资源描述：
《布料溜槽断裂原因分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、布料溜槽断裂原因分析摘要：针対某炼铁厂布料溜杷j断裂的问题，采用有限元软件ANSYS建立布料溜杷啲三维有限元模型，并在此基础上模拟溜槽在不同预紧力作用下各部位的应力，并结合溜槽和螺栓材料的性能分析，找出了布料溜槽断裂的原因，即在常温下，布料溜槽不会发生断裂；在高温下，螺栓的应力和变形呈非线性变化，导致螺栓产主蠕变断裂其至瞬时拉断，这是造成布料溜槽断裂的主耍原因。关键词：布料溜槽；螺栓；断裂；有限元法；高温布料溜槽是高炉炼铁设备屮非常重耍的关键部件，其使用寿命的长短直接影响到牛•铁的产暈⑴⑵。而溜槽的结构、制造工艺及材质对其使用寿命影响很人。某炼铁厂布料溜槽在实际住产过程川发
2、生了断裂事故，联接螺栓人部分被剪断，溜槽本体脱落，严重影响生产，为了找出事故原因，提高溜槽的使用寿命，对布料溜槽整体进行有限元分析，并结合溜槽和螺栓材料的性能，找出断裂发生的原因，为其结构设计及生产工艺的改进提供依据。1布料溜槽有限元分析1.1三维实体模型某炼诙厂布料溜槽的主要结构包括溜槽木体、鹅头体、联接螺栓、加固板等⑶。严格按照图纸尺寸，在不影响计算结果准确性的前提下，在三维CAD软件中对局部细小结构进行合理简化，考虑到结构和载荷的对称性，建立溜杷的一半三维实体模型，如图1所示。1.2有限元模型建立将建好的模型导入ANSYS中，并设迸相应的参数。联接螺栓的材料为A2-7
3、0钢，德国牌号A2-70钢相当于国标304材质不锈钢0Crl8Ni9,Jt材料的弹性模量E=l・99xlO5MPa,泊松比卩=0.3,密度p=7.9xl03kg/m溜槽其余部分的材料为lC"8Ni9Ti,其弹性模最为E=l.98xl05MPa,泊松比尸0.27,密度p=7.9><103kg/m3o采用8节点四而体结构单元solid45,对接触区域采用六面体网格划分，其余部分利用自由网格划分。溜槽共划分93105单元,节点85781,如图2所示。1.3载荷和边界条件溜槽安装时，溜槽上的两个鹅头形联接臂插入到对应驱动轴端部的定位槽屮，再将位于驱动轴中的偏心长销轴插入溜槽联接臂
4、的锁紧孔中，然后转动偏心长销轴使溜槽在驱动轴上锁紧，驱动轴带动溜槽旋转和倾动实现布料操作布料溜槽开始布料示料流的运动规律如图3所示。其中，节流阀物料排放初始速度为：炉料落到溜槽上的速度为：炉料落到溜槽上且改向示的速度为：i)2=QBrcosa(3)炉料在溜槽末端的切向速度：B3=27rco4-sina(4)炉料在溜槽末端沿溜槽轴线方向下滑速度：U4=[u22+2gl(cosa—(isina)+(2n:col)2(sina+(icosa)sina]1/2(5)式中九一炉料的流动系数,取0.5；0—节流阀开口中心线与水平面的夹角,取90度;D—节流阀喉管直径，取950mm；d—
5、炉料平均粒度，取45mm；h
6、—节流阀至溜槽悬挂点的距离，MX4010mm：b—溜槽悬挂点至耐幣衬板的垂直距离，取1140mm；a—溜槽倾角，溜槽最人倾角为52.5o,当溜槽处于最大倾角位登时溜槽受力情况最危险；L—溜槽总长度,4500mm；1—溜槽有效长度，l=(L—b/tan(x)=1300mm；3—溜槽旋转速度，取8r/min；卩一溜杷J与耐磨衬板的摩擦系数，取0.713；Q—速度折减系数，取0.63o由于溜槽启动比较平缓，不考虑启动冲击力。料流从屮心喉管流岀示撞击在溜槽的衬板上，再沿溜槽衬板分布到炉喉内。在这一过程中溜槽受到料流的冲击力F1,料流落到溜槽上后到料流从
7、溜槽外沿落下前累积的重力G1,料流对溜槽的摩擦力f,溜槽口身的重力G2,螺栓受到一定程度的预紧力F2。各种力的大小计算公式如下:F
8、=pu22D(6)Gi=pu0・(x)4—i)2)/(sina—ycosa)(7)/=
9、i-Gi-cosa(8)G2=mg(9)F2<(0.6〜0.7)asAl(10)式中p—料流密度，按焦炭和铁矿石各占一半的比例混合物料，可取料流密度为p=l.2xl03kg/m‘；氐一螺栓材料的屈服强度，室温下材料0G18Ni9的屈服极限为402MPa；A
10、—螺栓危险截面积，A^7rd
11、/4=3.1415926x20.42/4=326・85mm2代入计算可得
12、：溜槽受到料流的冲击FE.36x104N,方向竖直向下；料流落到溜槽上到料流从溜槽外沿落下前累积的重Gi=2・69x104N；料流对溜槽的摩擦力戶1.17x10%方向沿料槽轴线方向向下；对螺栓应就加的最大预紧力F2=81000No实际施加载荷过程中，将冲击载荷F1以集中载荷的形式施加到溜槽落料范用内，方向竖直向下。摩擦力以均布载荷的形式作用在表面效应单元上，作用范围从落料处开始到料槽末端结束。料流落到溜槽上后到料流从溜槽外沿落下前累积的重力G,以均布载荷的形式施加在料槽上，范围从落料处开始到料槽末端结束。为了模拟螺
