立式辊磨机动态特性及非稳态振动机理的研究

论文摘要

立式辊磨机是水泥生产线的关键设备。在生产过程中立式辊磨机最经常出现的故障是非稳态振动。这个非稳态振动能够造成机械的损坏,严重影响生产效率,成为当今水泥生产中迫切需要解决的难题之一。本论文力求在对立式辊磨机磨辊与物料的受力、载荷压应力分布、磨机液压加载系统及传动系统动态特性等方面研究与分析的基础上,揭示立式辊磨机工作中产生的非稳态振动的机理,以期减少振动造成的零部件的早期破坏,减少设备故障率,为这一高效粉磨技术在我国得到很好的应用和推广做一些有价值的工作。本论文所完成的主要工作以及所得出的主要结论如下:(1)从物料单颗粒粉碎和料层粉碎两个方面对立式辊磨机的粉碎机理进行了研究。对单颗粒粉碎的相关参数—最大钳角及磨辊与物料颗粒的直径之比进行了计算,分析了磨辊与料层之间的摩擦力及物料粒度对钳角的影响。结合现场实测磨辊运动曲线,对料层粉碎的3个阶段进行了分析。研究了磨辊外侧磨损及“犁划”磨损的原因,揭示和分析了料层运动的不稳定性、物料和料层的物理特性、磨辊与磨盘的切线速度差、磨辊磨损与磨机振动的关系。(2)从磨辊圆视图方向、宽度方向及三维碾压区域分别进行了压应力分布研究。提出描述磨辊圆视图方向应力的三参数威布尔分布曲线模型。建立了磨辊圆视图方向、宽度方向及三维碾压区域应力分布的数学模型及磨辊所受正压力、正压力垂直分量、正压力水平分量的数学表达式。通过计算和仿真得到了碾压区三维应力分布图形。(3)建立了液压加载系统的仿真模型,用现场获得的磨辊位移信号作为液压仿真系统的输入,对所建立的液压加载仿真系统的动态特性进行研究。仿真得到的系统压力与实测系统压力十分吻合,验证了液压加载仿真系统的正确性。仿真结果揭示了料层运动的不稳定性、料层的物理特性与系统压力、磨机振动的关系。所建立的液压仿真系统对液压加载系统的动态设计具有指导意义,有较强的实际应用前景。(4)论文对减速器行星轮系由于时变啮合刚度和综合误差引起的内激励进行了动态分析,研究表明:在动载系数和齿侧间隙作用下,低速重载的行星轮系会出现异常的加速度波形,表明齿面之间有冲击载荷的作用。测试结果证明了这结论的准确性。论文将液压系统加载力的实测数据作为传动系统的负载,对传动系统进行了动态仿真。由仿真结果得出,由于液压系统加载力的变化,减速器各个轴之间的啮合力及各轴扭矩均存在波动现象,从而在减速器内形成扭转振动。(5)采用振动测试方法对减速器进行了多点位振动测试。通过对测试结果的分析和研究发现:减速器振动频域图上的频率成分十分丰富,主要包括传动轴的回转频率、齿轮轮齿的啮合频率、轴承滚动体周期性地通过承载区的通过频率、滑动轴承的自激振动频率、电动机电磁效应所激发的振动频率、设备有关结构的自激频率、变载荷所激发的振动频率、以及上述相关频率的倍频及调制所形成的频率等。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 目录
• 图清单
• 表清单
• 变量注释表
• 1 绪论
• 1.1 选题的背景及意义
• 1.2 立式辊磨机的种类和比较
• 1.3 立式辊磨机粉磨水泥工艺流程及工作原理
• 1.4 立式辊磨机国内外研究综述
• 1.5 论文研究的内容
• 1.6 小结
• 2 立式辊磨机碎磨机理分析研究
• 2.1 粉碎方法简介
• 2.2 立式辊磨机粉碎机理研究
• 2.3 料层的运动特性及其对磨辊磨损的影响
• 2.4 物料粒度、料层厚度及磨辊磨损对磨机运行的影响
• 2.5 小结
• 3 磨辊的受力及碾压区应力分析
• 3.1 磨辊受力概述
• 3.2 磨辊与物料作用下碾压区应力分析
• 3.3 小结
• 4 MPS 5000B 液压加载系统的动态特性的分析与研究
• 4.1 MPS 立式辊磨机加载系统
• 4.2 液压系统仿真技术
• 4.3 MPS 辊磨机液压加载系统的建模与仿真
• 4.4 小结
• 5 立式辊磨机传动系统动态特性分析
• 5.1 MPS 立式辊磨机传动系统简介
• 5.2 传动系统动态特性理论分析
• 5.3 传动系统动态特性仿真分析
• 5.4 传动系统振动测试分析
• 5.5 小结
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 创新点
• 6.3 展望
• 参考文献
• 附录
• 作者简历
• 学位论文数据集