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国内外回转窑滚圈强度研究现状

发布日期:2018-05-31
国内外回转窑滚圈强度研究现状

随着回转窑的广泛应用,回转窑的相关故障也同时摆在人们面前,加上对回转窑生产产品质量的要求越来越高,使得国内外都在对回转窑结构不断做出改进,对回转窑的设计理论也进一步完善,对回转窑相关强度的研究也得到了发展,特别体现在筒体、滚圈与托轮等重要承载部件。
滚圈虽结构简单,但它是联接筒体和托轮的桥梁,其地位非常重要,而且滚圈故障又频繁发生,因此针对已经设计出的分体式滚圈需要进行强度和刚度的校核,人们对滚圈强度作了一系列的研究。滚圈的强度研究包括弯曲应力和接触应力的分析和计算。对于弯曲应力的分析来说,比较成熟的研究是nies得出滚圈弯矩计算公式,随后各国学者相继开始研究和计算,目前一般按照复合载荷分布规律,对滚圈的位移和弯矩进行了理论推导和实验应力分析,在此不详细阐述。
而对于滚圈的接触强度的研究,又分为筒体滚圈的接触分析和滚圈-托轮的接触分析。由于滚圈托轮的接触应力是引起滚圈破坏的主要因素,烘干机加温阶段流程技巧,所以国内外大部分研究集中在滚圈托轮的接触强度上,下面重点阐述滚圈一托轮的接触应力的研究现状。
滚圈一托轮的接触应力相当于两个母线互相平行的圆柱体相互接触时的接触应力。目前,国内外其主要的研究方法有两种解析法与有限元分析法,烘干机
在回转窑的初始设计阶段,滚圈的宽度是基于滚圈一托轮的接触应力的大小来进行初始设计的。由于对接触应力的研究不够深入,人们把滚圈与托轮间的受力看成两圆柱体线接触,利用弹性力学中经典的赫芝公式求其最大的接触应力。国内,滚筒式烘干机,虽然根据赫芝公式设计的滚圈并未出现重大的因宽度设计而失效的现象,但是由于滚圈一托轮的接触应力的研究还不够深入,到目前为止,并未有可靠的研究方法和研究结果来证明经典的赫芝公式的合理性。


随着计算机技术和有限元理论的发展,特别是许多大型有限型分析软件的问世,有限元分析方法得到了广泛的应用和发展。由于解析法是建立在一定的假设条件基础之上,也没有其他的方法去证明它的正确性。所以许多学者开始寻求一种新的解法,其中中南大学的学者在这方面的研究尤为突出,他们利用大型有限元分析软件(主要是ansys)对回转窑的主要构件进行了有限元分析。目前,运用有限元分析方法对滚圈一托轮的接触应力进行分析的主要思想是把滚圈和筒体看成连续接触,滚圈截面大部分都简化为矩形截面,滚圈的受力沿周向呈复合分布,以滚圈和托轮的部分进行有限元建模,然后进行网格划分、施加约束、复合分布载荷加载和求解。

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