大型回转窑筒体装置有限元分析研究.pdf

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1、中图分类号：TQl72,．6文献标识码：B文章编号：looT-oaag(20lO)02--4a-07大型回转窑简体装置有限元分析研究王琳，王炳龙，陆大刚，梁军(洛阳矿山机械工程设计研究院有限责任公司，河南洛阳471039)摘要：应用ANSYS软件分析大型回转窑筒体应力分布状况。重点以中5．6mx87m日产8000t熟料回转窑为例，进行了筒体各段节的应力分析，在此基础上提出了大型回转窑各筒体段节的优化设计方案，另外通过对中5．6mx87m日产5000t熟料的成熟回转窑的分析及比较，提出了简化筒体设计的理论依据。关键词：回转窑；筒体；有限

2、元；应力分布FiniteElementAnalysisoflargescalerotarykilnshellWangLin，WangBinglong，LuDagang，UangJu(LuoyangMiningMachineryEngineeringDesignInstilute(LMMEI)I)CompanyLtd．)Abstract：ThestressdistributionofLargescalerotarykilnshellwasanalysedbyANSYS．Takea①5．6mx87mrotarykiln(theclinke

3、routputis8000tperday)asexample，analysedthestressdistribution．，baseonwhichputforwaMtheoptimizingdesignschemeforeachsegmentofrotarykilnshell．Andcomparedwiththe05．6mx87mmaturerotarykiln(whichchnkeroutputis5000tperday)，broughtforwardthetheorybasisforsimplifyingtheshelldesig

4、n．Keywords：rotarykiln；barrel；finiteelement；stressdistribution0前言回转窑简体结构属薄壁圆筒，多数回转窑简体采用三档及三档以上支承，受力状态属静不定问题，且计算过程相应复杂。本文对①4m直径以上的国内外大型回转窑简体进行数据收集，根据回转窑筒体的设计和理论计算，分析其受力状况。在此基础上应用有限元软件(ANSYS)着重对三档大型回转窑筒体进行应力分析研究，确定大型回转窑简体的结构和参数并进行分析，从而达到优化回转窑简体的设计和合理选用材料的目的。1回转窑简体钢板厚度和材料的分

5、析对比回转窑多为三档及三档以上支承。本文只分析三档支承回转窑，筒体简图见图1。筒体由支承段、过渡段、中间段、悬伸段组成，整个筒体又分为烧成带、过渡带和冷却带，内部有220～260mm的砖衬。因各部分的温度和受力有差异，且作用不同，所以各部位钢板材料和厚度也不同。筒体的截面刚度(表现为挠度值)和筒体的强度(表现为raises应力值)，是由筒体的厚度、钢板材料、机械幽能以及结构形式来决定。随着回转窑不断向大型化发展，筒体的钢板材料已由Q235一A，提高到采用碳素板材Q235一-13、Q235一C，以及低合金压力容器钢板Q245R(GB71

6、3—2008)。国内筒体的钢板材料：①4m直径的筒体钢板材料采用Q235一C，①4．5m～①5m直径的筒体钢板材料采用Q245R或Q235一c，①5m～西6m直径的筒体钢板材料大部分采用Q245R或高温段采用Q245R、其他段采用Q235一C。国外简体的钢板材料：①5m～05．6m直径的筒体，其高温段和轮带筒节处钢板材料采用Matl220(对应于国内的一1T——过渡段支承段过渡段中间段过渡段支承段过渡段中间段过渡段支承段讨溏段篡伸段j}伸段一48一图1回转窑筒体筒图永淀工程型燮16Mn3)，其他段钢板材料采用Mat1100(对应于国内

7、的Q235一c)。06m直径的筒体钢板材料采用Mat1220。为了优化筒体的设计，运用常规的经验公式，对国内外大型回转窑筒体进行比较和分析。对不同规格回转窑，国内确定筒体钢板厚度采用的一般经验公式见表1；相近规格回转窑，国内外公司采用的筒体厚度和材料对比见表2。表l确定不同规格回转窑的简体钢板厚度的经验公式筒体直径筒体厚度与筒体厚度Dim直径t：brD取／tl幻／mm表2相近规格回转窑国内外公司采用的筒体钢板厚度和材料对比2回转窑筒体受力状况分析回转窑筒体受力，必须分析回转窑在工作状态时载荷及受力来源。回转窑简体上的载荷包括：筒体的自

8、重、轮带重量、大齿圈装置重量、衬砖的重量、窑皮的重量、物料的重量等，其分布见图2。图2回转窑集中载荷分布图各支承段节托轮给予的支承反力(其分布见图3)，在运转过程中又有物料的均匀度和筒体自身变形以≯支承力≮支承力图3托轮