单通道滚筒干燥机的强度分析及参数优化

论文摘要

回转圆筒干燥机(简称滚筒干燥机)是一种应用非常广泛的干燥设备,由于其具有生产能力大、可连续操作、结构简单、操作方便等特点,在化工、轻工、煤炭、建材、以及矿冶等行业占有重要地位。本文运用有限元软件ANSYS对单通道滚筒干燥机进行了强度分析,并依据分析结果对筒体的壁厚进行了优化设计。首先,应用有限元软件ANSYS的强大建模功能建立了滚筒干燥机的整体模型；其次,对滚筒干燥机进行整体强度分析,其中主要包括滚筒干燥机在静力作用下的受力分析、滚圈与托轮部分的接触分析、滚筒干燥机在工作中所受的热应力分析几部分。通过对滚筒干燥机的静力分析,得到在静力与扭矩载荷下筒体所受应力的大小与分布情况；通过对主要工作部位滚圈托轮的接触分析,得到其接触应力的数值,并验证了滚圈托轮处的接触应力小于材料的许用应力,所选材料有能力保持整套设备的正常工作；通过对滚筒干燥机的温度场模拟与热应力的分析,得到滚筒干燥机在干燥工作中的应力与应变情况。强度分析一方面是考察滚筒干燥机的受力情况,验证其是否满足设计的要求,另一方面是为滚筒干燥机的优化设计打基础。在对滚筒干燥机进行强度分析后,可以根据分析情况对筒体进行优化设计,其原则是在保证其工作要求的前提下尽可能的减轻筒体的重量。优化结果表明原干燥机的设计过于保守,机器也略显笨重,经过优化处理后的干燥机在很大程度上减少了设计成本和设计周期,使产品设计更趋于合理化。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.1.1 干燥技术
• 1.1.2 干燥设备的研究现状
• 1.2 滚筒干燥机简介及工作原理
• 1.2.1 滚筒干燥机简介
• 1.2.2 滚筒干燥机工作原理
• 1.3 论文研究内容及方法路线
• 1.3.1 论文研究内容
• 1.3.2 本文的研究方法
• 第2章 有限元方法简介及模型的建立
• 2.1 有限元法的基本理论
• 2.1.1 有限元的基本思想
• 2.1.2 有限元的基本构成
• 2.2 ANSYS简介及结构分析流程
• 2.2.1 ANSYS简介
• 2.2.2 ANSYS结构有限元分析流程
• 2.3 滚筒干燥机的结构与技术参数
• 2.3.1 滚筒干燥机的结构
• 2.3.2 干燥的工艺条件
• 2.4 滚筒干燥机有限元模型的建立
• 2.4.1 模型的建立
• 2.4.2 对筒体实施简化
• 2.5 单元的选择
• 2.5.1 SOLID45三维实体单元
• 2.5.2 整体模型网格划分
• 第3章 滚筒干燥机的静力分析
• 3.1 对筒体强度的计算方法
• 3.2 滚筒干燥机的有限元分析
• 3.2.1 在重力作用下的有限元分析
• 3.2.2 受扭矩作用的有限元分析
• 3.2.3 受弯扭作用的有限元分析
• 3.3 本章结论
• 第4章 滚圈托轮接触有限元分析
• 4.1 滚圈托轮的接触受力分析
• 4.1.1 滚圈受力模型分析
• 4.1.2 轴线偏差下的支承载荷分配
• 4.1.3 最大接触力的计算
• 4.2 滚圈托轮接触有限元分析
• 4.2.1 接触有限元
• 4.2.2 有限元模型的建立
• 4.3 计算结果分析
• 4.3.1 接触区情况
• 4.3.2 等效应力分布
• 4.3.3 理论验证
• 4.4 本章结论
• 第5章 滚筒干燥机的热-结构耦合分析
• 5.1 热分析基本知识
• 5.1.1 传热学简述
• 5.1.2 传热过程
• 5.1.3 热弹性力学
• 5.2 滚筒干燥机的传热传质过程
• 5.3 筒体温度场的有限元分析
• 5.3.1 温度场
• 5.3.2 温度场分析
• 5.3.3 整个筒体的温度场分布
• 5.4 滚筒干燥机的热应力分析
• 5.4.1 热应力的有限元分析原理
• 5.4.2 热应力分析方法
• 5.4.3 筒体热应力求解
• 5.5 本章结论
• 第6章 应用ANSYS对滚筒干燥机优化设计
• 6.1 ANSYS优化设计
• 6.1.1 ANSYS优化的基本原理
• 6.1.2 ANSYS的优化方法
• 6.1.3 ANSYS的优化设计过程
• 6.2 滚筒干燥机筒体壁厚的优化设计
• 6.2.1 问题描述
• 6.2.2 优化过程
• 6.3 本章小节
• 第7章 结论与展望
• 7.1 研究结论
• 7.2 创新点
• 7.3 研究展望
• 参考文献
• 致谢