大型回转窑支承滚圈的有限元动力特性分析

滚圈是回转窑最重要的支承部件,运转中弯曲应力造成的疲劳开裂是其主要失效形式。回转窑运行中由于自身因素及外界的冲击突变载荷导致运行轴线动态变化而给滚圈带来动应力,从而加速其疲劳破坏。文章分析了滚圈动载荷分布情况,采用有限元法对支承滚圈进行模态分析,得到支承滚圈的模态特性及其动态危险部位;进行突变阶跃载荷下的瞬态动力响应分析,得到位移应力响应规律,并分析动应力对部件疲劳强度的影响。所做结论是回转窑结构静力分析的补充和发展,为设备的动态健康维护和结构强度分析奠定了基础。     

大型多支承回转窑筒体系统的动力响应分析

回转窑运行中筒体、滚圈、托轮及轴承系统耦合成复杂的多支承动力学系统,运行轴线动态变化和冲击突变载荷将给设备带来复杂振动,从而加速疲劳破坏,增加设备故障率.文中采用传递矩阵法,首先建立回转窑筒体系统的动力学模型,再推导各类激励作用下筒体系统振动的传递矩阵修正响应列阵,最后建立系统的动力响应方程,从而找到计算动载荷和轴线检测动态误差的基本方程.     

大型多支承回转窑简体系统的动力响应分析

回转窑运行中简体、滚圈、托轮及轴承系统耦合成复杂的多支承动力学系统，运行轴线动态变化和冲击突变载荷将给设备带来复杂振动，从而加速疲劳破坏，增加设备故障率。文中采用传递矩阵法，首先建立回转窑筒体系统的动力学模型，再推导各类激励作用下筒体系统振动的传递矩阵修正响应列阵，最后建立系统的动力响应方程，从而找到计算动载荷和轴线检测动态误差的基本方程。     

大型超静定回转窑支承系统等载荷调窑优化研究

通过对回转窑支承载荷分配进行分析，建立支承载荷求解的力学模型和线性方程组，导出支承载荷分配与支承偏差的关系式；以轴线调整量为优化变量，各档托轮的最大支承力最小为目标函数建立优化模型；结合现场实例进行支承系统等载荷优化调整研究，得出有益的结论。为回转窑的维护与调整提供理论依据，对现场生产有重要的指导意义。     

基于轴线检测定量分析大型多支承回转窑支承力

回转窑是冶金、水泥、耐火材料生产中的关键设备，是一种重载、大扭矩、多支点、静不定运行系统。生产中为对它进行合理维护与检修，需要准确掌握它运行时支承载荷的分配。针对回转窑载荷分布和刚度变化的特点，建立静不定梁求解的通用模型和矩阵，分别求得回转窑垂直和水平方向上的支承合力，导出插轮支承力计算的线性公式，通过检测轴线偏差可方便，准确地分析托轮支承力，并给出分析和应用实例。     

回转窑轴线的影响及动态测量

本文通过对回转窑轴线与窑内衬、托轮寿命关系的分析,说明窑轴线的校准是保证回转窑长期运转的关键环节。窑轴线动态测量技术是最佳测量方法,它直接测出滚圈的位置参数,由计算机计算出运转中窑轴线相对准直轴线的偏差,避免了人为测量计算误差,值得推广应用。     

回转窑轴线的影响及动态测量

本文通过对回转窑轴线与窑内衬，托轮寿命关系分析，说明窑轴线的校准是保证回转长期运转的关键环节，窑轴线动态测量技术是最佳测量方法，它直接测出滚圈的位置参数，由计算机计算出运转中窑轴线相对准直轴线的偏差，避免了人为测量计算误差，值得推广应用。     

基于有限元分析的大型回转窑等载同轴优化

回转窑是对固体物料进行机械、物理或化学处理的超大型筒体设备,在建材、冶金、化工等行业广泛使用。回转窑运行时工况复杂,在运行过程中筒体轴线会偏离理论轴线,导致各部件受力不均,各运动部件磨损加剧、寿命缩短,进而引发一系列问题。首先对某大型回转窑模型进行有限元分析,然后在回转窑满足各部件受力均衡及筒体轴线直线度要求的前提下,以各档位之间的间距、滚圈变形的初始值、调窑量和支承角为设计变量,对回转窑进行等载同轴优化,最后通过计算结果数据建立二次多项式响应面模型,得出设计变量中各因子对结果的影响程度的大小,同时也得到了托轮在垂直和水平方向受力响应面模型的数学表达式。     

大型回转窑支承系统的力学行为分析

对操作工况下大型回转窑支承系统的力学行为规律进行理论分析和接触非线性有限元仿真.根据轮带结构和运行特点,解析导出轮带内壁受简体的压力分布公式,修正了长期以来前人轮带压力公式的不妥之处.基于Ansys及其APDL( Ansys parametric design language)编程,实现对支承系统的多体接触模型在分布压力、摩擦转矩和预紧配合作用下的复杂加载及其边界非线性有限元模拟,获得回转窑支承系统的变形与应力分布规律.结果表明,轮带与托轮之间是循环挤压过程;每回转一周,轮带内外表面的等效应力经历五次脉冲循环,在与托轮接触处的峰值应力达最大.托轮外表面也存在较高接触应力.循环应力集中是使轮带与托轮发生表面疲劳失效的根本原因.过盈配合与支承载荷的双重作用,导致轮孔在与轮轴的配合端面成为托轮强度的最薄弱部位,可解释轮孔开裂或喇叭口失效现象.摩擦转矩使载荷偏置,导致支承系统应力分布非对称,故左右对称模型只适用于停工状态,对操作工况是不准确的.这些认识对回转窑支承系统的设计、检修和窑线调整具有参考价值.     

