制动器不同步状态下转炉一、二次减速机啮合齿轮有限元模拟分析

发布时间：2017-03-30 16:17

  本文关键词：制动器不同步状态下转炉一、二次减速机啮合齿轮有限元模拟分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：转炉是炼钢生产的主体设备，其倾动装置是驱动转炉旋转从而完成炼钢作业的动力元件。在日常设备维护过程中，利用EZ-ANALYST软件对某转炉倾动装置四台一次减速机的振动信号进行了采集，查明一台一次减速机滞后动作，进而导致一、二次减速机齿轮异常啮合的产生，而国内各钢厂转炉倾动装置一、二次减速机轮齿疲劳断裂现象也时有发生。 为研究此种异步驱动工况对轮齿强度及疲劳寿命的影响，更好地确保安全生产，本文以应力波理论和疲劳损伤理论作为课题研究的有力支撑，利用Solidworks三维建模软件对转炉整体精确建模并计算得出启、制动特定角度下的倾动力矩，以一、二次减速机的齿轮及齿轮轴为研究对象，计算了特定角度下的齿轮静态接触的强度，随后结合实际各种工况参数对一、二次减速机齿轮进行准静态分析，，分别包括：启动阶段“三台驱动一台制动”工况下的显式动力学分析，制动阶段“三台制动一台驱动”显式动力学分析和制动时刻“一台制动三台驱动”工况下的齿轮瞬态动力学分析。至此，得出静止、启动、制动不同工况下对应的轮齿静、动力学强度。以便确定最恶工况从而进行疲劳寿命分析预测。 论文创新性的利用ANSYS/LS-DYNA软件对一、二次减速机启、制动工况进行显式动力学分析，也较好地得到了此种冲击工况所对应的载荷谱，对之后ANSYS/FE-SAFE的疲劳寿命分析精度也做了较好地保障。研究结果表明，启动时刻“三台驱动一台制动”为最恶工况，进而再对此工况下的轮齿进行疲劳寿命分析，结果表明：齿根过渡圆角半径处疲劳强度不足，从而利用GearTrax软件增大齿根过渡圆角半径方法的进行结构优化并再次校核。结果表明当增大齿根过渡圆角半径1.4毫米后显著提高了轮齿疲劳强度。国内学者只是从电气设备的驱动响应时间入手，未见利用有限元方法对转炉倾动装置不同步问题加以研究，因而本文对于转炉倾动装置的设计、维护、改进生产工艺都具有较高的现实指导意义。
【关键词】：准静态 显式动力学分析 启 制动阶段 疲劳寿命 结构优化
【学位授予单位】：内蒙古科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH132.41
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 引言8-9
• 1 绪论9-19
• 1.1 课题研究对象及其工况简介9-16
• 1.2 国内外转炉倾动装置及其相关问题研究现状16-17
• 1.2.1 国内相关问题研究现状16-17
• 1.2.2 国外相关问题研究现状17
• 1.3 课题研究的主要内容17-19
• 2 课题相关理论及方法19-28
• 2.1 齿轮啮合动力学方程19-20
• 2.2 应力波理论20-21
• 2.3 LS DYNA 的碰撞、接触算法21
• 2.4 疲劳分析相关理论及方法21-27
• 2.4.1 疲劳累积损伤理论23-25
• 2.4.2 疲劳损伤的研究方法25-27
• 2.5 本章小结27-28
• 3 一、二次减速机实体模型的建立及其动、静力学分析初始条件的准备28-38
• 3.1 SolidWorks 软件介绍28-29
• 3.1.1 SolidWorks 主软件简介28
• 3.1.2 GearTrax 插件简介28-29
• 3.2 一、二次减速机模型的建立29-31
• 3.3 动、静力学分析初始条件的准备31-37
• 3.3.1 最大倾动力矩的计算31-36
• 3.3.2 两齿轮转速和角加速度的计算36
• 3.3.3 轮齿重合度的计算36-37
• 3.4 本章小结37-38
• 4 转炉静止于特定角度下的轮齿静强度分析38-41
• 4.1 ANSYS 软件介绍38
• 4.2 转炉减速机齿轮静强度分析38-40
• 4.3 本章小结40-41
• 5 转炉制动器不同步状态下启、制动阶段显式动力学分析41-59
• 5.1 ANSYS/LS DYNA 软件介绍41-42
• 5.2 启动阶段轮齿冲击碰撞分析42-48
• 5.3 启动阶段轮齿静强度与动力学强度对比分析48-49
• 5.4 制动阶段轮齿强度有限元分析49-58
• 5.4.1 “三抱死一驱动”工况下的齿轮碰撞分析49-51
• 5.4.2 “一抱死三驱动”工况下的齿轮轴瞬态动力学分析51-58
• 5.5 启、制动阶段轮齿动力学强度对比58
• 5.6 本章小结58-59
• 6 基于 ANSYS/FE SAFE 软件的轮齿疲劳寿命预测及改进59-69
• 6.1 ANSYS/FE SAFE 软件概述59-61
• 6.2 启动阶段冲击载荷作用下的轮齿疲劳寿命分析61-65
• 6.2.1 载荷谱的确定及静强度分析结果的导入62-63
• 6.2.2 查看疲劳寿命分析结果63-65
• 6.3 结构优化设计与改进65-68
• 6.3.1 结构改进及其相应的轮齿静强度分析结果65-67
• 6.3.2 改进后的齿轮疲劳强度分析67-68
• 6.4 本章小结68-69
• 结论69-70
• 参考文献70-74
• 在学研究成果74-75
• 致谢75

【参考文献】

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本文编号：277561