【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 200~280mm。中心距 3004O0mm。墊板塊數(shù)根據(jù)寬度和中心距而定，覆蓋整個(gè)圓周的60—70%。墊板兩側(cè)焊有擋板或擋圈限制滾圈與筒體之間的軸向竄動(dòng)，冷態(tài)時(shí)滾圈內(nèi)徑與墊板外徑間留有間隙。預(yù)留間隙選擇要合理，間隙過(guò)小，升溫時(shí)筒體熱膨脹快于滾圈，將引起筒體“縮頸”現(xiàn)象，產(chǎn)生很大熱應(yīng)力。 支撐裝置——托輪支承裝置的組數(shù)稱(chēng)為檔數(shù)一般 2—9檔，每檔支承由一對(duì)托輪托輪軸滑動(dòng)軸承和底座組成。托輪分別與垂直方向成 30度夾角安裝。托輪既保證筒體轉(zhuǎn)動(dòng)，又承受巨大的載荷。如在其中有一檔或幾檔的支承裝置上裝有擋輪，稱(chēng)為帶擋輪支承系統(tǒng)。擋輪的作用是限制或控制窯回轉(zhuǎn)部分的軸向運(yùn)動(dòng)，擋輪分普通擋輪和液壓擋輪。只帶普通擋輪的回轉(zhuǎn)窯要靠調(diào)整托輪位置和角度來(lái)調(diào)控窯體軸向運(yùn)動(dòng)，準(zhǔn)確控制較困難。帶液壓擋輪的回轉(zhuǎn)窯則采用壓力油來(lái)調(diào)控，控制容易。我國(guó)由于液壓元件制造技術(shù)較落后，目前回轉(zhuǎn)窯基本上都是使用普通擋輪。 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 15 頁(yè) 24 支撐裝置 其他裝置 傳動(dòng)裝置由電機(jī)減速器大齒圈等組成大齒圈固結(jié)在筒體。另外還有換熱裝置、窯頭罩等。 回轉(zhuǎn)窯數(shù)據(jù)的收集和整理本論文以淮海水泥廠的生產(chǎn)回轉(zhuǎn)窯 為例，進(jìn)行受力分析。1）筒體不同截面的窯壁的厚度，如表 1。2）回轉(zhuǎn)窯的四個(gè)支撐所在的分配位置，表 2。表1截面 mm 厚度 mm 截面 mm 厚度 mm05480 60 3708052730 3254807880 90 5273054730 6078809880 60 5473057130 90988015080 45 5713059130 601508025480 38 5913077230 322548027480 70 7723083630 602748029880 100 8363086030 902988031880 70 8603088030 603188037080 38 8803097055 30表2支撐 位置 mm窯頭—Ⅰ 6680Ⅰ—Ⅱ 28680Ⅱ—Ⅲ 55930Ⅲ—Ⅳ 848303）輪帶的截面圖 ⅠⅡⅢⅣ檔 輪帶的內(nèi)徑、外徑，寬度一檔輪帶幾何尺寸，內(nèi)徑=～.72mm ,外徑=；寬度=1000mm一檔輪帶幾何尺寸，內(nèi)徑=～.72mm ,外徑=；寬度=1000mm一檔輪帶幾何尺寸，內(nèi)徑=～.72mm ,外徑=；寬度=1000mm一檔輪帶幾何尺寸，內(nèi)徑=～.72mm ,外徑=；寬度=1000mm幾何圖形如下： 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 16 頁(yè)圖 25 各檔輪帶的橫截面圖4）回轉(zhuǎn)窯的載 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 17 頁(yè)表 3 集中力和分布載荷項(xiàng)目 分布載荷 單位長(zhǎng)度筒體自重耐火磚 窯皮 物料集中力 窯頭 窯尾 齒圈 筒體自重的求解公式如下: ??2 *()GgRrRr???????