高炉带式输送机动、静态分析及滚筒有限元分析

摘要

带式输送机是最重要的现代散状物料连续输送设备，高炉带式输送机是用来将储矿槽和储焦槽中的炉料按所需的配比称量后分批输送至高炉炉顶。随着现代炼铁技术的更新和生产的发展，高炉容积越来越大，对上料设备-高炉带式输送机的要求越来越高。胶带和滚筒是带式输送机的重要部件，它们的型号和规格严重影响胶带机的成本，它们的使用寿命严重影响着带式输送机的正常运行，为设计出重量轻、强度高、实际运行安全可靠的滚筒，将有限元技术应用于滚筒的计算、分析中，这对提高高炉带式输送机的整体设计水平有重要的意义。 本文首先采用传统的计算方法，计算和分析皮带的张力及滚筒的张力；然后采用动态的方法，即利用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA对输送机满载启动过程及平稳运行状态的传动滚筒进行动态显式分析，得出动态过程的传动滚筒的应力应变规律，并与滚筒的静态过程比较，分析输送系统启动过程滚筒应力应变的状态，为传动滚筒的结构优化提供了理论技术依据。 本文利用有限元分析软件ANSYS对传动滚筒进行了刚度和强度的计算和分析，得出了应力分布和变形规律；并找出应力和变形最大点，详细分析了各零部件的受力情况，为传动滚筒的结构设计及改进提供理论依据。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1选题的目的和意义

1.2带式输送机流筒的国内外研究现状

1.3本文研究的主要内容和意义

2胶带输送机的传动理论

2.1胶带的摩擦传动原理

2.2传动装置的牵引力

2.3滚筒传动牵引力的分配

2.4DX逐点张力精确计算

3带式输送机的静力分析

3.1西德工业标准DIN22101—1982功率计算

3.1.1运行阻力

3.1.2运行功率

3.2国际标准ISO5048—1979功率计算

3.2.1带式输送机运行阻力的分类

3.2.2传动力和需要用功率

3.2.3附加阻力的计算

3.2.4特种阻力的计算

3.2.5传动滚筒所需传动功率

3.3起动张力和起动时间

3.3.1限制起动加速度

3.3.2起动加速度计算:

3.4胶带安全系数

3.5太钢3#高炉大修改造工程N1上料胶带机静力分析

4带式输送机的动态分析

4.1输送带的力学特征

4.1.1应力—应变成非线性关系

4.1.2输送带受力的滞后特征

4.1.3输送带的蠕变、弹性滑动和松驰特征

4.1.4显著的动态效应特征

4.2输送带合理的动态粘弹性模型

4.2.1麦克斯韦（Maxwell）松弛模型

4.2.2伏格特（Voigt）非松弛模型

4.2.3复合流变模型

4.2.4模型的选择

4.3带式输送机动态分析

4.3.1几条假设

4.3.2输送带动态特性方程

4.3.3边界条件

4.3.4初始条件

5滚筒的结构和工作原理

5.1带式输送机滚筒的分类和结构

5.2带式输送机滚筒的工作原理

5.2.1欧拉定理

5.2.2“Stick-slip”效应

5.3带式输送机滚筒的受力分析

5.3.1输送带的张力和电机端的扭矩计算

5.3.2传动滚筒的受力分析

5.4本章小结

6传动滚筒的有限元分析

6.1大型有限元软件ANSYS及LS-DYNA介绍

6.2传动滚筒的静力学模型

6.2.1静力学模型的创建

6.2.2模型单元的确立

6.2.3模型结构的简化

6.2.4材料的定义

6.2.5网格的划分

6.3传动滚筒静力学的边界条件

6.3.1施加约束

6.3.2施加载荷

6.3.3求解

6.4传动滚筒静力学的有限元分析

6.4.1滚筒的刚度、强度分析

6.4.2轴的有限元分析

6.4.3筒壳的有限元分析

6.4.4接盘的有限元分析

6.4.5焊缝的有限元分析

6.5传动滚筒的显式动力学分析

6.5.1传动滚筒的动力学模型

6.5.2传动滚筒动力学边界条件

6.5.3传动滚筒的动力学分析

6.6本章小结

7结论和展望

参考文献

致谢