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多列烘缸干燥部实验装置机械性能分析

苏雄波  
【摘要】:近年来高速纸机的发展对更高的干燥效率和更经济的综合成本提出了更为苛刻的要求。为了提高干燥效率和适应更高的车速要求,业内也研发出了诸如热风冲击干燥等新型干燥技术,但这些技术在运行成本及实用性上都存在局限性。多列烘缸干燥部设计概念的提出,能在继承和改善蒸汽干燥优点的基础上,大幅地降低干燥部的占地面积,且具有更好的纸页运行性能,很好的满足了在高车速高干燥效率下的经济性要求。基于有限元理论,本文利用ANSYS软件,在对多列烘缸干燥部实验装置机架完成了有限元静力学、动力学模态分析、动力学谐响应分析和运行实验后,分别在理论分析和实验验证两个方面对机架的机械性能进行综合研究。本文完成的分析工作如下: 通过对多列烘缸干燥部静态载荷情况及特点的分析,建立其有限元模型,利用ANSYS静力分析模块对多列烘缸干燥部机架的静态力学响应进行分析。通过对最大应力、应变的分析,该机架在静力学强度和刚度上都能很好满足现代纸机干燥部运行的机械精度要求。 通过对多列烘缸干燥部实验装置机架的动力学模态分析,并提取其前10阶模态频率和振型,并通过以烘缸辊和导辊运转振动作为机架的外加激振振源进行机架运行情况的分析。实验装置机架各阶模态频率差距较大,但存在相对集中的频率区间。机架在前五阶振型中主要表现为横向或者纵向的单向摆动。选择更高激振频率的导辊作为激振振源,确定该实验装置适宜运行车速为232m/min,此时机架的模态响应能满足其运行精度要求。 通过ANSYS谐响应功能,对多列烘缸干燥部实验装置整体机架及单边机架在从零速度开机到达到设计车速范围内特定激振频率下的响应进行了分析。分析描述了实验装置开机提速过程中的振动响应情况,提供了不同车速下的振动响应,为多列烘缸干燥部在运行过程中制定调速方案提供参考。 最后对实验装置进行运行试验,通过振动检测仪监测实验装置机架在不同的车速下的振动响应。通过绘制多列烘缸干燥部实验装置各测试点实时振动曲线和振动加速度曲线,分析实验装置的实时振动响应。通过对振动曲线峰值进行统计方法分析,绘制各测试点的振动车速-峰值曲线,分析振动波峰值与运行车速的关系及其变化趋势。结合模态分析及运行试验结果,确定实验装置最佳运行车速为210m/min,其分析误差为:ε=|v_(实验)-v_(模态)|/v_(实验)×100%=|210-232|/210×100%=10.5% 利用有限元法对纸机干燥部分析,尤其是完成新结构新概念的预先分析,将CAE技术引进到制浆造纸装备设计制造行业中。本课题通过对多列烘缸干燥部实验装置机架进行基于有限元的理论分析并对实验装置进行运行试验。有限元静力分析、动力模态分析和谐响应分析表明多列烘缸干燥部实验装置在静态机械强度、动态运行性能方面都能达到纸机干燥部的要求,并通过运行实验验证有限元分析结论。本课题通过对实验装置机械性能的全面分析,可为多列烘缸干燥装置的实施提供理论依据和分析方法的参考。


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