表 4 輪帶和墊鐵對(duì)筒體的載荷影響項(xiàng)目位置墊鐵 比重（N/m）輪帶重（T） 總比重（輪帶+墊鐵）（N/m）一檔 34982 79 二檔 31319 三檔 34982 81 四檔 34463 81 表 5 窯皮和耐火磚對(duì)筒體的載荷影響窯皮 比重（N/m） 耐火磚 比重（N/m） 105938 045m 126812 4570m 11642445窯尾 0 96824筒體、輪帶的材料屬性簡(jiǎn)化為：材料的彈性模量 EA= 泊松比= 密度=7800kg/m 35） 回轉(zhuǎn)窯的溫度 回轉(zhuǎn)窯筒體內(nèi)的工作帶，根據(jù)不同溫度從窯頭至窯尾沿筒體軸向分成冷卻帶、燒成帶、分解帶、預(yù)熱帶和干燥帶。雖然在各帶物料和反應(yīng)冷氣的溫度變化較大，燒成帶的焙燒溫度高達(dá) 1250176。C左右，筒體由于窯襯的保護(hù)和鋼材良好的導(dǎo)熱性，溫度變化不大。一般窯尾 20米和窯頭 10米范圍內(nèi)，溫度在 150176。C左右波動(dòng)，其余溫度在 300176。C左右波動(dòng)。將筒體按溫度分成 5段，0～5 米范圍內(nèi)，溫度為150176。C；5～10 米范圍內(nèi)，溫度為 225176。C；10～80 米范圍內(nèi)，溫度為 300176。 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 18 頁(yè)C；80～90 米范圍內(nèi)，溫度為 225176。C；90～ 米范圍內(nèi)，溫度為 150176。C。材料的彈性膜量 E與溫度有關(guān)，其關(guān)系式為： E=E0e(TT0)E0式子中 T0表示常溫，一般為 25176。C；E0 為常溫下材料的彈性模量，對(duì) Q235鋼有 E0=210Gpa；e 表示溫度每升高一度時(shí)，材料彈性模量的相對(duì)變化量。將數(shù)據(jù)帶入可以得到筒體不同溫度段的彈性模量。表 6 回轉(zhuǎn)窯各帶的溫度與彈性模量冷卻帶 燒成帶 分解帶 預(yù)熱帶 干燥帶150176。C 225176。C 300176。C 225176。C 150176。C 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 19 頁(yè)3 回轉(zhuǎn)窯的有限元分析 整體建模，求各檔的支撐反力 圖 31 回轉(zhuǎn)窯的支撐系統(tǒng)圖 回轉(zhuǎn)窯是一種重載多支點(diǎn)變剛度的高次超靜定運(yùn)行系統(tǒng)載荷分布和剛度變化復(fù)雜，筒體長(zhǎng)度較長(zhǎng)；同時(shí)由于回轉(zhuǎn)窯運(yùn)行軸線(xiàn)的變化，存在支座位移，用傳統(tǒng)的求解方法準(zhǔn)確求解已不可能。 回轉(zhuǎn)窯筒體是直徑大長(zhǎng)度長(zhǎng)的薄壁圓筒忽略筒體截面變形的影響，可將其看作是具有圓環(huán)截面的連續(xù)梁。由于筒體是活套在滾圈里，在垂直面和水平面內(nèi)，對(duì)筒體而言，各支承相當(dāng)于簡(jiǎn)支支承；窯頭、窯尾正常情況下對(duì)筒體只作用由于相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)而引起的摩擦力矩，無(wú)支承力和彎矩，可將窯頭、窯尾視為懸臂端。當(dāng)窯頭、窯尾筒體撓度變形較大時(shí)，將產(chǎn)生支承力，此時(shí)相當(dāng)于已知端支座位移和端支座轉(zhuǎn)角的簡(jiǎn)支端，端支座位移和端支座轉(zhuǎn)角為窯頭、窯尾所允許的位移偏差極限和轉(zhuǎn)角極限。 求托輪受力時(shí)，可將回轉(zhuǎn)窯筒體作為研究對(duì)象，把由 4檔托輪支承的回轉(zhuǎn)窯 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 20 頁(yè)筒體視為二次超靜定梁。根據(jù)材料力學(xué)理論，多次超靜定梁的求解方法，通?？捎萌龔澗亓悍ê土Ψ??？紤]到編制計(jì)算機(jī)程序需要，本文采用力法求解二次超靜定問(wèn)題。