轉(zhuǎn)爐疲勞載荷譜的研究及其參數(shù)確定本科畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-08-19 16:45 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 為十年，鋼結(jié)構(gòu)為二十年，總頻次為相應(yīng)期間的主波數(shù)量，即 f(x)：對于轉(zhuǎn)爐及傾動設(shè)備的整個壽命期間而言，工作在多個爐役之中，對于某座轉(zhuǎn)爐來講，其各爐 役的情況應(yīng)該是差不多的，沒有本質(zhì)上的差別，因此可以用其一個爐役的分布情況代表整個轉(zhuǎn)爐及傾動設(shè)備的壽命期間內(nèi)的分布情況。在轉(zhuǎn)爐的一個爐役中，由于爐襯的燒損，重心不斷下移，其傾動力矩是逐步加大的，從 Mmin 加大到 Mmax，其中 Mmax 便是我們通常說的轉(zhuǎn)爐傾動力矩 M，近似地將傾動力矩在爐役內(nèi)當(dāng)作均勻變化來考慮，因此從 Mmin 到Mmax可以認(rèn)為作用次數(shù)也是均勻變化的，見圖 4，其中 f(x)＝ A為分布函數(shù)，根據(jù)分布函數(shù)在 Mmin 到 Mmax 的積分為 1的要求，令圖中帶陰影部分的面積為 1，即： ??? ni NiN 1 9 根據(jù)科學(xué)家們的試驗結(jié)果，應(yīng)力幅同壽命間為一根高次曲線，見圖 5，通常寫成 ?m*N=C，其中， C 為常數(shù)， ?為應(yīng)力幅， N 為在 ?作用下的疲勞壽命， m為 ?－ N曲線的反斜率。對于某具體的零部件， C為一恒定值。目前還沒有完整的可供使用的轉(zhuǎn)爐及傾動設(shè)備的 ?－ N 曲線，有些零部件只能采用類推法處理。 由于傾動力矩同應(yīng)力有一定的函數(shù)關(guān)系，如三點球鉸支承螺栓的應(yīng)力、扭力桿的應(yīng)力、傾動減速器的齒輪彎曲強度與傾動力矩成正比，傾動減速器的齒輪接觸強度與傾動力矩的平方根成正比，故上式中的應(yīng)力幅改成傾動力矩（更科學(xué)應(yīng)稱為傾動力矩幅，不過 這樣稱就很饒口）仍然滿足，即 Mm*N=C。 根據(jù)前面的分析，轉(zhuǎn)爐的主波分布應(yīng)符合均勻的線性分布，其直? ?maxmin 1MM AdMm inm a x 1)( MMAxf ?＝＝ 10 方圖見圖 6，如果我們在轉(zhuǎn)爐的一個典型爐役內(nèi)進行測試，然后對數(shù)據(jù)進行雨流計數(shù)和統(tǒng)計分析，應(yīng)該得到大致一樣的轉(zhuǎn)爐載荷譜。 5．當(dāng)量載荷 Md 轉(zhuǎn)爐在一個爐役內(nèi)，其傾動力矩是逐步變化的，但我們在實際的強度計算中總以 Mmax 為計算載荷，這樣計算的結(jié)果是設(shè)備過于安全，為了能更好的反映轉(zhuǎn)爐的實際工作情況，使設(shè)備在技術(shù)同經(jīng)濟之間有一個較好的平衡點，有必要找出一個與實際載荷譜損傷一致的當(dāng)量載荷 Md，然后用當(dāng)量 載荷 Md 進行疲勞強度計算。 由于轉(zhuǎn)爐所受載荷是變化的，因此其壽命估算還不能直接采用Mm*N=C，還須確定其累積損傷模型。目前線性累積損傷理論是討論隨機疲勞的最基本的理論。下面為其基本公式： 以上為超過門檻值的應(yīng)力幅引起的損傷之和。 式中 ni 及 Ni 是在 ?i 交變應(yīng)力循環(huán)作用下的使用次數(shù)和壽命極限， Di為 ?i 作用下的損傷度， D為各應(yīng)力水平所造成的損傷之和。 根據(jù)前面的分布函數(shù)和壽命函數(shù)，得 ni=Nf(x)dM=ANdM Ni=C/Mm 取積分得載荷譜總的損傷度 DDiNini nini ?? ?? ?? 11CA N dMMMCA N dMNiniDimm???)()1( 1m i n1m a xm a xm i nm a xm i n????????? ? ? mMMMmMMMmm MMmC ANdMMCANCA N d MMD 11 設(shè)在 N 作用 下的均勻當(dāng)量載荷為 Md，則 Md 也符合壽命函數(shù)，即 Mdm*Nd=C，其中 Nd 為在 Md下的壽命，則 Nd = C / Mdm 當(dāng)量載荷的損傷度為 Dd=N/Nd 由于原載荷譜對設(shè)備的損傷度應(yīng)與當(dāng)量載荷的損傷度一致，故令兩者的損傷度相同， D＝ Dd，則： 解此方程得 ： 令 n=Mmin/ Mmax 式中 B為折算系數(shù) ,而 Mmax為我們常說的、由工藝專業(yè)提給我們的傾動力矩 M。要得到 B，我們還必須知道 m和 n這兩個參數(shù) ,下面就一些資料大致得到 B的取值范圍。 （ 1） m 的取值范圍 筆者在大學(xué)期間曾研究過橋式起重機箱形梁的 疲勞壽命問題，收集過一些資料，偏軌箱形梁的應(yīng)力幅同壽命有如下公式： ?*N = C 另外 起重機設(shè)計手冊 第 33 頁中也有該值的取值范圍，對于金屬結(jié)構(gòu) m=3～ 6，對于齒輪等機械零件 m＝ 8～ 9。 CN M dNdNMMmC ANmmm ??? ?? )()1( 1m i n1m a x－mmmm mmmMM MMm MMAMd )1)((1 )( m i nm a x1m i n1m a x1m i n1m a x?? ?????????m a xm a x11m a x **)1)(1( 1)1)(1( )1 MBMmn nmn nMMd mmm mm ??? ???? ????（ 12 轉(zhuǎn)爐托圈也是受偏心載荷作用的金屬結(jié)構(gòu)，粗略推論，它們有大致相同的規(guī)律，故初選托圈 m=3～ 6。 另齒輪傳動的 m 系數(shù)在化學(xué)工業(yè)出版社的 機械設(shè)計手冊 第三卷的第 88 頁（接觸強度的 m參數(shù)）和第 96 頁（彎曲強度的 m參數(shù)）中也有，現(xiàn)摘錄部分： 材料 參數(shù) m 彎曲強度 接觸強度 結(jié)構(gòu)鋼和調(diào)質(zhì)鋼 滲碳淬火鋼和表面硬化鋼 （ 2） n 的取值
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