论文部分内容阅读
立式辊磨机是粉磨装备的一种重要形式,它是根据物料的粉磨原理进行设计与研发的集粉磨、烘干为一体的大型设备,由于其具有能耗低、烘干能力强等技术优势,近年来在水泥、化工等领域受到前所未有的关注。但是立式辊磨机在粉磨过程中,副辊系统法兰盘连接螺栓组在外界工作载荷作用的下容易产生断裂,严重制约立式辊磨机的粉磨效率,因此,开展立式辊磨机副辊系统受力状态及法兰盘连接螺栓组的优化设计具有重要意义。本文采用理论计算与有限元数值模拟相结合的方法完成了以下主要工作:通过建立立式辊磨机副辊系统的力学简化模型,根据立式辊磨机的工作参数对副辊系统进行理论受力分析,利用ANSYS有限元数值模拟分析;以法兰盘连接螺栓的受载强度和法兰盘的变形量为评价指标,完成了法兰盘连接部件结构尺寸对法兰盘连接螺栓受载状态的分析,并开展了法兰盘连接部件结构尺寸的优化设计。本文的主要研究成果如下:(1)以MTP-210型立式辊磨为研究对象,针对立式辊磨机副辊系统法兰盘连接螺栓在运行过程中由于外载荷的作用容易产生断裂的问题,建立立式辊磨机副辊系统的力学简化模型,参照VDI 2230准则,采用理论计算对简化的螺栓单连接模型进行受力分析,定量地分析了副辊系统法兰盘连接螺栓组在静态载荷作用下的受力状态及力学特征,计算螺栓组的最大等效应力,以理论结果校核单螺栓连接的剪切、拉伸强度。(2)利用有限元软件WORKBENCH建立有限元分析模型,对法兰盘连接螺栓的最大等效应力和法兰盘的变形量进行仿真分析,并与理论计算结果进行对比分析,结果表明有限元模拟结果与理论分析结果具有较好的一致性。(3)以法兰盘连接螺栓组在静态载荷作用下的等效应力和法兰盘的变形量为判断标准,从法兰盘连接部件的结构尺寸(上法兰厚度、螺栓分布圆位置、螺孔直径和螺栓直径)出发,利用单因素方法得出法兰盘连接螺栓组受载状态的影响机理及规律;并开展了三因素四水平的正交试验进行优化设计工作,以极差分析值为判定指标,找出最佳优化设计方案;通过对比优化前后结果,表明优化后法兰盘连接螺栓强度可满足设备的工况要求,法兰盘刚度变形及强度也是合理的。(4)在线性损伤理论的基础上,采用非线性载荷类型,对优化后的法兰盘连接螺栓组的疲劳敏感特性进行高周疲劳仿真分析,结果表明优化后的法兰盘连接螺栓组的疲劳寿命、疲劳安全系数及损伤抵抗能力都是可以接受的。