回转窑挡轮空心轴的研究与改进

夏锴 赵柯

【摘 要】本文主要应用ANSYS对回转窑挡轮空心轴进行有限元分析，得出空心轴在工作条件

下的应力分布和变形状态。对空心轴的结构进行优化，以便更好的在工作条件下进行工作。

【关键词】回转窑；挡轮；空心轴；A NS Y S

【中图分类号】 TF748.91【文献标识码】A【文章编号】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

回转窑是对固体物料进行机械、物理或化学加热处理的设备，广泛应用于建材工业、化学工业和有色冶金工业中。回转窑的特点是采用倾斜安装的方式，使物料在圆筒中不断地翻滚，从而使物料在圆筒中均匀地进行物理或化学反应。回转窑倾斜安装于基础之上，由自重和摩擦力产生轴向力，还有轮带和托轮轴线不平行而产生的附加轴向力，促使形大体重的筒体周向位置难以固定，因此允许沿轴向往复串动。挡轮分为信号挡轮、吃力挡轮和液压挡轮[1]。

信号挡轮广范应用于小型回转窑、冷却机等设备。本文主要通过对信号挡轮建立三维模型，并利用ansys建立有限元模型，求得挡轮空心轴在工作条件下的压力分布、应变状态。为挡轮结构提出合理的改进意见。

2 挡轮的有限元分析

2.1 挡轮的受力原理分析

托轮和窑体轴线发生相对歪斜的时候，由于摩擦力的作用，轮带会带动窑体上下窜动。当窑体向下滑动时，作用在挡轮上的力达到最大[2]。图2 空心轴的有限元模型

2.2.1 接触定义

当筒体延轴向上下往复窜动时，经过挡轮的受力分析可知，当筒体向下窜动时，挡轮受力达到最大值。因此，本文只对向下窜动时挡轮空心轴的有限元进行分析。所有单元采用性能好的六面体和五面体单元网格保证网格质量。

2.2.2 建立边界条件和施加载荷

材料相关参数的选取：

空心轴的材料为ZG270-500，弹性模量为2.06？105MPa，泊松比？为0.34，密度为 7.85？103kg/m3。

载荷定义：

筒体上窜和下窜2种工况中，根据系统特点，只研究下窜过程。挡轮底部固定，下窜过程中对挡轮空心轴左侧施加全约束。

3 结果分析

空心轴的位移云图如图3所示，应力云图如图4所示。

182，发生在200？和240？交界的边缘处。而ZG270-500的许用应力为180MPa。

2.根据计算结果可以发现，空心轴台阶处出现了应力集中的现象，并且最大应力达到了材料的许用应力。此危险截面处可以加大圆角半径，从而可以改善最大应力。

参考文献

[1] 回转窑编写组.回转窑（设计、使用与维修）.冶金出版社，1977[2] 朱泉，许林发.建材机械工程手册.武汉工业大学出版社

[2] 李英.大型回转窑筒体强度计算与分析.有色冶矿，2011