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-文庫吧資料
2025-07-15 16:45本頁面
【正文】 從測(cè)試結(jié)果來看，采用彈性聯(lián)軸器對(duì)于降低沖擊系數(shù)有很大好處。目前我們?cè)O(shè)計(jì)中， k=k1● k2，其中 k1 為考慮實(shí)際傾動(dòng)力矩與計(jì)算傾動(dòng)力矩的誤差，常取 k1＝ ， k2 為考慮傾動(dòng)機(jī)械啟動(dòng)、制動(dòng)等動(dòng)負(fù)荷系數(shù)， k2 的取值范圍為 ～ 2，一般疲勞計(jì)算 k2 取 ，靜強(qiáng)度計(jì)算 k2取 以上，以上 k k2 是從過去轉(zhuǎn)爐研究中的一些實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)得出的，由于目前轉(zhuǎn)爐不論在設(shè)備的結(jié)構(gòu)上、制造精度上、還是設(shè)計(jì)計(jì)算的精度上同過去均發(fā)生了很大的變化，如果用過去的數(shù)據(jù)套現(xiàn)在的設(shè)計(jì)肯定有不合理的地方，下面從幾個(gè)方面進(jìn)行簡(jiǎn)單的比較。綜合以上各點(diǎn)，將折算系數(shù)列于下表： 傾動(dòng)力矩的折算系數(shù) B（ n=） 材料 參數(shù) m 折算系數(shù) B 箱形梁等結(jié)構(gòu)件 3～ 6 ～ 結(jié)構(gòu)鋼和調(diào)質(zhì)鋼齒輪 ～ 9 ～ 滲碳淬火鋼和表面硬化鋼齒輪 ～ 9 ～ 盡管 m的范圍比較大，但 B的差別并不大，為了保險(xiǎn)起見，將折算系數(shù) B取為 ，則 13 Md= Mmax= M 這說明，今后在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)爐及其傾動(dòng)裝置的時(shí)候，需將工藝專業(yè)提給我們的傾動(dòng)力矩 M降低約 10％進(jìn)行后續(xù)的疲勞計(jì)算。 東北工學(xué)院八零年所編 煉鋼機(jī)械 第 85 頁摘錄了某 120 噸轉(zhuǎn)爐的新老爐傾動(dòng)力矩的比值 n=177/286=。 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。要得到 B，我們還必須知道 m和 n這兩個(gè)參數(shù) ,下面就一些資料大致得到 B的取值范圍。 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。目前線性累積損傷理論是討論隨機(jī)疲勞的最基本的理論。 5．當(dāng)量載荷 Md 轉(zhuǎn)爐在一個(gè)爐役內(nèi)，其傾動(dòng)力矩是逐步變化的，但我們?cè)趯?shí)際的強(qiáng)度計(jì)算中總以 Mmax 為計(jì)算載荷，這樣計(jì)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(shí)際工作情況，使設(shè)備在技術(shù)同經(jīng)濟(jì)之間有一個(gè)較好的平衡點(diǎn)，有必要找出一個(gè)與實(shí)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(jìn)行疲勞強(qiáng)度計(jì)算。 由于傾動(dòng)力矩同應(yīng)力有一定的函數(shù)關(guān)系，如三點(diǎn)球鉸支承螺栓的應(yīng)力、扭力桿的應(yīng)力、傾動(dòng)減速器的齒輪彎曲強(qiáng)度與傾動(dòng)力矩成正比，傾動(dòng)減速器的齒輪接觸強(qiáng)度與傾動(dòng)力矩的平方根成正比，故上式中的應(yīng)力幅改成傾動(dòng)力矩（更科學(xué)應(yīng)稱為傾動(dòng)力矩幅，不過 這樣稱就很饒口）仍然滿足，即 Mm*N=C。對(duì)于某具體的零部件， C為一恒定值。 1． 總頻次 N 總頻次為主波的累計(jì)作用次數(shù)，設(shè)計(jì)使用壽命一般取機(jī)械零件為十年，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(duì)于轉(zhuǎn)爐及傾動(dòng)設(shè)備的整個(gè)壽命期間而言，工作在多個(gè)爐役之中，對(duì)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(gè)爐役的分布情況代表整個(gè)轉(zhuǎn)爐及傾動(dòng)設(shè)備的壽命期間內(nèi)的分布情況。根據(jù)疲勞理論，只有超過一定大小的應(yīng)力幅才對(duì)疲勞壽命有影響，科學(xué)家通過試驗(yàn)得到，當(dāng)實(shí)際應(yīng)力幅（為變程的一半）小于 ～ ?1時(shí)，該應(yīng)力循環(huán)對(duì)疲勞基本上沒有影響，故將 ～ 8 ?1稱為疲勞應(yīng)力的門檻值；根據(jù)設(shè)計(jì)原則，主波產(chǎn)生的應(yīng)力幅必須控制在 ?1以內(nèi)，則根據(jù)上面的 計(jì)算，二級(jí)波產(chǎn)生的應(yīng)力幅在 ?1以內(nèi)，不會(huì)對(duì)疲勞產(chǎn)生多大的影響，可以忽略不計(jì)，重點(diǎn)工作要放在主波的研究上，使用該法往往能抓住影響疲勞損傷的主要因素，便于進(jìn)行理論分析。由于主、二級(jí)波對(duì)疲勞損傷的作用不同，因而易采用區(qū)分主二級(jí)波的雙波法分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理。由于焊接件存在較大的殘余應(yīng)力，使均值失去了意義，另外轉(zhuǎn)爐及傾動(dòng)設(shè)備在正反轉(zhuǎn)狀態(tài)下工作，主波基本上是以時(shí)間坐標(biāo)軸對(duì)稱布置，均值也幾乎為 0，故本文以變程為主進(jìn)行一維擬合。 7 由于樣本是隨機(jī)的，故通過計(jì)數(shù)法所得到的變程和均值也是隨機(jī)的，它們通常沒有一定的規(guī)律，因此必須對(duì)它們進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，按照統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法找出它們之間的統(tǒng)計(jì)規(guī)律性。根據(jù)雨流計(jì)數(shù)法，圖 1中與最大的應(yīng)力循環(huán)對(duì)應(yīng)的載荷循環(huán)為 2kM，這說明疲勞強(qiáng)度同傾動(dòng)力矩 M 和沖擊系數(shù) k緊密相連。 （ b） ?i3??i1與 ?i2??i同時(shí)滿足，取出 ?i2－ ?i1－ ?i2’。雨流計(jì)數(shù)法正確地反映了材料的力學(xué)特性，這正是其優(yōu)點(diǎn)所在。該法認(rèn)為一個(gè)大的應(yīng)力應(yīng)變循環(huán)對(duì)材料所造成的損傷不因?yàn)楸灰粋€(gè)小的循環(huán)所打斷而受影響，于是該法的計(jì)數(shù)結(jié)果就與材料的所謂“記憶”特性相一致，詳見圖 2。其中雨流計(jì)數(shù)法由于計(jì)數(shù)過程與材料的循環(huán)應(yīng)力－應(yīng)變特性相一致，有一定的力學(xué)根據(jù)，并易于在計(jì)算機(jī)上計(jì)數(shù)，現(xiàn)被公認(rèn)為最先進(jìn)的計(jì)數(shù)方法，是 編制疲勞載荷譜和進(jìn)行疲勞壽命估算的主要方法。雙參數(shù)
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