石灰化灰机的开发与分析

论文摘要

化灰机是碱—石灰烧结法生产氧化铝工序的重要设备。本论文针对氧化铝生产对化灰机的要求,根据公司的现有装备水平,成功研制开发了两台Φ1500×12000规格的石灰化灰机。论文的主要工作包括:①对化灰机制备石灰乳工艺过程进行了研究,分析了影响化灰机产能的主要因素,提出了化灰机设计的主要原则;②对化灰机的工作原理进行了研究,确定了化灰机的主要组成部分,结合石灰乳制备基本生产工艺流程,化灰机的产能和化灰机的转速、化灰时间、返砂量等因素,确定了筒体的长度、直径、筒体壁厚及内部基本结构、传动装置、支承装置等,并对其主要部分强度进行校核;③建立了分析筒体与齿圈接触变形与受力分析的有限元模型,利用有限元分析软件MARC对两种不同支撑条件下筒体的变形及应力分布进行了分析。有限元分析结果表明:当齿圈接触中心离筒体端部的位置为3m时,端部与筒体轴线中心处的变形比较接近,分别为5.28mm和4.87mm,变形量较小,齿圈与筒体接触处的应力水平也比较低,约为142Mpa,这对于降低应力水平和减小筒体的变形是有利的,但对于保证筒体在端部与过滤装置之间的同心度不利。当齿圈接触中心离筒体端部的位置为2mm时,筒体端部的变形减小到约1mm,而筒体轴线中心处的变形则加大到13.1mm,最大应力为153Mpa,比第一种支撑情况的略大,筒体端部变形的减小对保证筒体与过滤装置的连接非常有利。综合考虑,由于两种情况下的应力都比较低,对筒体不会产生破坏;而且对于长度达12m的筒体来说,13.1mm的变形量也是设计和工程上允许的,考虑到筒体与端部的连接问题,选择采用第二种支撑方案。④对化灰机设备的安装与调试等方面的工艺要求,注意事项等方面进行了探讨,以保证设备的正常运行。同时对设备的运行性能及生产情况进行了检测与分析,结果表明:研制成功的化灰机运转正常,生产能力达到设计要求,保证了氧化铝生产的需求。通过本论文的研究工作,利用现有的装备水平,成功地制作和安装了Φ1500×12000两台石灰化灰机,制造和安装技术参数均达到了同行业标准,改善了氧化铝流程工艺指标,收到了良好的经济效益。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 石灰乳添加量及质量对氧化铝生产的影响
• 1.2 石灰乳制备设备研究进展
• 1.3 大型薄壁筒类设备的研究进展
• 1.4 接触问题数值模拟的研究进展
• 1.5 本论文研究内容
• 第二章 化灰机制备石灰乳工艺过程
• 2.1 化灰机制备石灰乳工艺原理
• 2.2 化灰机制备石灰乳工艺流程
• 2.3 影响化灰机质量和产能的主要因素
• 2.3.1 石灰质量
• 2.3.2 化灰介质
• 2.3.3 返砂量
• 2.4 化灰机制备石灰乳工艺指标
• 2.5 本章小结
• 第三章 化灰机的设计与初步分析
• 3.1 化灰机的主要组成部分
• 3.2 主要设备技术参数的确定
• 3.3 化灰机筒体的设计
• 3.3.1 筒体载荷的计算
• 3.3.2 筒体的受力分析
• 3.3.3 筒体的变形计算
• 3.4 滚圈的设计
• 3.4.1 滚圈设计
• 3.4.2 滚圈截面设计
• 3.4.3 弯曲应力校核
• 3.5 托轮与轴承的设计
• 3.5.1 托轮结构的设计
• 3.5.2 轴承的设计
• 3.5.3 托轮轴的设计
• 3.5.4 托轮轴强度校核
• 3.6 电机功率计算
• 3.6.1 翻动物料消耗的功率
• 3.6.2 克服轴承摩擦消耗功率
• 3.6.3 电机功率的选择
• 3.7 传动件设计
• 3.8 本章小结
• 第四章 化灰机筒体与滚圈的接触分析
• 4.1 有限元分析
• 4.1.1 力有限元分析力学模型
• 4.1.2 接触非线性—接触问题的描述
• 4.2 仿真分析结果
• 4.3 本章小结
• 第五章 化灰机的安装与调试
• 5.1 筒体的对接
• 5.1.1 筒体与筒体的对接
• 5.1.2 筒体与滚圈的对接
• 5.1.3 筒体环缝的焊接
• 5.2 化灰机的安装
• 5.2.1 传动系统的安装
• 5.2.2 化灰机的就位找正
• 5.2.3 大齿圈的安装
• 5.2.4 传动小齿轮的安装
• 5.2.5 传动主减速机的安装
• 5.3 设备的试运转
• 5.4 本章小结
• 第六章 全文总结
• 致谢
• 参考文献