柔性螺栓式转炉刚柔耦合仿真分析
发布时间：2021-06-06 08:34
氧气顶吹炼钢是现代冶金行业中广泛应用的主要炼钢方法。转炉系统主要由炉体、倾动机构、托圈、炉体联结装置等组成,其具有低速、重载和工作环境恶劣的特点,对其重要部件的安全性能要求很高。鉴于转炉冶炼过程中处于高温和不时倾动状态,重要部件的应力状况难以通过现场实测的方法获得,运用CAE仿真技术进行仿真成为一种行之有效的手段,但通常的CAE仿真方法将转炉不同倾动角时的受力状态视为静态,通过对不同倾动角分别进行仿真,从而得到转炉系统在倾动过程中的载荷历程。本文以250t柔性螺栓式转炉为研究对象,采用动力学仿真软件MotionView,建立转炉系统包含所有部件在内的多体动力学分析模型,针对转炉系统在倾动过程中的动力学响应进行仿真,对转炉系统中的重要部件,如托圈、耳轴,建立了柔性体模型,并进行刚柔耦合仿真,利用多体动力学仿真得到的连续响应信号,对托圈的热—机械耦合应力场进行了有限元仿真分析。本文的工作对转炉系统在倾动过程中动力学响应和应力水平方面的研究具有参考价值,多体动力学与有限元的联合仿真分析、刚柔耦合分析方法对转炉系统的研究有重要参考意义,仿真分析托圈部位不同倾动角度下应力场分布状况,对托圈的改进...
【文章来源】：武汉科技大学湖北省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
转炉系统结构图
由于本教研室针对转炉系统已完成相关有限元仿真分析，创建刚体模型时，可以直接利用现有的CAE模型文件，将刚体模型以网格的样式显示，图像更加直观。图2.2中，建模时根据实际需要选择在导入几何时是否加入其质量和转动惯量等信息，几何外形由不同模型的特征决定，可以在导入文件中修改外观，也能够在MotionView中针对实体质心和关联点等特征进行模型的创建与编辑，针对计算仿真中需要时间约束或驱动条件的位置，可以在导入模型中定义参考点。
2.4.1 倾动机构刚体模型倾动机构的配置型式有落地式、半悬挂式和全悬挂式三种，本文研究转炉的倾动机构为全悬挂四点啮合柔性传动，倾动机构和悬挂齿轮箱外观如图2.3所示。此结构通过多个传动装置的初级减速器末级传动中的小齿轮共同驱动末级减速器中同一个大齿轮，然后传递扭矩到耳轴外伸端上，整套传动装置通过悬挂减速箱体都悬挂在主动侧耳轴上，同时电机放在与箱体固定联接的底板上，水平扭力杆两端支承于固定在基础上的支座中，通过水平扭力杆来平衡悬挂箱体上的倾翻力矩，悬挂箱体下方还设置有止动装置，当倾动力矩超过正常值的三倍时，箱体底部和制动块因消除间隙而接触，电机停止运转，从而防止过载以保护扭力杆。转炉倾动机械结构设计保证了倾动机构传动时的稳定性，整个机构结构紧凑、能够在较大的负载下平稳传动、抗扭和减振效果显著。图 2.3 倾动机构和悬挂齿轮箱外观倾动机构的作用是转动炉体，在仿真分析中，通过减速器的传动作用，将倾动力矩从电机传递到主动侧耳轴上
【参考文献】：
期刊论文
[1]MSC.ADAMS处理刚柔耦合系统高速和大变形问题的局限性[J]. 郑彤,章定国. 南京理工大学学报. 2012(06)
[2]120t转炉托圈与耳轴的强度分析[J]. 李彦彦,凌利改. 机械研究与应用. 2010(06)
[3]基于流固耦合的转炉托圈及其联接装置的应力研究[J]. 包家汉,乔翠侠,王良林. 机械强度. 2010(03)
[4]刚柔耦合系统建模与仿真关键技术研究[J]. 赵丽娟,马永志. 计算机工程与应用. 2010(02)
[5]新型转炉系统整体结构三维有限元分析[J]. 张剑寒,方刚,黄其明. 计算机辅助工程. 2009(03)
[6]基于三维CAD的转炉倾动力矩计算与仿真[J]. 魏国前,陈定方,罗会信,张争艳. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2009(03)
[7]220t转炉倾动力矩偏大的原因分析[J]. 刘海宇,秦勤. 机械工程与自动化. 2009(03)
[8]大型转炉炉体与托圈连接技术的综合评价[J]. 陈德勇. 冶金设备. 2008(06)
[9]柔性多体系统动力学研究现状与展望[J]. 刘铸永,洪嘉振. 计算力学学报. 2008(04)
[10]复杂多接触面托圈热—机械耦合三维有限元分析[J]. 吴林峰,尹晓春,吴凯,陈德亮,徐旭,刘中华. 机械强度. 2008(03)
博士论文
[1]刚—柔耦合系统动力学建模理论与仿真技术研究[D]. 刘铸永.上海交通大学 2008
硕士论文
[1]氧气顶吹转炉的热流固耦合有限元分析[D]. 康福.武汉科技大学 2013
[2]基于神经网络的转炉炼钢终点碳温控制研究[D]. 周莹莹.天津理工大学 2013
[3]210t转炉倾动机构的动力学模型及仿真研究[D]. 张龙.内蒙古科技大学 2012
[4]210吨转炉托圈应力有限元分析[D]. 刘晋华.内蒙古科技大学 2012
[5]全悬挂转炉倾动机构优化设计及其动力学分析[D]. 仝翔翔.江西理工大学 2012
