文摘
由于静电除尘器收集振动系统的重要性(ESP)和控制相关的损害在冲击荷载下,疲劳耐久性这个系统的分析了目前的研究基于数值和实验结果考虑疲劳损伤增长和振动加速度的收集系统,因为连续振动锤的影响。通过显微镜检查振动锤的断裂面,海滩是显然在振动锤臂显示典型的疲劳断裂。此外,显微镜检查收集板的横截面表示腐蚀空洞导致疲劳裂纹,最终失败。有限元方法应用于确定压力和浓度的动态应力在冲击荷载下的振动系统。本文的结果可以用于系统优化和新材料选择系统通过评估振动系统的耐久性。
1。介绍
尘埃颗粒的燃烧气体在各种行业,如水泥行业,生产铜融化,融化和铁发挥重要作用在环境污染1,2]。因此,为了防止排放粉尘进入环境,静电除尘器(图1)利用强静电场的应用迁移尘埃粒子和气体通过产生盘子和电极。然后成为电离气体和粒子场(电晕形成)和带电尘埃移民向收集板(3- - - - - -5]。最后形成一层部分尘粒在放电电极和根据粘度和灰尘的不同行业类型振动系统将需要用适当的加速度和振动振幅在收集板(图2)[6]。
根据调查,最小加速度单独粉饼的尘粒沉积在收集这些板块的板块是100 g (980 m / s2重力加速度)(g)。最小和最大加速度引起的振动在收集板如图2。与厚度等参数,框架尺寸,和材料的收集板,应提供足够的能量通过说唱为了使这样一个加速整个框架。然后在收集板产生的加速度在(1)通过考虑基本频率和位移在收集板产生的振动锤(6,7]。考虑 在哪里振动引起的位移在收集板(米)和是基本频率(赫兹)。给出了基本频率的关系(2)考虑到尺寸,重量,材料的收集盘。考虑 在哪里是常数,收集板的宽度(米),单位面积上的重量,是收集板的刚度的关系(3)。考虑 在哪里在计收集板的厚度,泊松比,是收集板的弹性模量。
此外,根据基本加速度粉饼分开收集板、锤在振动系统中,通过考虑重量和锤臂长度,一部分生成的能量的振动锤导致收集板或放电电极和振动会导致分离的盘子和电极上沉积粉尘。根据限制在目前的锤子,锤长度增加,由于增加工作空间除了锤重量增加的限制,在收集板最大振动加速度和振动而引起的应力集中与适当的减少锤形状的设计(6- - - - - -8]。
之前的研究主要集中在振动中创建的振动系统的振动锤(8- - - - - -11]。但是,疲劳失效耐久性敲锤和动态应力的说唱除了收集板的振动加速度的影响研究在目前的调查已被考虑振动产生的波传播的影响在盘子上的板长度的生活。因此,为了研究振动锤和收集板的疲劳破坏,首先振动系统的动态应力的影响(锤和收集板),然后收集板的振动引起的加速度系统进行了分析。本文的目的是实现足够的振动加速度在收集板考虑波传播板长度由于说唱和获得这些板块的一生通过应用有限元方法除了实验调查飞行员的测试仪。
锤的动态运动建模也因为锤旋转运动的动能是致力于与高频振动加速度在适当的区域在收集板系统上的影响。
2。疲劳失效的振动系统
2.1。第一种情况:振动锤的疲劳失效
部分弹性变形和振动能量是专门讨论了如果这个能量在应力分析做振动锤锤体可以创建动态应力;对于振动锤上的最大动应力集中锤的手臂。因此,在实验调查敲锤将骨折(疲劳)在a600000影响周期,因为说唱的动态加载。振动锤的断裂位置如图3。本研究的目的在这种情况下是分析骨折为了确定和描述锤断裂的主要因素,使用适当的分析技术可以适用于设计最优生产方法为这些锤子。
2.2。例二:破裂的调查收集板
