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立磨磨辊的粉磨与力学特性分析及结构优化研究

发布时间:2019-06-17 20:22
【摘要】:随着矿山开采、水泥、冶金等行业的发展,粉磨行业进入了飞速发展阶段。立磨作为一种粉磨设备,以其占地面积小、能耗低和易损件寿命长等优点日益受到行业关注。国外对立磨已经有了相当长时间的研究与设计经验,并具有丰富的工程经验,产品整体工作性能较好,但价格昂贵并且维护成本很高;国内企业基本都是通过类比设计的方法对国外成型产品加以仿制,理论研究偏少,产品往往存在着能耗过高、工作效率偏低的问题。本课题的主要研究内容是立足现有立磨制造技术与研究成果,针对立磨在设计及使用中所存在的几个核心问题,运用最新研究方法进行理论分析研究,并对关键零部件进行优化设计。本文首先对主流的粉磨理论进行总结,并将轮胎辊与锥型辊两种工程常用的磨辊作为研究对象,应用最新的粉磨理论对两种磨辊在工作中的应力分布进行数学建模,并在Matlab环境下编写了分析程序。经过分析,得到在不同的磨辊倾角、研磨力与料层厚度下两种磨辊的应力分布特点,同时又对两种磨辊在相同工作条件下的应力分布进行对比,结果表明轮胎辊在工作中的受力分布比锥型辊更为均匀,应力峰值更小,有更好的工作特性。本文对典型立磨的液压加压系统的工作原理进行简要介绍,并在AMESim环境下建立了液压系统保压过程的仿真模型,运用单一变量法研究了蓄能器容积、蓄能器充气压力、连接油管直径等关键参数对液压系统保压能力的影响,然后分析了料层厚度变化对液压系统工作特性的影响。最后针对传统磨辊轴重量过重、加工工艺性差的问题,将磨辊轴由实心结构改为空心焊接结构,在ANSYS Workbench环境下对新型磨辊轴进行了静力学分析,得到其在正常工作状态下的应力及变形分布,通过与实心磨辊轴的对比,确认其最大应力与最大变形量满足使用要求。然后又通过nCode Design Life软件计算得到磨辊轴在工作载荷下的疲劳寿命,确定了满足疲劳寿命要求的空心磨辊轴的最小壁厚。本文的研究与分析结果为立磨的设计提供了强有力的分析方法与设计依据,同时具有较高的指导立磨生产的工程应用价值。
[Abstract]:With the development of mining, cement, metallurgy and other industries, grinding industry has entered a rapid development stage. As a kind of grinding equipment, vertical grinding has attracted more and more attention because of its small area, low energy consumption and long life of vulnerable parts. Foreign antagonistic grinding has had quite a long time of research and design experience, and has a wealth of engineering experience, the overall performance of the product is good, but the price is high and the maintenance cost is very high. Domestic enterprises basically imitate foreign molding products through analogical design, the theoretical research is less, and the products often have the problems of too high energy consumption and low working efficiency. The main research content of this subject is based on the existing vertical mill manufacturing technology and research results, aiming at several core problems existing in the design and use of vertical grinding, using the latest research methods to carry out theoretical analysis and research, and optimizing the design of key components. In this paper, the mainstream grinding theory is summarized, and the tire roll and cone roller, which are commonly used in engineering, are taken as the research objects. The stress distribution of the two kinds of grinding rollers is modeled by using the latest grinding theory, and the analysis program is compiled in Matlab environment. Through analysis, the stress distribution characteristics of the two kinds of roller under different roll inclination angle, grinding force and material layer thickness are obtained. At the same time, the stress distribution of the two kinds of roller under the same working conditions is compared. The results show that the stress distribution of the tire roll is more uniform, the stress peak value is smaller, and has better working characteristics than the cone roller. In this paper, the working principle of the hydraulic pressure system of typical vertical mill is briefly introduced, and the simulation model of the pressure holding process of the hydraulic system is established under the environment of AMESim. The effects of key parameters such as accumulator volume, accumulator inflatable pressure and connecting tubing diameter on the holding capacity of the hydraulic system are studied by using the single variable method, and then the influence of the change of the thickness of the material layer on the working characteristics of the hydraulic system is analyzed. Finally, in order to solve the problems of heavy weight and poor machining process of the traditional roller shaft, the roller shaft is changed from solid structure to hollow welding structure. The statics analysis of the new roller shaft is carried out in ANSYS Workbench environment, and its stress and deformation distribution in normal working state is obtained. by comparing with the solid roller shaft, it is confirmed that the maximum stress and maximum deformation meet the requirements of use. Then the fatigue life of the roller shaft under working load is calculated by nCode Design Life software, and the minimum wall thickness of the hollow roller shaft which meets the fatigue life requirements is determined. The research and analysis results of this paper provide a powerful analysis method and design basis for the design of vertical mill, and have high engineering application value to guide the production of vertical mill.
【学位授予单位】:郑州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TH69

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本文编号:2501240

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