經(jīng)有限元分析計算,得到了球磨機許多有用的結(jié)果和數(shù)據(jù)。其中,較為重要的是按第四強度理論計算的Vonmises等效應(yīng)力云圖,其次還有球磨機的相應(yīng)變形位移、曲列斯應(yīng)力云圖以及各方向應(yīng)力云圖、主應(yīng)力云圖等。
球磨機整機Vonmises等效應(yīng)力分布。從整體上的應(yīng)力云圖來看,其應(yīng)力較大的區(qū)域主要集中在支板、蓋板、筋扳焊接區(qū)域以及軸的圓弧頸部,這些位置是球磨機受載的危險位置。實際上,恰恰是這些部位,國產(chǎn)球磨機由于焊接工藝上的原因?qū)е略谶@些地方焊縫殲裂,軸頸斷裂,發(fā)生過重大的事故。尤其象球磨機這樣的選轉(zhuǎn)體,周期性的疲勞失效更加容易導(dǎo)致這些問題的暴露,從而導(dǎo)致球磨機過早的維修甚至報廢。
再從各個部件的應(yīng)力云圖來看。軸上Vonmises應(yīng)力分布,軸是整機承受載荷較大的地方,較大應(yīng)力集中就發(fā)生在軸頸圓弧處,可以看出這個應(yīng)力較大的位置不在Y向位置而是在Z向位置,這說明這個較大應(yīng)力并不是單單由簡體的彎曲載荷引起的,軸上還受到皮帶傳動引起的扭矩作用,彎扭共同作用產(chǎn)生了這個較大應(yīng)力;簡體上采用殼單元后得到了非常詳細的應(yīng)力分布,其Vonmises應(yīng)力分布,可以看出,在同一截面的不同位置應(yīng)力分白梯度較大,簡體底部有應(yīng)力集中區(qū)域,應(yīng)力值從13.2MPa到58.5MPa,當出料口在下時簡體應(yīng)力集中較大值出現(xiàn)在出料口邊緣;筋板和蓋板的應(yīng)力分布,支板的應(yīng)力分布,它們的應(yīng)力區(qū)間較小,從靜強度上來說遠遠小于它們的強度極限。
有限元分析還得出了球磨機的較大變形位移為2.54mm,發(fā)生在簡體iF中截面底部,這與實際是相符合的。筋板與蓋扳危險截面位置的變形則是呈小S型式,即上部受到壓力作用,而下部受到拉伸。
由以上分析可以知道,以前簡單的將球蘑機簡化為簡支梁來計算是不合理的,而有限元分析可以得到球磨機精確的應(yīng)力應(yīng)變分布情況及其它有用的數(shù)據(jù)。
球磨機的較大應(yīng)力在許用應(yīng)力的范圍內(nèi),為了解球磨機的強度儲備,有必要對其強度進行校核,尤其是疲勞強度,作為球磨機周期性運轉(zhuǎn)較主要的失效形式至關(guān)重要。球磨機應(yīng)力比較大的位置主要是軸與筒體底部的出料口處,為此,主要對這兩個位置的靜強度和疲勞強度進行校核。
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