数据驱动的大型回转窑支撑系统数值模拟研究.docx

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数据驱动的大型回转窑支撑系统数值模拟研究

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乔景慧蔡传全

摘要：回转窑是氧化铝生产的核心设备，由筒体、托轮、轮带、挡轮和传动设备等组成，是复杂的超静定运行系统。筒体是整个系统的主要支撑部件，物料的物理、化学反应均在筒体内完成，回转窑筒体的运行状态直接影响物料的烧成程度。基于超静定连续梁模型和赫兹理论，本文将筒体视为简支梁，对各挡位支撑力进行求解，并定義筒体当量密度来处理整个筒体的重力，将传统力学方法求得的支撑力与ANSYS求解的支撑力进行比较，为ANSYS分析提供理论支持，综合考虑多个附件的荷载对筒体刚度造成的复杂影响，依据筒体的应力图、变形图来确定其危险截面，根据应变云图结果，确定变形量最大的挡位，保证筒体稳定运行，为回转窑结构设计优化提供参考。

关键词：回转窑;筒体;应力分析;有限元法

Abstract：Rotarykilnisthecoreequipmentforaluminaproduction，whichiscomposedofcylinder，supportingroller，wheelbelt，retainingwheelandtransmissionequipment，andisacomplexultra-staticrunningsystem.Thebarrelisthemainsupportingcomponentoftheentiresystem，thephysicalandchemicalreactionsofthematerialsarecompletedinthebarrel，theoperatingstateoftherotarykilnshelldirectlyaffectsthedegreeofmaterialfiring.BasedonthestaticallyindeterminatecontinuousbeammodelandtheHertztheory，thispaperregardedthecylinderasasimplysupportedbeam，solved;thesupportforceofeachgear，anddefinedthecylinderequivalentdensitytohandlethegravityoftheentirecylinder.ThesupportforceobtainedbytraditionalmechanicsmethodwascomparedwiththesupportforcesolvedbyANSYStoprovidetheoreticalsupportforANSYSanalysis;consideringthecompleximpactoftheloadofmultipleaccessoriesontherigidityofthecylinder，thedangeroussectionwasdeterminedaccordingtothestressdiagramanddeformationdiagramofthecylinder;accordingtotheresultsofthestrainclouddiagram，thegearwiththelargestamountofdeformationwasdeterminedtoensurethestableoperationofthecylinder，whichprovidedareferenceforthestructuraldesignoptimizationoftherotarykiln.

Keywords：rotarykiln;cylinder;stressanalysis;finiteelementmethod

回转窑是生产水泥、石灰、冶金和化工的核心设备，也是对散状或浆状的物料进行热处理的热工设备。筒体、回转部件、物料和窑衬等的质量极大，少则有几百吨，多则有几千吨。作为复杂重载、变刚度、多支撑的大型超静定回转筒体设备，回转窑的正常运行不仅对企业的生产效益十分重要，更是生产安全的重要保障[1]。回转窑的强度问题表现为筒体在荷载作用下产生弯曲变形，易造成挡轮和托轮底座破裂、地脚螺栓拉断以及混凝土破裂等现象，给企业生产和人员安全造