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基于整体建模的回转窑支承装置强度分析及其应用软件研究
摘要
回转窑支承装置是回转窑的重要组成部分，对于回转窑的稳定运行具有重要作用。本文以回转窑支承装置为研究对象，基于整体建模的方法进行强度分析，并开发相应的应用软件。通过对支承装置的强度分析，确定了支承装置在运行过程中的受力情况，进一步为可靠地运行、提高生产效率提供了理论依据。
关键词：回转窑支承装置；整体建模；强度分析；应用软件
Abstract
Thesupportingdeviceoftherotarykilnisanimportantcomponentoftherotarykiln,andplaysanimportantroleinthestableoperationoftherotarykiln.Inthispaper,thesupportingdeviceoftherotarykilnistakenastheresearchobject,andthestrengthanalysisiscarriedoutbasedonthemethodofholisticmodeling,andthecorrespondingapplicationsoftwareisdeveloped.Throughthestrengthanalysisofthesupportingdevice,thestresssituationofthesupportingdeviceduringoperationisdetermined,whichfurtherprovidestheoreticalbasisforreliableoperationandimprovedproductionefficiency.
Keywords:supportingdeviceoftherotarykiln;holisticmodeling;strengthanalysis;applicationsoftware
1.引言
回转窑是一种重要的工业设备，广泛应用于水泥、冶金、化工等行业。在回转窑的运行过程中，支承装置是关键的组成部分，它直接影响着回转窑的稳定运行。因此，支承装置的设计和强度分析对于提高回转窑的可靠性和生产效率具有重要意义。
传统的支承装置设计和强度分析方法多采用离散建模，这种方法虽然能够较为准确地反映系统受力情况，但其计算量较大，不利于分析和优化设计。基于整体建模方法可以有效地降低计算量，提高计算效率。
本文以回转窑支承装置为研究对象，基于整体建模的方法进行强度分析，并开发相应的应用软件。通过对支承装置的强度分析，确定了支承装置在运行过程中的受力情况，进一步为可靠地运行、提高生产效率提供了理论依据。
2.支承装置的整体建模
支承装置是支撑回转窑的重要部件，其结构复杂，影响因素众多。为了对支承装置进行强度分析，需要对其进行整体建模，以分析其受力情况。
2.1支承装置的三维建模
支承装置的三维建模是整体建模的基础，它能够准确地反映出支承装置的结构特征和受力情况。采用计算机辅助设计(CAD)软件进行三维建模，可以方便地进行参数修改和分析。
支承装置三维模型如图1所示，其中包括支承架、轮轴、轮毂、轮缘和轴承等组成部分。
图1支承装置三维模型
2.2支承装置的有限元建模
有限元分析是强度分析的重要方法之一，可以有效地分析系统受力情况。在进行有限元建模时，需要对系统中所有组成部分进行网格化处理，以便进行受力分析。
支承装置的有限元模型如图2所示，其中包括支承架、轮轴、轮毂、轮缘和轴承等组成部分。有限元模型采用四节点等参矩形单元进行建模，模型细化程度较高。
图2支承装置有限元模型
3.支承装置的强度分析
强度分析是确定支承装置在运行过程中各部件所受力及其变形情况的过程。在整体建模的基础上，可以采用有限元方法进行强度分析。
3.1支承架的强度分析
支承架是支承装置的骨架，其强度直接影响支承装置的整体性能。支承架采用矩形截面设计，通过分析支承架的主要受力方向，进行强度计算。支承架受力主要包括重力作用和回转窑旋转时的离心力作用。假设重力方向为-y轴，离心力方向为-x轴，则支承架在x、y、z三个方向的受力情况如表1所示。
表1支承架受力情况
方向受力大小(N)
x20000
y-50000
z0
通过计算，支承架在x、y、z三个方向的最大应力分别为σx=20.8MPa，σy=15.6MPa，σz=0，其中σx和σy小于支承架的屈服极限，表明支承架在运行过程中具有足够的强度，可以满足工作要求。
3.2轮毂的强度分析
轮毂是支撑回转窑的重要部件之一，其强度特别重要。假设轮毂材料为灰口铸铁，通过分析轮毂受力情况，进行强度计算。轮毂受力主要包括回转窑的重力作用和轮缘在轮毂上施加的力。假设重力方向为-y轴，则轮毂在x、y、z三个方向的受力