润磨机的数字化设计及仿真

论文摘要

润磨机是球团工艺的新设备。它以润态方式研磨和处理半干、半湿物料,通过润磨后,提高物料粒级和堆比重,为下道造球工序提供物料。在球团工艺中采用润磨机对铁精矿粉进行润磨,可大幅度降低膨润土的添加量,改善造球效果,提高生(熟)球质量,从而提高后续设备利用系数,降低炼铁成本。润磨机的功率计算问题一直是困扰设计人员的难题,由于计算不精确,造成设备功耗过大,浪费严重。对润磨机筒体的有限元分析过程中,加载方式与润磨机筒体的实际工作受力不吻合,有待于研究更符合润磨机筒体实际工况的加载方式。将数字化设计方法应用于润磨机的设计制造中,建立润磨机数字化模型,利用干涉检查、数字模拟与仿真、工程分析等技术,改进和完善设计方案,提高产品开发的效率和产品的性能。分析了润磨机筒体内介质的运动状态,并对润磨机所需功率进行研究计算,用Matlab数值模拟软件对功率方程分析,得到了有用功率与工作转速和介质填充率之间的关系,确定了最佳工作转速;分析了润磨机的工作参数,依据分析的结果对润磨机筒体进行了详细的受力分析,提出了润磨机筒体受力随位置变化的函数方程;利用Pro/ENGINEER软件建立了Φ3 .2m×5.3m润磨机零部件的数字化模型,并对润磨机整机进行运动仿真、虚拟装配、干涉检查;应用ANSYS有限元分析软件对润磨机筒体作有限元分析,根据前述筒体受力的函数方程,采用更接近润磨机筒体实际工作情况的加载方法,对润磨机筒体施加函数载荷,分析了润磨机筒体在静止、启动和正常运转状态下的应力,为设计者提供设计依据。将数字化设计方法和仿真技术应用于润磨机的设计开发中,改进和完善设计方案,缩短产品的研制周期,节约开发费用,提高了企业在市场经济中的竞争力。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 绪论
• 1.1 数字化设计
• 1.1.1 数字化设计的概念
• 1.1.2 数字化设计的发展
• 1.1.3 数字化设计的特点
• 1.1.4 数字化设计的使能技术
• 1.1.5 数字化设计流程
• 1.2 国内外磨矿技术现状
• 1.3 润磨机研究现状
• 1.4 课题来源、选题意义及研究内容
• 1.4.1 课题来源及背景
• 1.4.2 选题意义
• 1.4.3 研究内容
• 2 润磨机工作理论
• 2.1 润磨机的结构和工作原理
• 2.1.1 润磨机的结构
• 2.1.2 润磨机的工作原理
• 2.2 润磨机的工作状态
• 2.3 介质的运动轨迹分析
• 2.3.1 球的脱离点轨迹
• 2.3.2 球的落点轨迹
• 2.3.3 最内层球的最小半径
• 2.3.4 球的循环次数
• 3 润磨机工作参数的分析计算
• 3.1 润磨机的临界转速和工作转速
• 3.2 破碎介质的装载量
• 3.3 润磨机的功率
• 3.3.1 润磨机有用功率的理论计算
• 3.3.2 润磨机功率的类比法计算
• 3.3.3 有用功率和充填率、转速率的关系
• 4 润磨机筒体受力分析
• 4.1 抛落状态下工作时筒体的受力分析
• 4.2 抛落状态下工作时作用在筒体上的力的计算
• 4.2.1 各部分球载重力和离心力的理论计算方法
• 4.2.2 球载冲击力的理论计算方法
• 4.3 润磨机筒体上载荷值的计算
• 5 润磨机数字化模型的建立及运动仿真
• 5.1 Pro/ENGINEER 三维建模软件简介
• 5.2 润磨机零件模型的建立
• 5.2.1 零件的数字化建模技术
• 5.2.2 零件数字化模型的建模过程
• 5.2.3 Pro/ENGINEER 中润磨机零件建模
• 5.3 润磨机数字化模型装配
• 5.3.1 装配技术概述
• 5.3.2 Pro/ENGINEER 中润磨机模型的装配
• 5.4 润磨机的运动仿真
• 5.4.1 Pro/ENGINEER 的机构（Mechanism）模块介绍
• 5.4.2 Pro/ENGINEER 中运动仿真的操作步骤
• 6 润磨机筒体的有限元分析
• 6.1 有限元分析概述及ANSYS 软件简介
• 6.1.1 ANSYS 主要技术特点
• 6.1.2 ANSYS 的结构分析功能
• 6.1.3 ANSYS 的结构分析过程
• 6.2 润磨机筒体有限元模型建模方案
• 6.2.1 实体模型的建立
• 6.2.2 网格划分
• 6.3 润磨机有限元模型的加载
• 6.4 润磨机有限元模型的分析结果
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 导师简介
• 作者简介
• 学位论文数据集