基于有限元法的自动滤水器筒体的应力位移分析

王惠军 叶南海

（湖南大学机械与汽车工程学院 长沙市 410082）

【摘　要】 本文采用三维设计软件建立滤水器筒体模型，并对三维模型进行有限元分析。通过分析计算，可以显示出筒体受力以后的变形情况，显示出最大应力值和位移值，同时可以得出筒体上任一单元的应力、位移值。根据计算结果，能够对筒体进行适时改进。计算结果也为滤水器筒体的设计和优化提供了理论依据。

【关键词】 滤水器 筒体 有限元法 应力 位移

自动滤水器主要用于环境较恶劣的水质处理，对水中的各种漂浮物和沉积物以及其他污物杂质进行过滤，可根据水质的不同情况进行调节和选用，在水电站供水系统及城市供水系统中应用广泛。其机械部分由筒体、行星摆线针轮减速器、过滤筒、自动反冲排污转动机构、排污管和进出水管等部件组成。滤水器的工作原理是含杂质的水通过进水管进入筒体，经过筒体内滤筒过滤后从出水管排出。当满足预定的控制清污、排污要求时，电动减速装置启动，带动排污装置转动，附着在滤网上的污物借助滤水器内部过滤后的清洁水反冲洗，经排污装置下面管口流出，实现过滤、自动清洗的目的。

过滤器工作时公称压力有1.0MPa和1.6MPa，可根据用户的要求进行更高压力等级的设计。在这样的高压下为了实现其上述功能，使流量和压力损失达到设计要求，除了要求过滤筒有较好的流通性以外，对其筒体还要求有很好的密封性和足够的强度。因此，在过滤器出厂前，必须按照国家标准在高压状态下进行密封试验和强度试验，以检验产品是否密封良好，其强度和刚度是否满足要求。所以在设计时须对筒体工作状态下的受力情况和变形作深入系统的探讨，进行符合实际情况的精确的计算。但是由于筒体结构复杂，零部件较多，以及承受的载荷也很复杂，设计时无法采用经典力学公式对其进行简化计算，常采用类比法或凭经验设计，这样设计出来的产品，往往造成产品不合格或材料浪费现象，增加了制造成本，延长了制造周期。因此，本文以1.0MPa、DN200的滤水器筒体为例，采用现代设计技术，使用三维设计软件对筒体建模，并利用有限元软件计算，从而得出筒体各点的应力云图和位移云图，以及各点的具体数值，这就可以对筒体的结构进行分析，改善受力薄弱的零部件的强度。