单辊破碎机疲劳性能分析与抗磨损技术研究

论文摘要

单辊破碎机作为一种破碎效率高、运行稳定可靠的破碎设备,广泛应用于钢铁企业的烧结矿破碎生产中。目前国内使用的单辊破碎机大都由于磨损失效快而寿命不长,关于破碎机设计的相关理论也较少,各生产厂家也大都采用经验设计方法对破碎机进行设计,缺乏理论依据,也使整机稳定性和质量不统一,结构尺寸偏大,增加了成本。因此,如何改善单辊破碎机的工作性能,提高其使用寿命就显得十分重要,对冶金机械的长寿化技术研究发展也具有重要的理论和实际意义。本文对单辊破碎机的主要结构组成与设计改进、关键零部件的优化设计和疲劳性能分析、磨损及失效原理分析、抗磨损设计与相关试验等进行了较全面的研究,主要完成了以下工作:在分析单辊破碎机的结构形式及工作原理基础上,考虑其实际磨损及失效情况,对其重点部位进行了结构改进;并研究了单辊破碎机的力学性能,建立了主要破碎工作件锤头的有限元模型,应用ANSYS软件对其进行了结构优化设计,结果证明优化后的锤头力学性能得到改善;同时对蓖板进行了相应的优化处理。在结构优化的基础上,按照疲劳分析的基本理论和方法,应用ANSYS软件对单辊破碎机的关键零部件锤头和蓖板的疲劳性能进行了分析和研究,计算结果表明锤头及蓖板的抗疲劳性能良好,且有相当的裕量,同时探讨了相应的一些抗疲劳处理措施,为单辊破碎机的综合分析和参数化处理提供了参考和依据。针对单辊破碎机工况恶劣,受力和磨损情况复杂这一情况,对单辊破碎机的磨损及失效原理进行了深入的分析,并在综合考虑单辊破碎机磨损情况和使用特点的基础上,结合优化处理及疲劳计算结果,对其进行了抗磨损设计。通过选用优质耐磨材料、改进结构、制定合适的堆焊方案及工业试验,证明抗磨损设计方案合理有效,为单辊破碎机的长寿化设计和改进打下了基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 本课题研究目的和意义
• 1.2 国内外研究的现状
• 1.2.1 单辊破碎机的参数化设计研究
• 1.2.2 单辊破碎机的长寿化研究概况
• 1.3 本文的主要研究内容
• 1.4 本章小结
• 第2章 烧结矿单辊破碎机的基本组成与设计改进
• 2.1 单辊破碎机的基本组成
• 2.1.1 单辊破碎机的基本结构
• 2.1.2 单辊破碎机的分类形式
• 2.2 单辊破碎机的工作原理
• 2.2.1 单辊破碎机的工作原理
• 2.2.2 破碎过程分析
• 2.3 单辊破碎机的结构设计及改进
• 2.3.1 破碎齿辊的结构设计及改进
• 2.3.2 蓖板结构的改进
• 2.3.3 其他部分及主要附件的结构设计
• 2.4 本章小结
• 第3章 单辊破碎机锤头的优化设计
• 3.1 机械应力分析
• 3.1.1 锤头受力状况分析
• 3.1.2 边界条件的确定
• 3.2 锤头有限元计算
• 3.2.1 ANSYS 有限元求解
• 3.2.2 计算结果分析
• 3.3 优化有限元模型的建立和计算
• 3.3.1 优化有限元理论简介
• 3.3.2 有限元模型的建立
• 3.4 结构的优化设计
• 3.4.1 优化方法介绍
• 3.4.2 优化设计的求解过程
• 3.4.3 结果分析和讨论
• 3.5 蓖板优化设计
• 3.6 本章小结
• 第4章 单辊破碎机的疲劳性能分析
• 4.1 疲劳分析简介
• 4.1.1 疲劳分析基本理论
• 4.1.2 S-N 曲线
• 4.1.3 影响疲劳强度的因素
• 4.2 疲劳分析与计算
• 4.2.1 疲劳分析步骤
• 4.2.2 ANSYS 与疲劳计算
• 4.2.3 锤头的疲劳计算与分析
• 4.2.4 蓖板的疲劳计算与分析
• 4.3 结果分析和讨论
• 4.3.1 锤头的疲劳结果分析
• 4.3.2 蓖板的疲劳结果分析
• 4.4 抗疲劳措施的分析和应用
• 4.4.1 单辊破碎机的整体性抗疲劳措施
• 4.4.2 焊接工艺性抗疲劳处理
• 4.5 本章小结
• 第5章 单辊破碎机的抗磨损设计
• 5.1 单辊破碎机的磨损机理与失效分析
• 5.1.1 单辊破碎机的主要磨损形式
• 5.1.2 单辊破碎机的磨损机理分析和磨损特点
• 5.1.3 单辊破碎机失效分析
• 5.1.4 影响单辊破碎机耐磨性的因素
• 5.2 单辊破碎机的材料选用
• 5.2.1 基体材料
• 5.2.2 耐磨材料
• 5.3 单辊破碎机的堆焊设计
• 5.3.1 堆焊技术
• 5.3.2 堆焊工艺设计
• 5.3.3 堆焊修复简介
• 5.4 工业试验与使用情况分析
• 5.5 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 后续研究工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 发表论文和科研情况说明