大型磨機結構強度計算

（北方重工礦山冶金設備分公司，遼寧 沈陽 110141）

大型磨機結構強度計算

劉 剛 唐 威

（北方重工礦山冶金設備分公司，遼寧 沈陽 110141）

本文采用有限元方法對半自磨機MZS8848回轉體在不同工況鋼球沖擊情況下進行了強度計算，為大型磨機的設計提供有效參考。

大型自磨機/半自磨機；有限元分析；鋼球沖擊

介質的沖擊運動是影響大型自磨機、半自磨機研磨效率的最主要因素，同時介質較大的沖擊力對磨機的回轉體強度產生了很大的影響，因此研究鋼球對回轉體結構的沖擊作用尤為重要。

1 MZS8848半自磨機的技術參數

MZS8848半自磨機筒體模型如下：筒體內徑8.8m，有效長度4.8m，有效容積278.8m3，介質充填率30%（其中鋼球18%，物料12%），工作轉速10.76 r/min，最大裝載量315t，主電機功率6500kW，支撐類型為靜壓支撐。

表1 不同沖擊工況時各處的應力分布及變形結果

圖1 整體有限元模型

圖2 整體結構應力分布

圖3 整體位移云圖分布

2 有限元仿真分析

對于結構分析，有限元方法是發展最成熟、應用最多的方法。本文采用有限元分析軟件ANSYS進行分析。

在建模過程中，為提高計算速度要對模型進行簡化，故去掉了螺紋孔和倒角等細小且不影響計算結果的要素。MZS8848回轉體（含大齒輪）的有限元模型如圖1所示。

由于進行的是靜強度分析，增加接觸會大大增加計算時間，而本文主要討論的是筒體的整體強度，故模型中的螺栓和焊縫連接均按連續結構處理。采用的單元為SOLID185。筒內物料和鋼球采用等效密度的方法施加在筒體單元上，具體方法是修改單元。施加載荷是通過提取筒體內表面受力單元的單元節點，在節點上施加具有梯度分布的載荷。

3 分析結果

隱去大齒輪后的筒體的結構應力分布和位移分布如圖2、圖3所示，通過在ANSYS中的不同命令可以提取筒體、端蓋、中空軸、焊縫等處的應力分布、位移分布、變形等結果。

分布及變形結果。其中，工況一表示鋼球于30度位置開始脫離，對鋼球施加4.2m/s的水平初速度和-11m/s的豎直初速度，總沖擊力作用在有效長度上，鋼球沖擊力均布在一塊襯板的寬度范圍內。工況二表示當只考慮一個鋼球與襯板的沖擊力時，使沖擊力分別作用在筒體連接面處的兩塊襯板上（a），出料筒體靠近中間法蘭的一塊襯板上（b），最靠近出料端蓋的一塊襯板上（c）。

結語

筆者考慮的在鋼球沖擊作用的情況下，分析了磨機回轉體的強度變化，得到的分析結果對大型自磨機、半自磨機的設計可以做出初步的可行性預估。

[1]鄧繼業.大型半自磨機回轉體結構及強度研究[D].吉林大學，2012.

TD45 < class="emphasis_bold"> 文獻標識碼：B

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