應(yīng)變?yōu)?2.41mm，屬于較大變形。由此可得槽架的應(yīng)力應(yīng)變過大，需進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化以降低槽架的變形和應(yīng)力。
　　槽架主要受靜力作用，所受動(dòng)載荷極小，且電機(jī)運(yùn)

3、行也相對(duì)平穩(wěn)，但有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明槽架存在振動(dòng)的問題，由此判定槽架有可能存在共振的問題。利用HyperWorks對(duì)槽架進(jìn)行前六階模態(tài)分析，得到了槽架前六階固有頻率和振型，通過和槽架振動(dòng)的各激勵(lì)源頻率對(duì)比，發(fā)現(xiàn)槽架二階固有頻率比電機(jī)頻率只大1.81HZ，存在共振的危險(xiǎn)，因此需要對(duì)槽架的固有頻率進(jìn)行優(yōu)化。
　　對(duì)槽架進(jìn)行以柔度最小化為優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，以最大應(yīng)力為槽架材料許用應(yīng)力156.7MPa和設(shè)計(jì)空間優(yōu)化前后30％的體積分?jǐn)?shù)為約束條件，對(duì)

4、槽架進(jìn)行了拓?fù)鋬?yōu)化，經(jīng)過優(yōu)化后槽架的最大等效應(yīng)力降低到了142.5MPa，小于材料的許用應(yīng)力值156.7Mpa，槽架的最大變形量由32.41mm降低到19.77mm,在槽架變形的許用范圍內(nèi)。
　　經(jīng)過拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)后，槽架的固有頻率有一定的改善，但是效果不太明顯，因此需進(jìn)一步進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)階段的形狀優(yōu)化設(shè)計(jì)，以進(jìn)一步改善槽架的固有頻率。經(jīng)過形狀優(yōu)化設(shè)計(jì)后槽架的固有頻率得到了進(jìn)一步的改善，有效解決了槽架共振的問題。
　　通過優(yōu)化設(shè)