异常工况下的转炉倾动装置齿轮强度有限元分析.pdf

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1、第8期机械设计与制造2014年8月MachineryDesign&Manufacture71异常工况下的转炉倾动装置齿轮强度有限元分析任学平，孙百袢，杨松涛(内蒙古科技大学机械工程学院，内蒙古包头014010)摘要：全悬挂式转炉倾动装置是目前最常用的转炉驱动装置。某钢厂倾动装置工作时，时有发生异常啮合。为掌握异常啮合对传动强度的影响，在理论分析的基础上先利用ANSYS对两齿轮进行了正常啮合下的静力学分析，得到了静止接触状态下的应力分布状况和最大等效应力；再结合ANSYS／IS—DYNA软件进行了碰撞分析，利用LS—POST软件后处理，得出了冲击载荷

2、作用下最大等效应力值。通过对静态和异常啮合动态分析的结果进行对比可见，异常啮合造成应力增大。因此在现场工作中要避免倾动装置的异常啮合。关键词：倾动装置；静力学；碰撞；冲击载荷中图分类号：TH16；TF341．1文献标识码：A文章编号：1001—3997(2014)08—0071—04FiniteElementAnalysisofGearforConverter’STiltingMechanismUndertheUnusualServiceConditionRENXue-ping，SUNBai-yi，YANGSong-tao(MechanicalEn

3、gineeringSchool，InnerMongoliaUniversityofScience&Technology，InnerMongoliaBaotou014010，China)Abstract：Fullsuspensionisthemostwi~Zyusedtypeofconverter'stiltingmechanismWhenthetiltingmechanismworks，itoftenoccurstheabnormalmeshingTomastertheinfuenceofabnormalmeshing，￡￡usedANSYStoa

4、nalyzetwogearsofthestatics，gettingthestressdistributionandmaximumequivalentstress．Thenitpe．DrId帆impactedanalysiswithANSY~_．S—DYNA．ThroughtheIs-prespost，itgetsthemaximumequivalentstressundertheactionoflashload．Comparedwiththestaticresultitknowsthattheabnormalmeshingenlargesthes

5、tress．Soitmustavoidthephenomenonofabnormalmeshing．KeyWords：TiltingMechanism；Statics；Impact；LashLoad1引言际工况下产生的接触和碰撞对轮齿强度的影响。齿轮系统动力学方程如式所示：转炉倾动装置是由四台一次减速机同步驱动中间大齿轮动作。大齿轮中间连带耳轴、托圈进而驱动转炉产生旋转运动，其示m~+cx+k(t)[D+(t)]=(1)意图，如图1所示。作为倾动装置主要传动部件的一、二次减速式中：r"一质量矩阵；c一阻尼矩阵；(￡)一时变刚度矩阵；一动态位移向量；

6、D。—静态位移向量；(t)—误差向景；—静态机，其齿轮啮合示意图，如图2所示。图中制动器采用常闭方式，即正常生产情况下转炉旋转到某一角度进行加入废钢、铁水或测载荷。化简式(1)可以得到式(2)：温取样等操作时，图2中制动器失电将齿轮轴1抱死，电机不进行驱动，此时一次减速机末端小齿轮与二次减速器大齿轮之间承+c+kx：Ak(t)(t)+￡)(2)受静载荷。当转炉要产生旋转动作时，电机启动并提供一定的倾式中：△(‘)一时变刚度激励矩阵；动力矩，随后制动器得电，抱闸松开，四台一次减速机驱动大齿轮￡)一啮合冲击激励力，此二者均可通过有限元方法求得。完成旋转

7、动作。2建立有限元模型而实际生产中，某钢厂曾发生过转炉倾动装置异步驱动。即2．1利用solidworks中的GearTrax插件进行建模在启动时，一台制动器滞后于另外三台制动器动作，此时三台一对于倾动机构，国内相关研究人员也对其进行了动力学微次减速机同步驱动大齿轮旋转，大齿轮在这种倾动力矩下碰撞不分方程的计算，最终选取倾动装置四分之一并在有限元分析及同步的一次减速机末端小齿轮。对于齿轮的异常啮合情况，国内其系统动力学分析中都将倾动机构最终转化为一台一次减速机相关科研工作者只是停留在轮齿所用材料上[11，而没有从实际轮和二次减速机大齿轮进行研究四。由

8、于异常啮合发生的情况只是齿所受应力角度出发。因而决定在理论分析的基础上，利用在一台减速器滞后动作时，并且四台一次减速机呈对