基于整体建模的回转窑支承装置强度分析及其应用软件研究

论文摘要

回转窑广泛应用于水泥、建材、冶金与耐火材料生产等行业,保证其安全、高效运行是企业提高经济效益的重要手段之一。滚圈是回转窑的重要传动构件,筒体、窑衬及物料等所有回转部分的载荷都通过滚圈传递到支承装置上,其工作性能的好坏对回转窑生产效率的高低起至关重要的作用,因此滚圈相关强度的研究和分析具有十分重要的现实意义和经济价值。滚圈-托轮的交变接触应力是滚圈破坏失效的主要因素之一,滚圈的宽度也是根据其最大接触应力进行初始设计的,可见滚圈-托轮的接触强度对滚圈有着十分重要的意义。然而,目前其大小和分布规律并未形成一个比较统一的认识或看法,所以值得我们去进一步探讨和研究。本论文基于Φ5×33m回转窑滚圈接触应力研究科研项目,以两档链篦机-回转窑为研究对象,对滚圈与托轮的接触应力进行了分析与研究。首先,本文介绍了两档回转窑的工作原理和装置,对滚圈的力学行为进行了分析,提出了基于筒体-滚圈-托轮的回转窑整体建模的有限元分析法,来对滚圈-托轮的接触应力进行有限元分析与计算,得到了滚圈接触应力的大小和分布规律,并求得滚圈外中内圈节点的主应力;其次,把滚圈的受力看成是主应力未知的平面应力的测试,利用现代测试技术,提出了滚圈主应力测试的原理和方案,并对滚圈的主应力进行了现场测试,现场测试分析结果与有限元分析计算出的主应力相比较,证明了整体法建模的有限元分析方法的合理性和滚圈-托轮接触应力结果的正确性;最后,利用ANSYS的APDL的二次开发技术,针对两档同类回转窑,就滚圈-托轮接触应力的整体有限元分析法进行了二次开发。论文的研究成果将进一步改进、完善滚圈-托轮接触强度的分析方法,所得计算结果真正能用于回转窑滚圈强度的校核、寿命的预测,并指导滚圈的初始设计和其结构优化。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 回转窑的介绍
• 1.1.1 回转窑的结构
• 1.1.2 回转窑的应用
• 1.1.3 回转窑的发展历程
• 1.2 回转窑常见故障分析
• 1.3 滚圈-托轮的接触应力对滚圈的影响
• 1.4 滚圈-托轮接触强度的研究现状
• 1.5 论文的工程背景与项目的来源
• 1.6 论文的研究内容和意义
• 1.6.1 研究内容
• 1.6.2 研究意义
• 本章小结
• 第二章 回转窑滚圈的力学模型的建立
• 2.1 氧化球团回转窑的工作原理
• 2.2 Φ5×33m氧化球团回转窑的系统模型的建立
• 2.3 滚圈的介绍
• 2.4 回转窑滚圈的力学行为分析.
• 2.4.1 滚圈的力学行为分析
• 2.4.2 物料对滚圈的作用力
• 本章小结
• 第三章 滚圈-托轮的接触应力的有限元分析..
• 3.1 ANSYS简介
• 3.2 有限元接触问题的发展
• 3.3 ANSYS中接触有限元的应用
• 3.4 滚圈-托轮的有限元接触分析
• 3.4.1 有限元分析前的约定
• 3.4.2 有限元分析模型的建立
• 3.4.3 网格划分与接触对的建立
• 3.4.4 约束和加载
• 3.4.5 接触算法的选择
• 3.4.6 分析后处理
• 本章小结
• 第四章 滚圈主应力的测试与实验
• 4.1 现代测试技术
• 4.2 测试的可行性分析
• 4.3 测试原理和方案
• 4.3.1 测试原理
• 4.3.2 测试方案
• 4.4 测试主要相关技术与仪器的选用
• 4.4.1 测试相关技术
• 4.4.2 测试元器件的介绍
• 4.5 测试的数据处理和结果
• 4.5.1 测试数据处理
• 4.5.2 测试结果分析与有限元分析结果比较
• 本章小结
• 第五章 滚圈-托轮接触应力的有限元二次开发
• 5.1 ANSYS二次开发工具概述与选用
• 5.1.1 ANSYS二次开发工具概述
• 5.1.2 二次开发工具的比较与选择
• 5.2 APDL二次开发技术
• 5.3 滚圈-托轮接触应力有限元分析的二次开发
• 5.3.1 二次开发的主要思路
• 5.3.2 二次开发流程
• 5.3.3 二次开发的演示
• 本章小结
• 第六章 全文总结和展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间主要的研究成果