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辊磨机传动装置有限元分析
口申祖武口胡其涛
陈作炳口黄继全2口张树广2
武汉理工大学机电工程学院武汉430070
2.中材建设有限公司河北唐山063030
摘要:传动装置是辊磨杌重要受力部件和作用部件。设计了辊磨机传动装置结构,建立传动装置有限元模型。加栽
边界条件,得到传动装置关部件摇臂和动臂变形、应力分布云图。根据计算结果,给出传动装置结构优化建议。
关键词:辊磨机传动装置有限元
中图分类号:TH132;0241.82
文献标识码:A
文章编号:1000~4998(2009)07-0024-03
辊磨机是一种用途广泛的粉磨兼烘干设备,它与作参数的确定多采用经验类比法,运用传统理论对实
传统球磨机相比具有能耗低、粉磨效率高、占地面积际模型进行简化,以确定模型参数。传动装置模型复
小、质量轻、烘干能力强、易损件寿命长、人磨粒度大等杂,简化成简单杆梁模型显然是不合理的2。
特点。辊磨机是基于料床粉碎理论发展起来的,并且
本文研究的目标是就辊磨机传动装置关键零部件
成为当今粉磨工业中粉腾系统的首选设备。
进行有限元分析,得到各关键零部件的应力和变形计
由于目前辊磨机的设计理论尚不完善,其主要工算数据,为辊磨机传动装置关键零部件动臂和摇臂设
收稿日期:2008年12月
计提供科学依据和解决方案。
算例初始设计域和载荷有所不同,但优化构型为类似验证了本文方法的有效性
的桁架式结构,说明了本文方法有效性
参考文献
4结论
I1] MP Bendsge, O Sigmund. Topology O
M
thods and Applications[M]. Springer, Berlin Heidelberg New
本文研究了拓扑优化方法及其在发动机吊挂结构
York. 2003
设计中的应用。建立了拓扑优化问题的数学模型,进行12] MP Bendsge, Sigmund, Material Interpolation Schemes in
了灵敏度推导,引人 CONLIN优化算法进行优化迭代
Topology Optimization[ J ] Archive Applied Mechanics, 1999,
求解,引入灵敏度过滤方法以消除棋盘格效应。在以上
69(1):635-654.
技术的基础上,构建了基于通用有限元分析软件AN-[3] O Sigmund.A99 Line Topology Optimization Code Written
SYS和 CONLIN优化算法的优化平台,采用 FORTRAN
Matlab[ J ] Structural and Multidisciplinary Optimization, 2001
语言实现相关二进制有限元分析结果读取、灵敏度计
21(1):120-127
算、灵敏度过滤、设计流程控制等算法。最后将本文方「410 Sigmund, J Petersson., Numerical Instabilities in Topology
法应用于吊挂的结构设计中并得到合理的结果,时
Optimization: A Survey on Procedures Dealing with Checker-
boards, Mesh-dependencies and Local Minimal Jl]. Structural
Optimization, 1998, 16: 68-75
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[7]彭国伦. Fortran95程序设计[M].北京:中国电力出版社,
2005.
▲图7 SAMTECH公司为空客公司的吊挂设计结果
(編辑林凡)
200/7
机械制造47卷第539期
?翌
1辊磨机工作原理
F=588×135403=891.023kN
0.89345
辊蘑机主要由转动磨盘和传动装置组成(如图1
2.2磨辊摩擦力计算
工作原理是:电动机驱动减速机带动磨盘转动,需粉磨
磨盘与磨辊的摩擦力对磨盘中心线形成的力矩,
的物料由锁风喂料设备送人旋转的磨盘中心,在离心与电机输出扭矩相平衡。电机功率P=710kW,转速
力作用下,物料向磨盘周边移动,进人粉磨辊道。液压=37.5r/min,加载平均半径R=0.936m,则电机输
缸通过传动装置对磨盘施加压力,在磨辊压力的作用出扭矩为
下,物料受到挤压、研磨和剪切作用而被粉碎
7=9550P=9590×71c=180813.33Nm
本文分析的辊蘑机为平板型辊磨机,主要技术参
数如表1所示。
单个磨辊摩擦力为:
180813.33
表1辊磨机技术数
n×R3X0.936
64.392kN
项目」意」数量电机功率磨盘转速单辊压力
3传动装置有限元分析
参数1872
710
37.5
588
3.1传动装置模型的建立
2轴磨机施力系统计算
根据T作参数设计了辊磨机传动装置结构,建立
主要零件的几何模型,传动装置主要由辊芯、压块、磨
辊磨机施力系统主要是传动装置,采用杠杄原辊轴、轴承、胀套、摇臂轴、衬板、辊套、动臂和摇臂等零
理',液压缸在动臂尾部施加拉力,使磨辊压紧磨盘。件组成(如图2所示)。对实际结构进行简化,轴承和胀
磨盘对磨辊的反作用力对摇臂轴中心线产生力矩,以套均用实体代替,去掉连接螺栓孔及部分小圆角部分
平衡液压缸和传动装置重力对摇臂轴产生的力矩,使
得到传动装置三维几何模型(如图3)
传动装置处于平衡状态。
3.2网格划分
2.1液压缸的工作並力计算
将Pro/E建好的装配图导人到 ANSYS,对体模
现根据提供的相关参数计算液压缸的工作拉力。型进行零件布尔操作,合并零件间重合面,赋予材料属
已知单个磨辊对磨盘的压力为588kN,根据杠杆力矩性和单元属性,对切割好实体分网格,并检查网格质
平衡原理,计算液压i【工作拉力为
量,达到 ANSYS质量要求。摇臂轴与支
锟芯
撑轴承之间轴承可以有相对转动,辊套
锟套
摇臂
压紧衬板,此两处连接采用接触单元4
传动装置
辊压力
连接,其他零件通过合并重合节点来刚
性连接(如如图4)。
衬板
3.3参数选取与建立边界条件
转动中心「3.3.1参数的选取
N席盘((动臂
传动装置的零件,按照它们材料参
磨盘
数选取。考虑到实际村板上铺了一层石
液压缸作用力
▲图1辊磨机工作示意图
▲图2辊磨机単辊施力系统
料,将衬板的弹性
模量降低,轴承与
摇臂轴的摩擦因数
选
衬板
与辊套的摩擦因数
2=0.1,将摩擦力
传递到辊套。
3.3.2添加约東
(见图.
1)力约東。液