螺旋葉片與轉(zhuǎn)鼓之間形成一定的螺旋夾角，設(shè)備工作時(shí)，物料在螺旋葉片所產(chǎn)生的軸向力作用下沿軸線運(yùn)動(dòng)，所得簡(jiǎn)化后螺旋葉片分析模型。
螺旋葉片工作時(shí)，物料受三個(gè)力作用，分別是葉片法向力、葉片重力及物料與葉片之間的摩擦力。法向推力可分解為軸向力和圓周方向力，圓周方向力及葉片對(duì)物料的摩擦力有帶動(dòng)物料繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢(shì)。由于物料本身具有重力且料槽對(duì)物料產(chǎn)生摩擦力，使物料不隨著螺旋葉片旋轉(zhuǎn)，而在葉片法向推力的軸向力作用下，沿著料槽軸向移動(dòng)。
2 強(qiáng)度分析模型的建立
2.1葉片力學(xué)模型的建立
由于
螺旋卸料沉降離心機(jī)的葉片的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，且受力與物料有關(guān)，采用傳統(tǒng)的建模方法求解較為困難。本論文通過(guò)取單位葉片的近似化模型，通過(guò)對(duì)單位葉片的受力分析，得出整體模型的應(yīng)力變化和變形情況。
將螺旋葉片簡(jiǎn)化為懸臂梁（圖上圖所示）。在橫截面A上的彎矩為：
此外又知在B點(diǎn)處界面上彎矩等于零。從而得出最大彎矩在截面A上，且
由以上分析可以得知，在A點(diǎn)處的彎曲應(yīng)力值最大，且當(dāng)最大應(yīng)力值小于許用應(yīng)力時(shí)，葉片不會(huì)發(fā)生應(yīng)力變化和形變。
2.2 葉片三維實(shí)體模型的建立
在已知葉片結(jié)構(gòu)參數(shù)即葉片螺距、密度、質(zhì)量、許用應(yīng)力、極限拉伸強(qiáng)度、泊松比、切變模量、壓力大小等參數(shù)的情況下。通過(guò)以上參數(shù)得出相應(yīng)簡(jiǎn)化的螺旋葉片的Pro/E實(shí)體模型，如下圖所示：
3 螺旋葉片的有限元仿真
下面我們通過(guò)對(duì)螺旋葉片施加一定的載荷，來(lái)反映在工作狀態(tài)下螺旋葉片最大應(yīng)力和變形發(fā)生的位置。下面我們從ANSYS有限元分析的結(jié)論圖中選定：Von Mises 應(yīng)力（Von Mises 應(yīng)力是基于剪切應(yīng)變能的一種等效應(yīng)力，其含義是單元體形狀比能達(dá)到一定的程度）和X方向上的位移這兩幅分析圖，既可以清楚反映葉片的根部應(yīng)力值最大的問題，同時(shí)從位移圖中可以看出葉片外端部所受的位移變化之最大。
通過(guò)下面這兩幅圖我們就可以得出與我們力學(xué)分析得出的相同結(jié)論，以此我們得出了有限元仿真分析的結(jié)論，并有力的驗(yàn)證上述分析結(jié)果的正確性。
4 結(jié)論
（1）從螺旋葉片的簡(jiǎn)化力學(xué)模型分析和有限元仿真結(jié)果中都可以看出。葉片的最大應(yīng)力位于靠近葉片與轉(zhuǎn)鼓聯(lián)接處，且葉片外端部所受的位移值最大。所以在設(shè)計(jì)中我們應(yīng)當(dāng)高度重視，避免應(yīng)力集中及葉片形變等問題。
（2）通過(guò)結(jié)論我們得知葉片在根部處在的應(yīng)力及形變問題，因此我們?cè)谠O(shè)計(jì)中可以通過(guò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化適當(dāng)增加截面，使葉片的應(yīng)力最大值小于許用應(yīng)力值，以達(dá)到葉片的安全和使用方面要求。
