基于FEA分析的大型回转窑等寿命优化.pdf

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1、·52·重型机械2013NO．3·设计计算·基于FEA分析的大型回转窑等寿命优化李志刚，贾慧芳，张文亮，王健(华东交通大学载运工具与装备教育部重点实验室，江西南昌330013)摘要：回转窑是对固体物料进行机械、物理或化学处理的超大型简体设备，在建材、冶金、化工等行业广泛使用。通常情况下，回转窑各主体部件的寿命是不同的，一旦某个部件达到了寿命极限，将出现故障性停窑，造成重大的生产损失。本文首先对某大型回转窑整体模型进行有限元分析，在此基础上，以滚圈、托轮、托轮轴的剩余寿命相等作为目标函数，对各档滚圈与托轮的支

2、承角进行优化。将回转窑各部件剩余寿命的计算程序集成到Isight优化软件中，寻找各档支承角的最优解，保证各部件剩余寿命相等。最后对优化前后模型进行对比，优化结果达到等寿命优化的目的。关键词：回转窑；等寿命优化；支承角；剩余寿命中图分类号：TH122文献标识码：A文章编号：1001—196X(2013)03—0052～06EquallifeoptimizationoflargerotarykilnbasedonfiniteelementanalysisLIZhi—gang，JIAHui—fang，ZHANGW

3、en—liang，WANGJian(KeyLaboratoryofMinistryofEducationforConveyanceandEquipment，EastChinaJiaotongUniversity，Nanchang330013，China)Abstract：Thefiniteelementanalysisforthemodelofalarge—scalerotarykilnisconducted．Basedonthefi—niteelementanalysis，theequalremainin

4、glifeofrollingring，ridingwheelandridingwheelaxleistakenastheobjectivefunctiontooptimizethesupposinganglesofeachringandridingwhee1．ThecalculationprogramofeachpartgremaininglifeisintegratedintotheoptimizationsoftwareIsight．Theoptimalsolutionofeachsup—porting

5、angleissearchedtoguaranteethattheremaininglifeofeachmaincomponentissame．Themodelsbe—foreandaftertheoptimizationarecompared．Theoptimizationgoalofequallifewasachieved．Keywords：rotarykiln：equallifeoptimization；supportingangle；remaininglife几个部件组成。U日U吾回转窑是对散状或浆

6、状物料进行加热处理的热工设备，该设备是一种重载、超长、多支点、超静定机械运行系统¨，广泛用于水泥、冶金、建材、化工等方面。回转窑几何模型如图1所图1回转窑的几何模型Fig．1Geometrymodelofrotarykiln示。该设备主要由滚圈、筒体、托轮、托轮轴等——在生产过程中，回转窑的运行轴线会偏离理竺基金昱项目：2—012-12、翌叫、论轴线，容易出现以下故障：筒体产生疲劳裂：江西省教育厅科学技术研究项目(GJJ13345)⋯～⋯⋯⋯一⋯一。一。。一_-。‘。作者简介：李志刚(1971一)，男，华东

7、交通大学载运工具与装纹，严重时会产生塑性变形，甚至断裂；筒备教育部重点实验室，副教授，博士。研究方向：体内衬的耐火砖脱落导致红窑；传动系统和机器人及其焊接自动化。支承装置存在附加载荷和冲击载荷，容易出现轴2013NO．3重型机械·53·瓦发烧现象，甚至发生托轮轴断裂。这一系2建立各部件疲劳寿命模型列问题是由于回转窑在各档位上载荷分配不均，简体的轴线不平直而引发的。在回转窑的日常维根据Miner疲劳损伤累计法则，回转窑设备护中，通常情况下是对回转窑的调整来实现的。各部件经过Ⅳ次循环后的疲劳损伤量D的计算通过对

8、回转窑托轮与滚圈支承角的合理调整可以公式为：1)使回转窑设备处于更好的工作状态，以此实现设N‘ord≤or—l备的运行健康维护。r、ⅣIJ支承角经过调整后，回转窑系统不可能将载N／Iord＼JO"d>or荷分配调整到完全均匀，同时各部件在不同位置的疲劳强度不同，受到的疲劳损伤不一致，剩余式中，or一为各部件材料的疲劳极限；Ⅳn为对应疲劳寿命也不一样。研究发现，所有关键部疲劳极限下的循环次数；为应力作用下的件寿命相