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1、先进制造技术在辊磨机中的应用摘要：辊磨机是一种用途很广的粉磨兼烘干设备，可广泛地用于粉磨水泥或水泥熟料及其它建筑化工陶瓷等工业原料。辊磨机产生了良好的综合经济效益和社会效益，近年来在水泥行业中得到了迅速的推广。本文主要介绍CAD技术在辊磨机中的应用，同时运用有限元分析对其关键部位受力分析和结构优化。关键词：辊磨机、CAD技术、有限元分析1、引言辊磨机是一种用用途广泛的粉粉磨兼烘干设设备，它与传传统球磨机相相比具有能耗耗低、粉磨效效率高、占地地面积小、质质量轻、烘干干能力强、易易损件寿命长长、入磨粒度度大等特点。辊辊磨机是基于于料床粉碎理理论发展起来来的，并且成成为当今粉磨磨工业中粉磨磨系统的首
2、选选设备，可广广泛用于粉磨磨水泥或水泥泥熟料及其它它建筑化工陶陶瓷等工业原原料。本课程论文是源源于陈老师与与中材建设有有限公司合作作的研究项目目“辊磨机联联合开发”。在在这里，我们们主要是根据据辊磨机技术术和参数要求求进行三维建建模，以求发发现辊磨机在在设计中的一一些缺陷以及及零部件之间间的一些干涉涉；同时应用用有限元方法法对辊磨机关关键部件进行行受力分析，利利用所得到的的强度分析结结构来进行优优化设计。2、辊磨机的工工作原理辊磨机由机壳与与机座、磨棍棍与磨盘、加加压装置、分分级装置、传传动装置和润润滑系统六大大部分组成。（如如图2-1）。机壳用用来形成一个个密闭的空间间，使细小的的成品和非成
3、成品不泄露出出去，还有保保压作用。机机座是承受支支撑整个立磨磨的重量的。磨磨棍和磨盘以以及加压装置置是立磨的核核心部分，正正是它们的作作用将物料粉粉磨成成品。分分级装置是用用来将合格的的成品从混合合物中分离出出来。传动装装置将电机输输出的有用功功传递给磨盘盘，带动磨盘盘转动，调整整磨盘的转速速。润滑系统统保证整个系系统处于正常常工作状态。工作原理是：电电动机驱动减减速机带动磨磨盘转动，需需粉磨的物料料有锁风喂料料设备送入旋旋转的磨盘中中心，在离心心力作用下，物物料向磨盘施施加压力，在在磨辊压力的的作用下，物物料受到挤压压、研磨和剪剪切作用而被被粉碎。1机壳；2分级装置；3磨棍；4传动装置置；5
4、磨盘；6加压装置置；7液压油缸缸图2-1 辊磨机结结构图3、CAD技术术在这个项目中，根根据要求以及及现实条件，我我们采用Prro/E进行行三维建模与与仿真。Prro/E具有有参数化、基基于特征以及及单一数据库库等特点，使得设计过过程具有完全全相关性，既既保证了设计计质量，也提提高了设计效效率；而且PPro/E具具有强大的集集成开发功能能，其参数代代表三维实体的外形相相关尺寸，并并且具有实际的的物理意义，如如将密度、质质量中心、体体积等物理量量添加到设计构构思之中，不但改改变了设计理理念，还提高高了设计的便利性。Prro/E参数数化造型使用用约束来定义义和修改集合合模型，设计计人员在更新新或修
5、改产品品模型时，无无需关心几何何元素之间能能否保持原有有的约束条件件，从而可以以根据产品需需要动态地、创创造地进行新新产品设计。Pro/E不仅用于三维实体的几何造型设计，还用于建立产品三维模型，确定关键数据，对其运动状态进行仿真，及早发现设计中存在的缺陷，从而优化设计，提高产品的可用性和可靠性。本项目中采用Pro/E三维建模技术，我们发现了辊磨机设计中的一些问题，发现了一些机构间存在干涉，并进行了相关修正，收到了方便快捷的效果；同时缩短了设计周期，及早的发现了前期设计过程中的问题，避免了实际生产时的损失。4、有限元优化化设计辊磨机关键部件件的有限元计计算的基本流流程与步骤可可归纳如下：(1)立
6、磨关键键部件模型建建立利用三维建模软软件建立立磨磨关键部件摇摇臂、磨棍、辊辊芯、磨盘、衬衬板等实体模模型，并进行行装配确立系系统模型。(2)系统模型型离散化按照有限元计算算方法，将系系统模型导入入到网格划分分软件划分网网格，离散为为各种单元组组成的计算模模型。部分连连接单元通过过接触单元建建立接触关系系，其他离散散单元节点刚刚性连接连结结。(3)系统单元元特性分析根据各部件材料料属性、单元元属性建立单单元组件，赋赋予不同组件件材料单元属属性。通过接接触对识别接接触情况。(4)有限元文文件导入计算算将建立好的有限限元文件导入入到求解器，建建立边界条件件，设置计算算控制设置，进进行有限元计计算。(
