立式辊磨机副辊法兰盘连接螺栓组的有限元分析

发布时间：2017-07-25 21:37

  本文关键词：立式辊磨机副辊法兰盘连接螺栓组的有限元分析

  更多相关文章： 立式辊磨机 法兰盘连接螺栓组 有限元分析 优化设计 疲劳分析

【摘要】：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。
【关键词】：立式辊磨机 法兰盘连接螺栓组 有限元分析 优化设计 疲劳分析
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH131.3
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 课题来源10-11
• 1.2 课题意义及目的11-12
• 1.3 国内外研究现状12-14
• 1.3.1 磨机在国外的发展12-13
• 1.3.2 磨机在国内的发展13-14
• 1.4 本课题的主要内容14-15
• 第二章 立磨机概述15-23
• 2.1 MTP-210 型立磨机简介15-18
• 2.1.1 磨机的组成15-17
• 2.1.2 磨机的工作机理17-18
• 2.1.3 磨机的工艺流程18
• 2.2 副辊系统的工作原理18-20
• 2.3 MTP-210 磨机参数及计算20-22
• 2.3.1 副辊液压缸选型20-21
• 2.3.2 副辊液压缸工作拉力计算21-22
• 2.4 本章小结22-23
• 第三章 螺栓组静强度理论计算及仿真分析23-41
• 3.1 基于VDI 2230 准则的螺栓强度计算23-26
• 3.1.1 VDI 2230 简介23
• 3.1.2 单螺栓连接计算23-26
• 3.2 法兰盘力学分析26-28
• 3.2.1 副辊系统整体受力分析26-27
• 3.2.2 副辊系统局部受力分析27-28
• 3.3 法兰盘连接螺栓组的静强度计算28-33
• 3.3.1 螺栓预紧力28-29
• 3.3.2 螺栓组剪力及工作拉力计算29-31
• 3.3.3 螺栓组强度计算及校核31-33
• 3.4 仿真分析33-40
• 3.4.1 三维建模33-34
• 3.4.2 基于workbench的静力学仿真34-37
• 3.4.3 静力学分析结果37-40
• 3.5 本章小结40-41
• 第四章 法兰盘连接螺栓组优化设计41-54
• 4.1 优化设计步骤41-46
• 4.1.1 参数设定41-43
• 4.1.2 单因素分析43-46
• 4.2 正交试验分析46-50
• 4.2.1 正交试验表的设计46-47
• 4.2.2 极差分析47-48
• 4.2.3 极差下的因素影响规律48-49
• 4.2.4 方差分析49-50
• 4.3 优化方案的仿真分析50-53
• 4.4 本章小结53-54
• 第五章 优化后螺栓的疲劳分析54-65
• 5.1 疲劳分析基本理论54-58
• 5.1.1 疲劳的概念和分类54
• 5.1.2 疲劳寿命计算54-56
• 5.1.3 疲劳损伤理论56-58
• 5.2 法兰盘连接螺栓组疲劳分析58-64
• 5.2.1 S-N曲线58-59
• 5.2.2 螺栓寿命估计59-60
• 5.2.3 螺栓疲劳仿真60-64
• 5.3 本章小结64-65
• 第六章 总结与展望65-67
• 6.1 总结65-66
• 6.2 展望66-67
• 参考文献67-70
• 致谢70-71
• 攻读学位期间的研究成果71-72

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 薛瑾;牌坊与底座连接螺栓冷装配[J];安装;2005年02期

2 陈伟;冯小红;聂飞朋;李临华;;连接螺栓断裂失效分析[J];机械;2006年12期

3 王胜霞;窦松柏;李艳萍;陈学军;;连接螺栓的失效分析[J];失效分析与预防;2009年04期

4 许克宾;;钢桁梁腹杆连接螺栓数量的合理确定[J];铁道标准设计通讯;1983年06期

5 陈兴元,刘锦燕,蒋仁贵;转炉连接螺栓断裂分析[J];理化检验(物理分册);2000年11期

6 迟殿军;浅谈塔式起重机连接螺栓的安全使用[J];建筑安全;2003年10期

7 ;海上风电叶片与轮毂连接螺栓疲劳分析方法探讨[J];风能;2011年05期

8 徐立民,陈卓;关于支承转盘连接螺栓强度计算问题的讨论[J];工程机械;1979年04期

9 赵斌;金刚石滚轮在活塞连接螺栓磨削加工中的应用[J];内燃机配件;2003年02期

10 王国阳;徐卫平;张保奇;王德和;;船用柴油机活塞连接螺栓断裂失效分析[J];机械工程材料;2006年04期

中国重要会议论文全文数据库 前8条

1 翟博;;某轿车用连接螺栓断裂原因分析[A];陕西省第四届理化实验室主任会议论文集[C];2011年

2 徐晓伟;;电站连接螺栓断裂原因分析[A];2007年中国机械工程学会年会论文集[C];2007年

3 高玉魁;;表面强化对0Cr13Ni8Mo2Al不锈钢连接螺栓疲劳寿命的影响[A];第六届全国表面工程学术会议暨首届青年表面工程学术论坛论文集[C];2006年

4 余波;饶鹏;;铁马骑士V型推力杆连接螺栓强度分析[A];2012重庆汽车工程学会年会论文集[C];2012年

5 余波;饶鹏;;铁马骑士V型推力杆连接螺栓强度分析[A];西南汽车信息：2012年上半年合刊[C];2012年

6 邓东;戴峰;钟自禄;;飞来峡水电站水轮机轮叶连接螺栓拆装工艺[A];广东省水力发电工程学会论文集[C];2009年

7 王荣;李玲;;连接螺栓断裂失效分析[A];2007年全国失效分析学术会议论文集[C];2007年

8 杜世鸿;邱洁;;机车电机转子连接螺栓断裂原因分析[A];2005年铁道牵引动力学术年会论文集[C];2005年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 王融国;常张高速公路波形护栏连接螺栓暴隐患[N];中国质量报;2005年

中国硕士学位论文全文数据库 前4条

1 杨阳;风电连接螺栓疲劳性能及其失效分析[D];大连海事大学;2015年

2 苏晗;典型分离螺母降冲击设计方法和性能分析研究[D];哈尔滨工业大学;2016年

3 张智胜;立式辊磨机副辊法兰盘连接螺栓组的有限元分析[D];江西理工大学;2016年

4 刘存;航空发动机转子连接螺栓预紧力与疲劳寿命研究[D];南京航空航天大学;2009年

，

本文编号：573430