浓密机机座柔性底板(托盘)的设计

浓密机机座的底板像个大圆盘，表大型容器支架曾谈到机座的设计按板结构计算中图。对一个直径达12m或以上的圆盘，底板的厚度最少要16mm。除了有许多必需的放射状径向梁外，还要有一些辅助的梁和肋板。如采用索线的理论来设计计算，只需要厚度为4mm的钢板来作底板，且免除了一些辅助的梁和肋板，大大地节省了材料

(1)理论依据

由于浓密机为中心搅拌式，机器的重量由机座两侧的立架承受，机器不直接与底板相接触，底板只承受所盛液体的重量和液体的搅动，给出了用索线的理论来设计计算的保证

设　R——底板外半径，cm(见上图)；

n——放射状径向梁根数；

l₀——外径梁中心的弧距，cm；

l——外径梁中心的弦距，cm；

θ——两相邻径向梁中心的夹角之半

则θ＝π/n得：　　　　　　　　　　　　　　　　

两者相差不大。取外径径向1cm宽一条底板，展开如图a。如图b所示，索线的计算公式为：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　式(1)

式中　f——索线中点的垂度，即最大垂度，cm；

q——底板上的均布载荷，N/cm²；

h——底板上液体高度，m；

ρ——液体的密度，g/cm³；

g——重力加速度，g＝980cm/s²；

H——板中的周向1cm水平拉力，由于悬线与水平所成的角度很小，该水平拉力即可以作为板中的拉力，N/cm；

而　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

σ_p——钢板的许用应力，N/cm²；

δ——钢板的实际厚度，cm。

因此，只要外形与结构布置确定以后，根据钢板的许用应力σ_p的大小，将上式代入式(1)即可确定钢板的实际厚度δ与最大垂度f的关系：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　式(2)

(2)钢板垂度的设置

1)索线的长度S为：

因此，钢板的周向最外面直径处应增长：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　式(3)

式(2)与式(3)中，随直径的变化q的变化不大；而l随直径的变小成正比地减小；f与ΔS就更迅速地减小

2)在下面的情况下，钢板是可以不先设垂度的

由于钢板周向全部受到H的拉力，其变形量(增长量)为：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　式(4)

式中　E——材料的弹性模量，N/cm²；

A—一小条钢板的截面积；A＝δ，cm²/cm

因底呈圆锥状，在两根梁之间AB弦处本来就应该有下垂度(见表输送机钢丝绳机架的静力计算中图b)，按计算为：

　　　　　　　　　　　　　　　　式(5)

因此，①如果由式(5)算得的垂度大于或等于由式(2)算得的垂度(一般来说垂度f₀都很小)；或②如果由式(4)算得的变形量ε等于或大于式(3)钢板因垂度要求的增长量，则钢板是可以不先设垂度的(但必须能让搅拌叶片通过)。最好是使AB弧也有相等的垂度(虽然AB弧与AB弦是并不相等的，但因为AB弧在最周边，可强力固定的)

(3)举例

例1　D＝15的浓密机机座，设了24根放射状径向梁，外圈处液体高4m，液体的密度为1.3g/cm³，底板的设计如下

取钢板厚度6mm，钢板的实际厚度δ＝0.55cm，取钢板的许用应力σ_p＝9800N/cm²，则

按变形量计算：

圆锥的垂度为　　　　　　　　　

ε＜ΔS，因此设计时外径处预先设置钢板的垂度4.5cm(即比形成圆锥还要大31mm的垂度)。此时，钢板的长度仅增加0.28cm。在直径为1/2的位置，只要设置钢板垂度4.5×0.5²＝1.1cm

说明：本设计是保守的设计。实际上，可以采用厚度为4mm的钢板，其实际厚度δ＝0.37cm。此时，f＝4.54×5.5/3.7＝6.75cm；ΔS＝0.28×(5.5/3.7)²＝0.62cm。底钢板厚度为4mm的及底钢板厚度为6mm的储槽都已在工程中应用

例2　D＝12m，h＝1.7m，16根放射状径向梁，液体的密度为1.3g/cm³。取钢板厚度4mm，钢板的实际厚度δ＝0.37cm，取钢板的许用应力σ_p＝12700N/cm²，求得：

由式(2)，

由式(5)，f₀＝600×tan10°(1-cos180°/16)＝2.0(cm)

而按变形量计算

变形量ε＞ΔS(或f＞f₀)已可弥补钢板的垂度，设计时外径处不必预先设置钢板的垂度。本设计也已在工程中应用

(4)注意事项

① 钢板的径向焊缝最好布置在梁上，并且必须有足够的强度。如径向焊缝布置在梁与梁之间，则要计算焊缝的强度降低系数

② 底板外径处与侧板的连接要有适当的强度，特别是在不预先设置钢板垂度的情况下。一般来说，有一定的加固就可以了