210t转炉托圈及其连接装置的设计及有限元计算

摘要

托圈及其连接装置是转炉炼钢关键性设备之一，它们能否实现安全、高效、经济地运行对炼钢厂生产具有重大影响。国内200t级以上的大型转炉其关键设备大多从国外引进。根据我国“十一五”规划，在“十一五”期间要大力提高国内设计比例，大幅提升国产化比例。因此对大型转炉托圈及其连接装置的学习研究有着重大的现实意义。 210t转炉托圈及其连接装置是包院科研立项开发的关键设备之一。本课题以210t转炉托圈及其连接装置的设计研究为主要内容，通过对国内外80年代以来的相关文献进行搜索整理，对常见的六种连接装置——圆盘悬挂连接装置、三点悬吊装置、三点球铰支承连接装置、薄带连接装置、柔性螺栓连接装置和连杆连接装置，从可靠性、先进性、设计难易程度、制造维护难易程度四个方面进行多方案比较，选取“连杆连接装置”作为最优方案，托圈则采用全焊接式水冷托圈作为设计方案。根据包院炼钢专业任务书，建立托圈及其连接装置数字模型。在此基础上选定五种典型工况，对托圈及其连接装置的重要零部件进行了力分析和应力分析，得出了结论。最后用有限元方法对其展开进一步的分析，了解了其在五种典型工况下的应力和变形情况，并与传统计算方法进行了比较，提出了改进意见。本课题的顺利完成为今后新建大型转炉托圈及其连接装置的国产化提供了技术储备；对今后包院大型转炉设计工作能起到一定的借鉴作用。

目录

文摘

英文文摘

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第1章 绪论

1.1课题相关内容及文献综述

1.1.1课题来源，相关科研项目的基本情况

1.1.2本选题的应用价值

1.1.3相关研究领域的现状和研究进展分析

1.1.4本选题领域中国内外研究成果简述

1.2课题的研究内容综述

第2章 数字模型

2.1确定设计方案

2.1.1托圈与耳轴连接形式

2.1.2托圈的冷却方式

2.1.3托圈与炉体的连接装置

2.1.4最终方案

2.2确定设计参数

2.2.1设计前提条件

2.2.2主要设计参数

2.3结构特征

2.4设计图纸

2.5本章小结

第3章 力分析

3.1机构原理简图

3.1.1连接装置机构原理简图

3.1.2托圈耳轴机构原理简图

3.2工况及对应参数

3.3受力分析

3.3.1连接装置受力分析

3.3.2托圈耳轴受力分析

3.4本章小结

第4章 应力分析

4.1连接装置应力分析

4.1.1求解各吊点危险截面应力

4.1.2求解各吊点轴孔挤压应力

4.2托圈耳轴应力分析

4.3结论

4.3.1连接装置强度校验

4.3.2长耳轴强度校验

4.4本章小结

第5章 有限元分析

5.1三维有限元分析基础

5.1.1位移模式与形函数

5.1.2应力—应变方程式

5.1.3应力—应变方程

5.1.4坐标变换

5.1.5刚度矩阵

5.1.6载荷列阵

5.1.7用最小位能原理求节点位移

5.2 ANSYS软件介绍

5.3有限元分析过程

5.3.1建立几何模型

5.3.2网格划分

5.3.3工况

5.3.4载荷

5.3.5约束

5.3.6输出结果

5.4结果分析

5.5结论

5.6本章小结

结论

参考文献

致谢

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