回轉窯擋輪空心軸的研究與改進

夏鍇 趙柯

【摘 要】本文主要應用ANSYS對回轉窯擋輪空心軸進行有限元分析，得出空心軸在工作條件

下的應力分布和變形狀態。對空心軸的結構進行優化，以便更好的在工作條件下進行工作。

【關鍵詞】回轉窯；擋輪；空心軸；A NS Y S

【中圖分類號】 TF748.91【文獻標識碼】A【文章編號】1672-5158（2013）07-0160-01

Finite element analysis of rotary kiln in bye spindle

Xia Kai

【Abstract】This article mainly used ANSYS finite element analysis was carried out on the rotary kiln block bye spindle， concluded that stress distribution and deformation of hollow shaft condition under the working conditions. Optimize the structure of the hollow shaft， in order to get a better working conditions【Key words】Rotary kiln； Catch wheel； Hollow shaft； ANSYS

1 前言

回轉窯是對固體物料進行機械、物理或化學加熱處理的設備，廣泛應用于建材工業、化學工業和有色冶金工業中。回轉窯的特點是采用傾斜安裝的方式，使物料在圓筒中不斷地翻滾，從而使物料在圓筒中均勻地進行物理或化學反應。回轉窯傾斜安裝于基礎之上，由自重和摩擦力產生軸向力，還有輪帶和托輪軸線不平行而產生的附加軸向力，促使形大體重的筒體周向位置難以固定，因此允許沿軸向往復串動。擋輪分為信號擋輪、吃力擋輪和液壓擋輪[1]。

信號擋輪廣范應用于小型回轉窯、冷卻機等設備。本文主要通過對信號擋輪建立三維模型，并利用ansys建立有限元模型，求得擋輪空心軸在工作條件下的壓力分布、應變狀態。為擋輪結構提出合理的改進意見。

2 擋輪的有限元分析

2.1 擋輪的受力原理分析

托輪和窯體軸線發生相對歪斜的時候，由于摩擦力的作用，輪帶會帶動窯體上下竄動。當窯體向下滑動時，作用在擋輪上的力達到最大[2]。圖2 空心軸的有限元模型

2.2.1 接觸定義

當筒體延軸向上下往復竄動時，經過擋輪的受力分析可知，當筒體向下竄動時，擋輪受力達到最大值。因此，本文只對向下竄動時擋輪空心軸的有限元進行分析。所有單元采用性能好的六面體和五面體單元網格保證網格質量。

2.2.2 建立邊界條件和施加載荷

材料相關參數的選取：

空心軸的材料為ZG270-500，彈性模量為2.06？105MPa，泊松比？為0.34，密度為 7.85？103kg/m3。

載荷定義：

筒體上竄和下竄2種工況中，根據系統特點，只研究下竄過程。擋輪底部固定，下竄過程中對擋輪空心軸左側施加全約束。

3 結果分析

空心軸的位移云圖如圖3所示，應力云圖如圖4所示。

182，發生在200？和240？交界的邊緣處。而ZG270-500的許用應力為180MPa。

2.根據計算結果可以發現，空心軸臺階處出現了應力集中的現象，并且最大應力達到了材料的許用應力。此危險截面處可以加大圓角半徑，從而可以改善最大應力。

參考文獻

[1] 回轉窯編寫組.回轉窯（設計、使用與維修）.冶金出版社，1977[2] 朱泉，許林發.建材機械工程手冊.武漢工業大學出版社

[2] 李英.大型回轉窯筒體強度計算與分析.有色冶礦，2011