辊压机工作装置的优化设计

作     者：吕瑞芳 

作者单位：河南科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：贾现召;姬建钢

授予年度：2014年

学科分类：080706[工学-化工过程机械] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：辊压机 优化 挤压辊 接触 机架 有限元 

摘      要：辊压机由于其具有产量高、能耗低、生产稳定的优点，广泛应用于水泥和矿山行业。随着国家经济和生产力的发展，资源紧张显得更为突出，国家“十二、五规划提出了节能减排的目标，为了响应国家的政策，节约材料，对辊压机工作装置进行优化设计。 本文分析了辊压机的工作原理、结构特点及工作区域动力学特性。利用ANSYS workbench建立挤压辊三维模型，对挤压辊上辊轴和辊套的过盈配合及柱钉和柱钉孔的过盈配合进行接触分析，根据不同的过盈量，对辊轴和辊套的接触应力及柱钉和柱钉孔的接触应力分布情况进行了研究，并且分析了两处过盈配合在不同过盈量下对彼此接触应力的影响，对挤压辊结构进行了优化设计，对挤压辊进行了强度分析。利用CATIA建立辊压机机架三维模型，利用ANSYS workbench对机架进行静力分析和模态分析，以机架的重量最小为优化目标，以机架钢板厚度和肋板厚度为设计变量，以机架的应力和应变及频率在合理范围内为设计条件，对机架的结构进行优化，对优化后的机架进行静力分析和模态分析，确定最优的结果，设计出最优的辊压机机架。 通过对挤压辊和机架的优化分析，挤压辊上柱钉和柱钉孔的配合方式变为为间隙配合，柱钉的底部为球状;机架的钢板和肋板的最佳厚度为20mm，12mm，该结果即可减小柱钉和柱钉孔的应力、方便柱钉的更换，又可减小柱钉孔底部的应力集中区，从而提高了挤压辊的使用寿命;同时也减小了工作强度，降低了生产成本，为今后辊压机工作装置的进一步研究提供理论依据。