由于力法可把變形協(xié)調(diào)條件寫(xiě)成具有統(tǒng)一形式的方程(組)，從而為計(jì)算機(jī)編程和多余支承反力的求解，提供了方便而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕忸}步驟。 為了便于計(jì)算，根據(jù)回轉(zhuǎn)窯的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，將筒體、物料、窯皮、耐火磚簡(jiǎn)化為分段均布載荷，將輪帶、大齒輪、護(hù)口鐵簡(jiǎn)化為集中載荷，且認(rèn)為筒體中心線(xiàn)為一直線(xiàn)，托輪對(duì)稱(chēng)布置。根據(jù)以上簡(jiǎn)化，畫(huà)出回轉(zhuǎn)窯受力圖，如圖 32所示。 Q40 Q30 2Q10 P3qq2P1 ⅣⅢⅠ Ⅱ DCBA圖 32回轉(zhuǎn)窯受力簡(jiǎn)圖 建立有限元模型在垂直面和水平面內(nèi)，將回轉(zhuǎn)窯筒體處理為具有圓環(huán)截面的連續(xù)梁，建立程序化求解力學(xué)模型。該模型的求解方程為線(xiàn)性方程組，模型屬于線(xiàn)性模型。 Beam188 單元是 3D 線(xiàn)性有限應(yīng)變梁，選擇 Beam188 作為筒體的簡(jiǎn)化梁。下面是 Beam188 的屬性:BEAM188 BEAM188 — 3D 線(xiàn)性有限應(yīng)變梁 MP ME ST PR PP ED元素描述BEAM188 適用于分析細(xì)長(zhǎng)的梁。 元素是基于 Timoshenko 梁理論的。 具有扭切變形效果。BEAM188 是一個(gè)二節(jié)點(diǎn)的三維線(xiàn)性梁。 BEAM188 在每個(gè)節(jié)點(diǎn)上有 6或 7個(gè)自由度， （自由度）數(shù)目的變化是由 KEYOPT(1)來(lái)控制的。當(dāng) KEYOPT(1) = 0 時(shí) (默認(rèn)), 每節(jié)點(diǎn)有 6個(gè)自由度。 分別是沿 x,y,z的位移及繞其的轉(zhuǎn)動(dòng)。 當(dāng) KEYOPT(1) = 1時(shí),會(huì)添加第七個(gè)自由度 (翹曲量) 。此元素能很好的應(yīng)用于線(xiàn)性（分析） ，大偏轉(zhuǎn)，大應(yīng)力的非線(xiàn)性（分析） 。BEAM188包含應(yīng)力剛度，在默認(rèn)情況下，在某些分析中由 NLGEOM 來(lái)打開(kāi)。 在進(jìn)行彎曲（ flexural）,側(cè)向彎曲（ lateral）, 和扭轉(zhuǎn)穩(wěn)定性（ torsional stability）分析時(shí)，應(yīng)力剛度應(yīng)該是被打開(kāi)的。 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 21 頁(yè)BEAM188 能夠采用 SECTYPE, SECDATA, SECOFFSET, SECWRITE,和 SECREAD 來(lái)定義任何截面（形狀） 。. 彈性（elasticity）,蠕變（ creep）,和塑性（ plasticity） 模型都是允許的 (不考慮次截面形狀)。圖 33 BEAM188 3D 線(xiàn)性有限應(yīng)變梁GUI操作過(guò)程：(1)環(huán)境設(shè)置。1）啟動(dòng) ANSYS：以交互模式進(jìn)入 ANSYS。在路徑下面建立子路徑C:\Documents and Settings\kinghope\桌面\example,取工作文件名為 zhifanli,進(jìn)入 ANSYS界面。2）設(shè)置標(biāo)題：執(zhí)行 Utility MenuChange Title..命令，輸入 liang,單擊ok，關(guān)閉對(duì)話(huà)框。3）定義圖形界面過(guò)濾參數(shù)[Main Menu]Preferences。