7、5)求解及后后处理通过有限元求解解得到变形分分布云图和应应力分布云图图，以确立辊辊磨机各关键键部件受力情情况，验证设设计模型是否否合理。由于立磨关键部部件形状比较较复杂，材料料主要采用铸铸钢，为了不不使问题过于于复杂，同时时保证计算精精度，合理的的结构简化将将有助于提高高计算效率，本本文做如下简简化:(1)所有铸件件不允许出现现缩孔、裂纹纹等铸造缺陷陷；(2)轴承支撑撑部件有足够够大的刚性，视视轴承座为刚刚性支座；(3)辊芯处和和中心轴处轴轴承采用实体体代替实际轴轴承；(4)不考虑物物料与衬板、磨磨棍以及物料料之间的作用用。由于辊磨机比较较复杂，而本本文的重点是是要介绍有限限元优化设计计在辊磨
8、机中中的应用，所所以我们这里里仅对加压装装置进行分析析。我们这里里研究的加压压装置部件由由于几何造型型复杂，在工工程实际中采采用铸造方法法。对于有限限元分析，在在ANSYSS中无法创建建如此复杂模模型，更无法法直接创建有有限元模型。这这里我们采用用CAD系统Pro/E中建立几几何模型，然然后在专用网网格划分工具具Hyperrmesh中中划分好网格格，最后读入入到ANSYYS生成有限限元文件。图4-1 辊辊磨机加压装装置几何模型型最后的加载图（如如图4-2）。有有限元计算完完毕，通过AANSYS后后处理功能对对关键部件动动臂和摇臂进进行后处理（在在这里我们仅仅介绍对动臂臂的处理过程程），查看它它
9、们的变形状状况后应力分分布状况，验验证设计的合合理性。图4-2 加压压装置加载 图4-3 动臂臂等效应力云云图动臂最大位移为为1.5911mm，主要要发生在动臂臂的液压缸施施力处，主要要原因是在于于动臂与轴承承发生轻微的的转动，下端端处转动半径径最大，此外外此处受力较较大，变形也也较大。从等等效应力云图图(图4-3)上可可以看出，动动臂最大等效效应力为744.223MMPa，主要要发生在动臂臂与液压缸连连接处，液压压缸施加的力力直接作用在在此处，受力力较大，小于于铸钢的许用用应力，工作作安全。同时我们通过分分析发现，两两侧壁的应力力大都在200MPa以内内，可以将侧侧壁间减薄，让让应力更均匀匀
10、些，即充分分利用材料，同同时又减轻机机构重量。圆圆角处和形状状尺寸突变较较大处应力相相对较大些，可可以采用增大大圆角，减小小应力集中系系数。5、结论通过用Pro/E三维建模模技术，我们们发现了设计计中可能存在在的缺陷，我我们发现磨棍棍和磨盘之间间可能会发生生干涉，应该该调整它们的的尺寸和之间间的相对位置置。通过对模型的建建立、载荷和和约束的施加加以及后处理理等分析过程程，得到传动动装置部件应应力的大小和和分布情况。对对传动装置安安全性进行鉴鉴定，达到对对传动装置的的结构进行评评定的目的，为为设计辊磨机机传动装置提提供了科学的的依据。有限元发展到今今天，已逐渐渐作为一种新新手段而日益益受到重视并
11、并得以广泛地地应用和发展展，加上硬件件的突飞猛进进，使得模拟拟计算效率更更高，处理规规模问题更为为得心应手。（1）有限元分分析能够提供供对所设计的的工程系统从从加工制造到到运行，直至至失效和破坏坏的全寿命过过程的更深入入认识，从而而能更好地识识别它的属性性和特征。（2）有限元分分析能够鉴定定和评估设计计对象的性能能和质量，并并允许以最低低的费用在设设计过程中就就设计对象进进行修改和优优化。（3）有限元分分析能够显著著地缩短工程程对象设计和和投产周期，降降低生产成本本，提高市场场竞争力。参考文献1 周四四新，等.PPro/ENNGINEEER Willdfiree 3.0基基础设计.电电子工业出版版社， 20007.022.12.2 詹友友刚主编. Pro/EENGINEEER野火版版3.0机械械设计教程. 北京：机械械工业出版社社，20077.3.3 薛风风先，等.AANSYS 12.0机机械与结构有有限元分析从从入门到精通通.北京：机机械工业出版版社，20110.3.4 申占占民，等.生生料辊式摇臂臂的有限元分分析J.水泥技术，22004（55）.5 陈作作炳，等.基基于APDLL的堆取料机机料梁的结构构优化J.机械设计计与制造，22005（55）.6 江旭旭，等.立式式辊磨机的粉粉磨机机理与与实验研究J.武汉汉化工学院学学报，20006，（1）