大型立磨特性数值分析方法及应用

摘要

立磨是一种集细碎、烘干、粉磨、选粉、输送为一体的粉磨兼烘干设备，具有能耗低、粉磨效率高、占地面积小、质量轻、烘干能力强、寿命长和入磨粒度大等优点，广泛应用于水泥行业生料制备系统中。立磨的核心为粉磨系统。
　　 立磨粉磨系统主要由磨盘、磨辊和加压装置等组成，实现物料挤压、研磨、剪切和粉碎等功能，其动力学、静力学和流场特性影响了立磨工作状态和生产效率。本文系统深入地研究大型立磨特性数值分析方法，并以某型立磨为对象，进行应用实践。论文的主要研究工作如下：
　　 (1)分析大型立磨结构和粉磨系统工艺流程；基于Pro/E、HyperMesh、ANSYS和ADAMS，提出立磨虚拟样机数据交互方法，实现立磨CAD建模、动力学仿真和有限元分析的无缝连接；应用Pro/E，建立大型立磨磨盘、磨辊和加压装置等关键部件的三维模型。
　　 (2)基于多体系统动力学理论，提出大型立磨动力学特性数值分析技术；基于多刚体系统动力学、运动学基本理论和ADAMS动力学仿真平台，研究立磨动力学特性分析方法，建立大型立磨动力学模型：基于仿真分析，获取立磨危险工况及其参数。
　　 (3)基于有限元技术，提出立磨静力学特性数值分析方法和立磨关键部件模型简化方法；基于ANSYS有限元分析平台，分析加压装置和磨盘等静力学特性，基于应力应变云图，判断立磨工作的可靠性。
　　 (4)基于计算流体力学理论，提出大型立磨流场特性数值分析技术，基于FLUENT计算流体力学分析平台，建立立磨系统的流体几何模型，基于混合网格方法，生成立磨系统计算网格，分析计算边界条件；基于κ-ε双方程模型、离散相模型和气固两相耦合计算形式，分析立磨系统流场特性，基于速度场云图、温度场云图、压力场云图、流场流线图和物料颗粒轨迹图等，为减小系统阻尼、降低生产能耗、提高粉磨及选粉效率提供研究基础。
　　 基于以上工作，以某大型立磨为对象，分析其动力学、静力学和流场特性，提出优化设计方法及建议，验证产品设计的正确性和适用性。