大型焦炉推焦设备振动机理研究

摘要

太原某重工股份有限公司生产的6.25米捣固型焦炉成套设备是我国超大型焦炉成套装备。该装备的核心工作部件为推焦车，其功能是将红焦从炭化室推出。在实际推焦过程中，由于推焦杆经常会发生振动，甚至产生剧烈振动，这不仅会影响推焦设备的正常工作，而且会引起煤饼坍塌、炭化室底面砖面松动、炭化室与燃烧室串漏等严重危害。
　　因此本文对推焦装置振动产生的机理进行了深入分析，结合试验和仿真分析了推焦装置产生振动的主要原因，并提出了相应的减振措施，对于指导推焦装置的设计，提升我国大型焦炉成套设备的技术水平具有重要的意义。本文主要的研究内容如下：
　　（1）推焦装置爬行机理研究。通过分析推焦杆受力情况，建立了推焦杆运动学模型，完成了爬行理论分析，验证了齿轮啮合和摩擦是造成爬行的主要原因；通过解析方法完成了摩擦爬行机理分析，得到了产生爬行的条件，分析了推焦支撑装置振动产生的机理；在此基础上对推焦装置振动原因进行了综合分析，得到推焦装置振动是齿轮啮合、支撑力、摩擦力等各种因素耦合作用的结果。
　　（2）基于试验的推焦装置振动原因分析。设计试验方案对现场装备工作情况进行数据提取，进而得到了推焦杆在推焦过程中振动频谱数据、推焦电流、推焦频率等数据；根据推焦电流、频率数据计算出了推焦速度、推焦阻力，为下一步的仿真提供了边界条件；通过对推焦现场获得的振动信号进行频谱分析，比较振动频谱图提取的特征频率与齿轮齿条啮合频率、推焦杆固有频率，进一步验证齿轮啮合、摩擦力是导致推焦杆振动的主要原因。
　　（3）推焦装置动力学仿真模型的建立。首先通过三维建模软件UG对推焦头、滑靴、前后支辊、推焦杆、推焦支座进行了三维建模并完成精确装配；再对其各个模块做了一个详细的剖析，然后在考虑实际推焦振动的主要影响因素基础上对复杂原件进行适当的合并和简化，得到一个符合实际情况的动力学仿真模型。
　　（4）基于仿真的推焦装置振动原因分析。以运动学模型为基础，添加利用试验计算出的边界条件，运用ADAMS软件进行了动力学仿真分析，对比仿真振动信号与实测振动信号，验证了模型的正确性；再利用推焦模型针对推焦振动的几个主要影响因素进行单因素以及双因素的耦合分析，最终得到：在刚性条件下，齿轮齿条啮合是推焦设备在推焦过程中振动的激发原因，推焦阻力是加剧振动的主要原因，摩擦力和速度变化也是加剧振动的重要因素。
　　（5）总结推焦装置振动原因和减振措施。从齿轮啮合故障、齿轮损伤、不对中故障三个方面分析了齿轮齿条啮合对于推焦装置振动的影响；通过滑靴的结构、推焦杆变形、炭化室摩擦三个方面分析了摩擦自激励对于推焦装置振动的影响；从焦炭成熟度、煤饼坍塌两个方面分析了推焦阻力对于推焦装置振动的影响；最后分析了机械松动、制造安装误差、速度突变对于推焦装置振动的影响。并对以上振动原因提出相应的减振措施。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要研究内容

第二章 焦炉设备的结构及工作原理

2.1 焦炉设备的结构组成

2.2 6.25m大型焦炉推焦设备技术参数及工作原理

2.3 大型焦炉推焦设备存在的问题

2.4 本章小结

第三章 推焦杆振动机理研究

3.1 推焦杆爬行振动机理研究

3.2 推焦装置对支撑运动的响应

3.3 基于FMEA的振动原因分析

3.4 本章小结

第四章 基于试验的推焦设备振动原因分析

4.1 振动试验方案设计

4.2 振动试验数据分析

4.3 本章小结

第五章 基于仿真的推焦设备振动原因分析

5.1 推焦设备动力学模型的建立

5.2 边界条件的确定

5.3 推焦模型正确性验证及动力学分析

5.4 单因素条件下的振动原因分析

5.5 双因素耦合条件下的振动原因分析

5.6 本章小结

第六章 推焦杆振动原因总结及减振措施

6.1 推焦杆振动原因总结

6.2 减振措施

6.3 本章小结

第七章 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文