回转窑运行状态分析与监测研究成果处于国际领先水平

回转窑是冶金、化工、建材等行业生产流程中的核心设备,一次停窑事故将引起整个生产流程的中断,造成重大生产损失,保证其安全高效的运行是企业提高经济效益的关键。回转窑属于重载、超静定系统,运行中由于轴线变化,可导致载荷分配严重不均,从而引发轴瓦发热、烧瓦、托轮断轴、滚圈开裂等多种机械故障及安全事故。     

回转窑简体轴线测量方法与系统

回转窑轴线的测量对于合理调整工艺操作规程及托轮摆放位置，避免托轮轴瓦发烧，改善筒体的受力状况，保护筒体等，具有重要的实际意义。论述了大型回转窑运行轴线动态测量的原理和方法，包括轮带和托轮直径的在线测量、轮带与筒体间隙的测量、筒体运行轴线水平直线度和垂直直线度的动态测量。设计研制了一种新型大型回转窑运行轴线动态测量系统，该系统具有结构简单、安装使用方便、测量精度高等特点。实际测量应用表明：所述的方法及仪器具有较高的测量精度和可靠性。     

φ4.4×100m回转窑简体强度的分析与计算

通过对回转窑工作过程中所受载荷情况进行分析、对回转窑简体各支撑档支反力以及筒体危险截面的弯曲应力的分析计算,验证了回转窑筒体强度是否满足设计要求,并为支撑装置的设计以及土建基础的设计提供准确的载荷数据.     

回转窑液压挡轮的应力强度与疲劳断裂分析

运用有限元技术对一台大型沥青焦回转窑设备中发生断裂事故的液压挡轮部件进行强度失效分析及疲劳寿命估算.通过断口形貌分析和金相实验,得出失效机理为疲劳断裂的定性结论.利用Ansys软件建立挡轮的有限元模型,计算出应力和变形等一系列结果.在确定交变应力幅值及裂纹尖端应力强度因子的基础上,利用Paris公式预算含缺陷挡轮的疲劳寿命.在选材及造型设计上对挡轮提出改进方案,将韧性较差的铸钢材料替换为韧性较好的锻钢材料,并优化挡轮轮辐减重孔直径,提高挡轮的疲劳寿命,从而在强度及韧性上均达到最优.设计长期交变应力状态下的工件必须兼顾材料的强度、韧性及其造型优化,这一结论对各类动态承载机械零部件的设计均具有参考价值.     

基于BP神经网络和有限元分析的深穴圆柱滚子的优化设计

针对直素线圆柱滚子轴承在工作中滚子端部出现应力集中,降低轴承接触疲劳寿命的问题,采用了深穴圆柱滚子。结构合理的深穴圆柱滚子轴承可以有效改善普通直素线滚子轴承受载后滚子两端的边缘应力集中现象。采用ABAQUS有限元分析软件对深穴圆柱滚子轴承进行了三维接触有限元分析,应用BP神经网络对滚子深穴结构进行了优化,优化后滚子两端部位的边缘应力集中明显减小,轴承的接触疲劳寿命和承载能力得到提高。     

圆柱滚子轴承轴线倾斜时的载荷分析

给出了轴承安装不同心或转轴轴线弯曲导致轴承内外套圈相对倾斜或轴承轴线相对倾斜时沿滚子长度方向的载荷分布的计算模型,编制了计算程序并进行了实例计算。     

Mechanical behavior and sealing performance of metal sealing system in roller cone bits

Metal sealing system is used frequently in the dynamic rotary seal of downhole tools of petroleum, natural gas and mining. Mechanical behavior and sealing performance of the metal sealing system in roller cone bit were analyzed in this paper. Influences of pressure difference, compression ratio, fluid pressure, angle and thermal load on the metal sealing system’s mechanical behavior and seal performance were studied. The results show that the effect of pressure difference should be considered under fluid pressure. The von Mises stress concentrates on the inside of O-rings under the influence of compression ratio. The low-stress area appears on the inside of O-rings under the effect of fluid pressure. The high-stress concentration area of metal sealing surface appears on the surface of metal rings under different angles. Sealing performance, compression ratio, fluid pressure and angle have the same change trend. Thermal load is not a single impact on the stress distribution and deformation, but together with fluid pressure affects the sealing performance. The dynamic O-ring more easily fails than the static O-ring. Those results can provide a new direction for the structural optimization of metal sealing system in roller cone bits.

     

铁路提速客车轴承滚子母线非对称修形研究

通过对铁路提速客车轴接触应力有限元计算分析说明，当客车轴承有轴向偏载荷时，轴承滚子对称修形无法克服偏栽效应，必须根据偏栽时滚子与内外圈接触应力或位移的偏移规律对滚子母线进行非对称修形，才能使轴承有可靠的使用寿命。