選擇 structural (2)定義單元和材料 1）定義單元類(lèi)型：執(zhí)行[Main Menu]Preprocessor| Element Type |Add/Edit/Delete 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 22 頁(yè)選擇 Beam188單元，單擊 ok。 2）定義材料屬性 絕大多數(shù)單元類(lèi)型都需要材料屬性。根據(jù)應(yīng)用的不同，材料屬性可以有如下幾種：? 線(xiàn)性或者非線(xiàn)性；? 彈性（各向同性、正交異性）或非彈性；? 不隨溫度變化或者隨溫度變化； 選擇說(shuō) structurallinerelasticisotropic 設(shè)置 EA為 ,泊松比為 選擇 density，設(shè)置密度為 7800kg/m3(3)建立模型1）[Main Menu]Preprocessor | Modeling createkey pointsin active cs輸入關(guān)鍵點(diǎn)的編號(hào)和 xyz的坐標(biāo)，單擊 ok，界面中將出現(xiàn)所建立的關(guān)鍵點(diǎn)。依照上述方法，參照?qǐng)D紙，在窯壁厚度不同的地方及輪帶的中點(diǎn)出均建立kps，共 23個(gè)。2) [Main Menu]Preprocessor |Modeling createlinesstraight 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 23 頁(yè)linepick kps numbers 依次拾取 1，2，3， 、 、 、 ，22，23，建立 22條直線(xiàn)3） [Main Menu]Preprocessor|Sectionsbeammon sections 在beam tool 中的 ID中設(shè)置界面的號(hào)碼，指定 Subtype 為同心圓，設(shè)置內(nèi)徑外徑，點(diǎn)擊 apply,由于窯壁的界面有 8種類(lèi)型，所以設(shè)置八種梁截面單元。4) [Main Menu]Preprocessor |mesh mesh attributespicked lines 在出現(xiàn)的對(duì)話(huà)框中，選擇要定義的梁， ，單擊 ok，在 line attributes 對(duì)話(huà)框中，根據(jù)選擇梁?jiǎn)卧孛娴牟煌?，設(shè)置 element section 的標(biāo)號(hào)。（4）加載和求解1)Main Menu |Preprocessor |Loads |Apply |Displacement |Force/Moment選擇 on keypionts ,在相應(yīng)的位置加載集中力，如窯頭、窯尾和大齒圈處。2)Main Menu |Preprocessor |Loads |Apply | structuralpressureon beams 選擇梁?jiǎn)卧?，把窯皮、耐火磚、筒體自重及輪帶重分別加在相應(yīng)的梁?jiǎn)卧小?)約束條件一檔、二檔、四檔處約束 xy兩個(gè)方向，三檔由于有防止窯體軸向位移過(guò)大裝置，三檔處的約束為 xyz三個(gè)方向。 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 24 頁(yè) 4）[Main Menu]Preprocessor |meshmesh tool,在 mesh tool 中單擊mesh，pick all，單擊 ok,即完成了梁?jiǎn)卧淖杂删W(wǎng)格劃分。5）[Main Menu]Solutionsolvecurrent LS單擊 ok，軟件進(jìn)行求解，出現(xiàn)求解完成，可以進(jìn)入后處理階段，得到想要的結(jié)果。(5)后處理階段 進(jìn)入 main menu general postproc plot resultsdeformed shape 2022 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)