特大型矿用球磨机筒体强度分析及疲劳寿命评价

摘要

作为物料二次粉碎的关键设备，球磨机被普遍使用于化工、冶金、建材、电力等行业。筒体是球磨机的最主要工作部件，在工作过程中承受着持续变化的冲击载荷，而且筒体的工作环境非常恶劣，因此筒体的强度及疲劳寿命对球磨机的工作状况起着至关重要的作用。
　　本文以特大型矿用溢流型球磨机筒体为研究对象，根据实际工况适当简化筒体模型，建立了球磨机筒体的有限元模型，研究了多种情况下筒体强度的有限元计算方法，并与实验数据对比分析了计算方法的适用性。结果表明，考虑螺栓预紧力的计算方法的结果更加贴近实验数据，更能够真实地反映球磨机筒体的受力情况。
　　基于模态分析理论，对球磨机筒体有限元模型进行加载分析。获得了球磨机筒体前十阶模态的频率及振型，并与其工作频率对比，研究了球磨机筒体的振动特性。分析表明，筒体的固有频率远大于本身的工作频率，不会产生共振，而且筒体中部刚性较差，容易产生裂纹。
　　在球磨机筒体强度有限元分析基础上，基于线性累计损伤理论，对球磨机筒体进行了疲劳寿命计算。计算结果表明，筒体的安全系数最小值为2.3965，筒体的疲劳寿命达到系统设定的最大值，筒体材料的利用率较低，筒体结构的优化空间较大，且筒体的薄弱部位为筒体与进料端端盖的结合部内侧，因而可进一步优化筒体结构。
　　本论文计算了球磨机筒体的强度，在与实验数据对比的基础上分析了多种筒体强度计算方法，对球磨机筒体进行了模态分析，并结合筒体的强度计算进一步进行了筒体的疲劳寿命分析。研究结果可以为球磨机筒体结构的优化设计提供理论依据和参考。

目录

第1章 绪 论

1.1选题依据及研究意义

1.2矿用球磨机研究现状

1.3球磨机筒体力学性能研究现状

1.4主要研究内容

第2章 球磨机筒体的载荷分布与结构分析

2.1溢流型球磨机筒体的结构分析

2.2球磨机筒体的载荷分布计算

2.3小结

第3章 球磨机筒体的强度分析

3.1有限元理论分析

3.2球磨机筒体强度分析

3.3有限元模型的建立

3.4未考虑筒体螺栓预紧力的有限元计算结果分析

3.5考虑筒体螺栓预紧力后筒体强度分析

3.6有限元计算数据与实验数据对比分析

3.7小结

第4章 球磨机筒体的模态分析

4.1模态分析的基本理论及方法

4.2有限元模型边界条件设定及载荷加载

4.3球磨机筒体模态分析计算结果及分析

4.4小结

第5章 球磨机筒体的疲劳寿命分析

5.1疲劳分析方法

5.2球磨机筒体疲劳寿命分析的理论基础

5.3球磨机筒体疲劳寿命分析计算及结果分析

5.4小结

第6章 结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的研究成果