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《武汉理工大学》 2010年
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大型滑履磨机结构分析及焊接工艺研究

曾芳  
【摘要】:球磨机自1893年出现以来一直广泛用于矿业、建材、冶金、电力及化工等行业的原料粉碎,在粉磨系统中发挥着巨大的作用。尤其在水泥粉磨作业中,更是其它设备无可替代。球磨机作为一种应用广泛而且十分重要的生产机械,日益向自动化、大型化及复杂化方向发展,为了提高产量而设计开发的磨机则以滑履磨机为主。滑履磨机的问世,使球磨机的结构更加可靠,生产效率更高,滑履磨机也成为球磨机大型化的最佳途径。 随着生产技术的发展和滑履磨机在生产中的广泛应用,针对滑履磨机的研究也出现了很多研究方向,取得了很大的进展,各种研究成果也充分应用于生产实践,产生了明显的经济效益和社会效益,大大提高了磨机大型化和科学化的进程。 滑履磨机粉磨物料的主要工作部分是筒体,主要工作应力包括磨机及磨球的重力、磨球及物料对筒体的冲击力,因此对磨机的结构安全分析是保证磨机安全运转的必要工作。另一方面,由于滑履磨机的筒体是筒节卷制后焊接而成,属于大型焊接结构,由于焊接残余应力的存在和对强度的影响,研究焊接应力的大小和分布规律可以在焊接时采取调整焊接工艺、焊接参数等措施来控制焊接质量,保证磨机正常工作。 正是由于工作应力和焊接残余应力的存在,使滑履磨机的受力情况更复杂,所以需要采用更先进、更科学的方法对其进行研究,以期建立一种通用可行的滑履磨机结构评定和焊接工艺研究方法。 本文在总结前人工作的基础上,从某滑履磨机的结构入手,采用数值分析的方法,对磨机在运转过程中的筒体、滑环、托瓦、人孔等重要部位的应力和变形情况进行了有限元分析,对磨机的结构安全性进行了评定;并对磨机筒体对接接头试验模型的温度场、应力场进行了有限元分析,并分别与理论计算值和实验测试值进行了比较,验证了论文采用的分析方法的正确性。本文主要研究内容如下: (1)分析了φ4.6×15.5m滑履磨机主要部件的应力分布、滑环和托瓦的接触应力分布,找出最大等效应力和最大位移变形部位,并进行了安全性校核,满足强度要求; (2)实现了人孔在12个钟点位置下的疲劳应力分析,得到三个人孔的最大应力幅,用美国AISC标准进行安全性校核,满足疲劳应力强度要求; (3)运用热分析方法,对焊接实验模型进行温度场三维动态模拟,并与理论值进行了比较,验证了分析手段的正确; (4)在获取温度场结果的基础上,分析计算焊接热应力场,得出厚板对接焊接头内部残余应力分布; (5)对焊接试件进行残余应力实验测试,与数值计算结果比较,验证了论文分析方法的准确性。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TF321.1

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