部分的能量也在致力于振动板,最终导致弹性变形。通过板块由考虑到波传播的影响,收集板的振动加速度导致频繁板变形。如果这个数量被认为是在收集板的应力分析,它可以产生动态应力在板上。这些动态应力集中在盘子的位置接近的位置限制。所以,根据图4耐久性收集板完全破裂发生在这样一个地方是最大应力。在这种情况下,本文的目的是分析断裂断口为了确定和描述的主要参数收集板破裂,除了提供实现适当的振动盘没有任何损伤与断裂。
3所示。振动系统的特性和属性的材料
收集板和振动锤原理EPS的元素。收集板的高度变化1至15米根据所需的收集效率和输入气体体积;此外,振动锤的重量变化从4到8公斤考虑板高度和必要的振动加速度。振动系统包括收集板除了敲锤及其所有元素如图5。收集板的几何特性和振动锤研究工作给出了表1。光谱仪(x射线荧光光谱法)和光学发射光谱法(光量计)方法应用于精确的化学分析锤和收集板。结果如表所示2(一)。
另一方面,他们的力学性能获得通过Gotech万能拉力试验机30吨的能力;此外,准备样品平截面和计80毫米的长度是根据标准EN10002-1 (DIN EN 10130)。此外,冲击值夏比v缺口测试是根据标准En 10045锤。结果在表2(b)。但是,更加密集的腐蚀环境条件下耐蚀钢像SS316将被使用。这些盘子是轧制的生产过程。电除尘器内的收集板壳暂停,他们被限制的顶部板钢框架。振动锤材料进行化学分析和拉伸力学试验表给出2。锤子材料是钢Ck35形成和锻造生产的操作。
4所示。断裂表面的研究
4.1。振动锤的视觉疲劳损伤的调查
骨折在两个部分的横截面图6。左边一个断裂的平面和半部分表面显示疲劳损伤。在本节中,疲劳断裂表面没有任何塑性变形有一个平坦的表面和断口表面大约是垂直于应力-应变轴锤上的原则。疲劳断裂启动品脱的应力集中在振动锤的胳膊,继续减少锤臂的截面,截面小,有关这个截面应力超过许用应力。然后,根据图6锤子经历突然的疲劳破坏。图的右边部分6,最终断裂的原因是剩下的横截面不能承受外加负载。
4.2。步骤振动锤的疲劳断裂
疲劳裂纹在第一步启动,如图6可以创建,它(这裂缝由于锤接触振动轴表面除了剩下的压力和锻造操作造成的划痕表面)发起点的表面应力集中敲锤锤的胳膊,向中心延伸手臂。到达中心后,由于锤削减造成的裂缝和锻造操作后,骨折路线相差90度,最终由于浓度的动态应力,锤子经历了灾难性的子宫破裂(12- - - - - -17]。
4.3。光学显微镜调查振动锤的疲劳断裂
海滩的存在痕迹,如图7,是疲劳的主要特征之一。根据图7,微观调查锤的断裂面,看到一组同心圆的截面疲劳断裂通过光学显微镜的使用100 x放大的曲率对疲劳裂纹的初始点。这些圆线称为海滩马克或逮捕马克显然显示疲劳断裂垂直于板锤的锤轴。海滩是显示高周疲劳振动锤之前中间的轴锤。此外,连续锤振动影响导致连续动态应力可能是由初始裂纹的传播,使得生产过程并导致振动锤的失败。断裂表面的一个主要区域呈现高应力故障相。断裂表面的更详细的分析得出结论:失败的表面疲劳明显小于失败的过载;这个测量能力允许研究者认为失败发生疲劳但存在高应力水平起始区。疲劳区域相对较小,整个裂缝面积的20%。
4.4。扫描电镜/金相采集板的疲劳破坏
图8显示了图像采集板的断裂表面。如这个图所示,根据收集板的力学性能,他们不具有灵活和脆性材料的行为。因此,考虑到影响所产生的腐蚀或其他元素的金属基体(如图8),最终崩溃是其次是蛀牙或空洞生长、聚结、收集板的断裂。
也在收集板断口SEM图像与高分辨率的显示在图9。这张图片说明了腐蚀的主要缺陷;此外,断裂表面清楚地显示了疲劳破坏的收集板和垂直于轴方向的影响。此外,钢圈和纹痕迹明显平面意味着疲劳断裂和非常小的边缘之间的距离显示小纹标志之间的距离,最后展示了高周疲劳断裂在收集板。
