大型筒式磨机回转体设计关键技术研究

【摘要】论文结合国家科技支撑计划课题“面向冶金行业关键装备研发及示范应用”(2012BAF09B01)及校企合作项目“大型球磨机CAE技术应用研究”对大型磨机回转体设计的关键问题进行研究，包括筒体强度有限元分析及评估，大型开式齿轮传动设计准则及应用以及复杂工况筒体联接螺栓的设计及校核等进行了理论分析、数值模拟和参数化分析平台开发。在查阅国内外相关文献的基础上，综述了大型磨机国内外研究和应用现状。为提高大型筒式磨机设计水平和效率，将国际选矿行业推荐的开式齿轮传动标准及高强度螺栓设计标准应用于磨机回转体设计。分析了在磨机满载静止、正常工作和满载启动三种典型工况下筒体的受力情况，利用有限单元方法计算大型磨机回转体强度，讨论其在典型工况下的应力分布和位移分布。使用材料的疲劳强度，评价结构的安全性能。基于AGMA标准中开式圆柱齿轮传动的强度计算方法，对磨机开式齿轮传动进行了设计。针对该标准中弯曲几何系数计算过程复杂、不便于工程应用的问题，提出了一种弯曲几何系数的工程实用算法。该算法以齿轮副基本几何参数与运动参数作为输入量，依据Lewis抛物线理论与齿根过渡曲线参数方程，精确计算弯曲几何系数，具有原理清晰、便于程序化的优势，并且降低了对设计经验的依赖程度。通过实例计算和标准对比验证了其正确性。基于VDI2230高强度螺栓联接系统计算标准，将磨机筒体受力分析、螺栓载荷计算与螺栓强度校核计算相结合，同时采用了联接件受压层应力非均匀分布数学模型，提出了磨机筒体螺栓联接强度校核计算方法。在对大型磨机筒体有限元建模分析、开式齿轮传动设计及筒体联接螺栓强度分析的基础上，开发了大型筒式磨机回转体数字化设计分析平台，实现了大型磨机回转体参数化有限元分析，基于AGMA标准的磨机大型开式齿轮传动设计和大型磨机筒体高强度螺栓联接设计。该软件已应用于国内选矿装备制造骨干企业，并在大型磨机开发的实践中得到了验证，提高了大型筒式磨机的自主研发水平。
【作者】苏丽达；
【导师】王国强；
【作者基本信息】吉林大学，机械设计及理论，2014，硕士
【关键词】筒式磨机；回转体；开式齿轮传动；高强度螺栓；有限单元法；

【参考文献】
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