[6]转炉全悬挂倾动装置设计优化及倾动力矩分析[D]. 李叶军.江西理工大学 2010
[7]转炉炼钢终点优化控制模型的研究[D]. 孔祥瑞.杭州电子科技大学 2010
[8]一种空间可展开精密光学望远镜的展开动力学分析[D]. 牛波.西安电子科技大学 2008
[9]转炉托圈机械—热应力耦合三维非线性分析[D]. 吴林峰.南京理工大学 2005
[10]多体系统动力学建模及数值求解研究[D]. 伍平.四川大学 2003
本文编号：3214009
【文章来源】：武汉科技大学湖北省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
转炉系统结构图
由于本教研室针对转炉系统已完成相关有限元仿真分析，创建刚体模型时，可以直接利用现有的CAE模型文件，将刚体模型以网格的样式显示，图像更加直观。图2.2中，建模时根据实际需要选择在导入几何时是否加入其质量和转动惯量等信息，几何外形由不同模型的特征决定，可以在导入文件中修改外观，也能够在MotionView中针对实体质心和关联点等特征进行模型的创建与编辑，针对计算仿真中需要时间约束或驱动条件的位置，可以在导入模型中定义参考点。
2.4.1 倾动机构刚体模型倾动机构的配置型式有落地式、半悬挂式和全悬挂式三种，本文研究转炉的倾动机构为全悬挂四点啮合柔性传动，倾动机构和悬挂齿轮箱外观如图2.3所示。此结构通过多个传动装置的初级减速器末级传动中的小齿轮共同驱动末级减速器中同一个大齿轮，然后传递扭矩到耳轴外伸端上，整套传动装置通过悬挂减速箱体都悬挂在主动侧耳轴上，同时电机放在与箱体固定联接的底板上，水平扭力杆两端支承于固定在基础上的支座中，通过水平扭力杆来平衡悬挂箱体上的倾翻力矩，悬挂箱体下方还设置有止动装置，当倾动力矩超过正常值的三倍时，箱体底部和制动块因消除间隙而接触，电机停止运转，从而防止过载以保护扭力杆。转炉倾动机械结构设计保证了倾动机构传动时的稳定性，整个机构结构紧凑、能够在较大的负载下平稳传动、抗扭和减振效果显著。图 2.3 倾动机构和悬挂齿轮箱外观倾动机构的作用是转动炉体，在仿真分析中，通过减速器的传动作用，将倾动力矩从电机传递到主动侧耳轴上
【参考文献】：
期刊论文
[1]MSC.ADAMS处理刚柔耦合系统高速和大变形问题的局限性[J]. 郑彤,章定国. 南京理工大学学报. 2012(06)
[2]120t转炉托圈与耳轴的强度分析[J]. 李彦彦,凌利改. 机械研究与应用. 2010(06)
[3]基于流固耦合的转炉托圈及其联接装置的应力研究[J]. 包家汉,乔翠侠,王良林. 机械强度. 2010(03)
[4]刚柔耦合系统建模与仿真关键技术研究[J]. 赵丽娟,马永志. 计算机工程与应用. 2010(02)
[5]新型转炉系统整体结构三维有限元分析[J]. 张剑寒,方刚,黄其明. 计算机辅助工程. 2009(03)
[6]基于三维CAD的转炉倾动力矩计算与仿真[J]. 魏国前,陈定方,罗会信,张争艳. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2009(03)
[7]220t转炉倾动力矩偏大的原因分析[J]. 刘海宇,秦勤. 机械工程与自动化. 2009(03)
[8]大型转炉炉体与托圈连接技术的综合评价[J]. 陈德勇. 冶金设备. 2008(06)
[9]柔性多体系统动力学研究现状与展望[J]. 刘铸永,洪嘉振. 计算力学学报. 2008(04)
[10]复杂多接触面托圈热—机械耦合三维有限元分析[J]. 吴林峰,尹晓春,吴凯,陈德亮,徐旭,刘中华. 机械强度. 2008(03)
博士论文
[1]刚—柔耦合系统动力学建模理论与仿真技术研究[D]. 刘铸永.上海交通大学 2008
硕士论文
[1]氧气顶吹转炉的热流固耦合有限元分析[D]. 康福.武汉科技大学 2013
[2]基于神经网络的转炉炼钢终点碳温控制研究[D]. 周莹莹.天津理工大学 2013
[3]210t转炉倾动机构的动力学模型及仿真研究[D]. 张龙.内蒙古科技大学 2012
[4]210吨转炉托圈应力有限元分析[D]. 刘晋华.内蒙古科技大学 2012
[5]全悬挂转炉倾动机构优化设计及其动力学分析[D]. 仝翔翔.江西理工大学 2012
[6]转炉全悬挂倾动装置设计优化及倾动力矩分析[D]. 李叶军.江西理工大学 2010
[7]转炉炼钢终点优化控制模型的研究[D]. 孔祥瑞.杭州电子科技大学 2010
[8]一种空间可展开精密光学望远镜的展开动力学分析[D]. 牛波.西安电子科技大学 2008
[9]转炉托圈机械—热应力耦合三维非线性分析[D]. 吴林峰.南京理工大学 2005
[10]多体系统动力学建模及数值求解研究[D]. 伍平.四川大学 2003
本文编号：3214009
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/yjlw/3214009.html