值得注意的是收集板承受高动态应力由于振动引起的连续叩击着这些板块和板块的重量导致静态压力。
5。振动系统的动态应力分析
在本节中,对收集板和振动系统动态应力的身体,由频繁对振动系统的影响去除沉积的粉饼收集板,与数值方法进行了分析,利用有限元技术和有限元分析软件(版本6.10 1)(18]。有限元分析的结果验证了通过应用实验结果,系统的振动分析,断裂的位置。
5.1。旋转运动的动力学锤
除了应用实验结果,动态的运动锤敲之前,角速度,动能的锤前验证有限元计算结果的影响。最后,返回后角振动角速度和锤轻敲后获得的动能与实际实验。这个测量是通过计算的能量包括所有能量的耗散声能导致弹性变形和振动系统的振动。最终,通过实际实验中,可以确定导致振动的能量收集板和运动系统中。数值结果的准确性证明通过比较实验和数值分析的结果。因此,考虑到锤的动态运动,可以使用关系(4)(9)来验证结果的软件和实验结果。考虑 在哪里是一个锤子的角速度,是锤质量,是质量中心的距离锤轴的旋转,然后呢是锤的惯性矩绕轴旋转。考虑 在哪里惯性矩,是锤高度,之前的势能锤敲,然后呢锤子在说唱的动能。
此外,根据能量守恒定律,轻敲后,动能的锤子敲的时候转换能量的关系(6),这样可以有锤产生的应变能和系统。考虑 在哪里后的总能量锤敲,包括 系统中产生的应变能,:振动锤产生的应变能,:返回动能锤,在板块:动能,:能量消散的声音。
系统中产生的应变能 和应变能的振动锤 根据关系(9),最小势能方程的动态问题也验证数值分析的结果。考虑
5.2。静电除尘器的振动系统进行建模
在本节中,分析收集板上的动态应力和振动锤的主体为了消除沉积粉饼收集板的频繁的对振动系统的影响,振动锤的3 d建模和收尘板完成这些3 d模型,然后讨论了有限元法和有限元分析。元素C3D8R应用于网格振动系统,轴,铁砧,收集盘子。当没有使用这个元素几何复杂性和更精确的分析是必需的。传统的3 d元素自由程度的旋转和位移。收集板的选择元素是传统的壳式或S4R。这个元素有厚的和薄壳在一起。建模系统的图所示10。
5.3。振动锤的应力分析
说唱和有关动态应力分析后完成建模锤子。振动轴完全限制在这个分析和锤在轴轴旋转运动,因为它的重量。根据这一运动和考虑铁锤和铁砧表面的接触表面,达到锤砧后他们会联系,因为周围的锤重量和旋转运动轴轴。因此,由于振动,旋转运动的能量的一部分锤的应变能转化为铁锤和铁砧所以产生压力。根据分析结果图11,可以观察到最大动态·冯·米塞斯应力设在,双方的中性轴的三维模型。
所以,见图11的最大·冯·米塞斯应力锤的手臂,这有效地降低锤生活,是145 Mpa。此外,最大的压力就是接近断裂位置所以优化建议增加锤敲锤概要的生活。
图12显示叩之后创建的动力设在说唱的酒吧。根据这个图,这个力的最大数量是135 KN。所以,通过应用动力由振动引起的,高的振动加速度是意料中的板块(11,19];此外,动态应力造成板振动评估(20.]。
5.4。收集板的应力分析
动态压力的结果,因为收集板上的说唱歌手的影响见图13。根据分析,可以观察到的最大动应力的3 d模型系统。图13显示了一组收集板的应力分布与提到的材料属性表2。根据这个数字,明显低于100兆帕压力的一部分。同时,指出最大应力分布是影响后,这显然是看到·冯·米塞斯应力的最大板块顶部的板和板附近的约束;此外,见图4板块破裂也发生在这个位置,在一个地方,有最大的动态应力。考虑到盘子上的最大应用应力除了力学性能,在桌子上2,很清楚地看到,动态应力破裂,但并不是唯一的原因主要缺陷和漏洞造成的腐蚀或钢板的轧制过程及其在频繁加载和疲劳。
