论文摘要
近年来,随着我国经济持续稳定的发展,工业生产和基础设施建设需要大量的金属原材料,为了满足这个需要,碎矿与磨矿技术得到了较大的发展。而球磨机作为选矿及冶金等工业部门中最普遍、最通用的粉磨设备,对其生产的安全性和可靠性的要求也越来越严格。球磨机是以钢球或铸铁球作为破碎介质的磨矿机械,其主体结构包括筒体部、进料部、出料部、轴承部、传动部和润滑系统等。根据统计数据显示,球磨机在实际生产过程中主要的故障多发生于其回转体部分,即筒体和端盖部位。故障原因主要为筒体和端盖的开裂和球磨机筒体法兰联接螺栓的突然断裂。因此,计算球磨机筒体及端盖的应力、校核筒体法兰联接螺栓的疲劳强度对提高球磨机的可靠性,确保磨矿作业的安全稳定生产具有极其重要的意义。为了研究解决上述问题,确保球磨机在正常的工作条件下稳定的运转,本论文通过查阅大量国内外相关文献资料,以MQY2747球磨机为研究对象,对其回转体进行强度有限元分析,并结合疲劳设计原理校核螺栓的疲劳强度。具体内容包括以下几个方面：(1)、分析破碎介质在球磨机筒体内的运动状态和受力情况。通过对球磨机结构和工作原理的分析,计算出破碎介质在抛落式工作状态下的运动轨迹方程,并结合力学原理计算出球磨机正常工作时回转体的受力情况,为以后的强度有限元分析做准备；(2)、球磨机功率的分析与计算。分析在球磨机的磨矿过程中,把电能变成机械能,最终转化为矿石的变形能的过程。分析球磨机有用功率的理论和经验计算公式,并分别运用这些公式计算出MQY2747球磨机所需要的电动机输出功率；(3)、以MQY2747球磨机的回转体为研究对象,对其进行强度有限元分析和模态分析。运用大型有限元软件ANSYS,根据几何参数进行MQY2747球磨机回转体的模型建立和载荷施加,计算三种典型工况下的球磨机回转体应力分布和变形规律。此外,对已建成的回转体模型进行了模态分析,提取了前八阶模态和振型,比较得知结构的固有频率远远高于工作频率,不存在共振的危险；(4)、通过对疲劳理论的研究,结合实际载荷情况对球磨机筒体法兰联接螺栓进行疲劳校核。分析了螺栓在拉伸载荷作用下的应力分布,结合MQY2747球磨机的具体情况,分别计算出筒体法兰处普通联接螺栓和铰制孔螺栓的当量应力,对其进行疲劳强度校核,以确保在球磨机的正常工作过程中不会发生突然断裂,造成事故损失。本文通过研究溢流型球磨机回转体的结构强度和螺栓的疲劳强度,为球磨机回转体的结构设计提供技术支持,使球磨机在保证安全生产的前提下,最大限度地降低了失效几率,为企业带来了巨大的经济效益。