最后,由于分离颗粒的收集板加速度是去除粉尘的主要参数之一,它是观察到图的加速度随时间变化的图收集板系统有一个较短的振荡幅度,频率高。加速度随时间变化的盘子,因为振动锤对这些板块的影响如图14及相关结果。根据实验中,为了防止扔向向前,创造尘埃粒子之间的收集板、加速度垂直于板应该少量;另一方面,加速度平行板应该大量促进粒子向下滴。见图14,加速度平行板的最大数量,约600 g, A点(这一点示意图显示在图16)。这个图还用于评估结果的准确性通过有限元方法分析并与实验结果相似点的加速度计(点)。
6。实验研究
6.1。描述应用设备的测试
加速度是由振动引起的屏幕上有六个收集板与实际尺寸在每个板的长度和宽度是12500毫米和500毫米,分别测量试验的测试人员为此建造在JDEVS(图15说明了这个飞行员的测试)。所以,为了测量加速度在这些板块,加速度计b和k - 2635型与2/4公斤的重量校准加速度计b和k - 4294型是利用;除此之外,它是连接到一个电荷放大器类型b和k - 2635。在先前的研究使用了类似的飞行员的测试仪。
6.2。测量加速度引起的振动在收集板
起初,如图16,加速度计与收集板垂直和水平距离2米为主要加速度计轴是垂直于表面。(图16示意图显示了收集板和加速度计安装在屏幕的距离)。通过释放在180年和影响程度砧锤锤产生的能量运动,大概是38 J和包括锤产生的应变能和收集板,动能转换为返回运动锤,收集板的运动和声音的能量。锤的能量转移到收集板引起的振动非常小振幅、高频率之外,高加速度收集板。图17显示了加速度计的结果。见这个3 d图,获得的最大加速度是当它靠近说唱的位置(最大加速度测量屏幕上的第二个板收集850 g)和加速度降低了进一步从这个位置对板的顶部或结束的收集板屏幕。根据图表,最小加速度等于350克11000毫米的高度和最后一盘收集屏幕,注意收集板的尺寸和屏幕上的数字。这个数量可以适当考虑所需的能量分离收集板的粉饼。
7所示。结论
得到以下结果根据调查收集板的振动系统振动锤的除了数值和实验分析和收集盘子。
第一种情况:振动锤。通过研究剩余振动锤断裂表面的影响,它可以提到伤害提升者在振动锤,因为主要表面缺陷引起的锤影响振动轴表面或者因为表面划痕造成锻造操作。海滩等观测标志表明锤熊后高周疲劳裂纹扩张。因此,疲劳裂纹扩展的动态应力集中位置的表面振动锤臂锤臂的中心。达到手臂中心后,由于锤热引起的裂缝修剪其次是锻造操作,断裂方向改变90°,最终敲锤熊灾难性的子宫破裂因为浓度的动态应力。
几何形状的改变和优化锤设计,可以减少锤臂上的应力集中导致降低锤的弹性变形的能量。这种减压大大有助于增加振动锤的生活。此外,生产锤子没有任何关键缺陷,有必要观察设计,控制和优化锻造操作,如适当的热减少,减少表面缺陷,消除锤之间的摩擦和振动轴。
例二:研究收集板破裂。收集板的振动和波传播由于振动产生频繁的表面变形和可能导致动态应力在盘子上。动态应力集中是顶部的板和接近的地点这些盘子是受限制的。因为收集板的疲劳破坏发生在有最大应力的位置,它可以验证在有限元分析与应力集中的位置。但是,考虑到最大动态应力和板材料的力学性能会造成破裂,它证实了断裂的主要因素是腐蚀产生的主要缺陷和漏洞或缺陷由轧制过程和盘子在频繁加载疲劳。此外,板的断裂表面明显显示了收集板疲劳破坏垂直于轴的方向振动。rim砂纹标志在一个平面上显示软疲劳破坏;此外,很短的距离纹标志显示收集板的高周疲劳。
利益冲突
作者宣称没有利益冲突有关的出版。
确认
作者欣然承认伊朗的资金和技术支持的学术中心的教育、文化和研究,科技大学(JDEVS)的分支。