大型多支承回转窑筒体系统的动力响应分析

回转窑运行中筒体、滚圈、托轮及轴承系统耦合成复杂的多支承动力学系统,运行轴线动态变化和冲击突变载荷将给设备带来复杂振动,从而加速疲劳破坏,增加设备故障率.文中采用传递矩阵法,首先建立回转窑筒体系统的动力学模型,再推导各类激励作用下筒体系统振动的传递矩阵修正响应列阵,最后建立系统的动力响应方程,从而找到计算动载荷和轴线检测动态误差的基本方程.     

基于有限元分析的大型回转窑等载同轴优化

回转窑是对固体物料进行机械、物理或化学处理的超大型筒体设备,在建材、冶金、化工等行业广泛使用。回转窑运行时工况复杂,在运行过程中筒体轴线会偏离理论轴线,导致各部件受力不均,各运动部件磨损加剧、寿命缩短,进而引发一系列问题。首先对某大型回转窑模型进行有限元分析,然后在回转窑满足各部件受力均衡及筒体轴线直线度要求的前提下,以各档位之间的间距、滚圈变形的初始值、调窑量和支承角为设计变量,对回转窑进行等载同轴优化,最后通过计算结果数据建立二次多项式响应面模型,得出设计变量中各因子对结果的影响程度的大小,同时也得到了托轮在垂直和水平方向受力响应面模型的数学表达式。     

回转窑简体轴线测量方法与系统

回转窑轴线的测量对于合理调整工艺操作规程及托轮摆放位置，避免托轮轴瓦发烧，改善筒体的受力状况，保护筒体等，具有重要的实际意义。论述了大型回转窑运行轴线动态测量的原理和方法，包括轮带和托轮直径的在线测量、轮带与筒体间隙的测量、筒体运行轴线水平直线度和垂直直线度的动态测量。设计研制了一种新型大型回转窑运行轴线动态测量系统，该系统具有结构简单、安装使用方便、测量精度高等特点。实际测量应用表明：所述的方法及仪器具有较高的测量精度和可靠性。     

基于谐波平衡法的非线性低频隔振系统振动特性研究

针对非线性低频隔振系统振动响应和振动传递率进行理论研究。基于非线性弹性元件的载荷－位移试验数据建立了非线性低频隔振系统的动力学模型和动力学方程。借助谐波平衡法对该非线性动力学方程进行近似求解,得到该非线性低频振动系统的一次谐波位移响应和振动传递率的近似表达式。分析了不同系统参数对振动传递率和曲线族骨架形状的影响,并对这种影响产生的原因进行了解释。理论结果与试验结果对比显示,当该非线性低频隔振系统工作在有效隔振频段内时,两者吻合良好。     

回转窑轴线测量系统

回转窑轴线的测量对于合理调速工艺操作规程及托轮摆放位置、避免托轮轴瓦发烧、改善筒体的受力状况、保护筒体等，具有重要的实际意义。设计开发一个新型的大型回转窑轴线测量系统，该系统具有结构简单、安装测量方便、精度高、可记忆存贮和通讯等特点。     

大型多支承回转窑运行轴线快速检测方法及其便携式系统

这里介绍大型多支承回转窑运行轴线快速检测方法及其便携式检测系统,该方法在回转窑筒体下面两个径向应变为零的方向安装非接触式位移传感器,对安装在筒体上的键相进行测量,由测得的位移值计算出该位置截面的回转中心。便携式检测系统由传感器安装支承装置,集成式信号采集装置和便携式计算机装置等组成,并编制相应的数据采集及处理软件。该系统结构简单、使用方便、测量精度高。克服了现有测量系统高处安装定位困难、测量操作复杂、测量误差大的缺点,实现了回转体运行轴线的快速检测,在实际应用中效果很好。     

双转子系统内转子不同心频谱特性分析

采用Timoshenko梁建立双转子系统的有限元模型,再根据三弯矩方程计算内转子不同心引起的附加轴承载荷,将轴承载荷引入双转子动力学方程,最终建立内转子不同心的双转子系统动力学模型.采用Newmark-β法求解系统动力学方程,分析不同心对转子系统振动频谱的影响.搭建了双转子试验台对仿真结果进行验证.研究表明:内转子轴承的不同心将导致轴承载荷随标高量线性变化,轴承载荷会使内转子产生静态变形.不同心状态下的不平衡响应除引起内、外转子倍频振动外,还激起了多阶正向进动和反向进动的固有频率,导致双转子系统振动频谱更加复杂.     

回转窑传动齿圈振动分析及处理

回转窑属大型重载高温设备,其传动齿圈经常发生振动故障。本文从窑体磨损、整体下沉,大齿圈或周围筒体弯曲,大齿圈本身问题,齿厚磨损和小齿轮安装不到位等方面分析了引起振动的原因,提出相应的消除振动措施,确保回转窑高效稳定运行。     

流体压力对液压管路流固耦合振动特性的影响研究

针对流体动力传输系统高压大流量化发展趋势下的管路系统流固耦合振动问题,建立了考虑摩擦效应的管路流固耦合振动14-方程传递矩阵模型,分别对两端固支液压直管和某型飞机翼尖弯曲管路的流固耦合振动特性进行了研究。提出了考虑摩擦项时流固耦合14-方程传递矩阵模型精确数值解法,分析了流体压力对管路流固耦合动力学行为的影响,搭建了液压管路流固耦合振动实验台,在不同压力下测试了管路的轴向速度响应,其结果与数值分析间的误差小于10%,验证了数值求解方法的正确性。研究结果表明:压力对管路振动特性影响较小,有利于叠加载荷作用下复杂液压管路流固耦合动力学行为的研究。     

大型回转窑支承部位应力与应变有限元分析

回转窑由筒体、轮带、托轮、挡轮、传动装置等组成。其重力全部作用在托轮上。回转窑经常因为支承结构设计缺陷导致系统生产事故。回转窑是水泥生产的核心设备,筒体长、跨距大,重载荷、大扭矩、多支点、是复杂的超静定运行系统。针对回转窑支承部位传统计算结果精确性差的问题,提出以水泥回转窑为研究对象,利用传统力学方法计算出支承点应力,再用ANSYS分析应力分布状况,依据筒体变形图和应力图,确定危险截面。依据应变云图,确定变形最大档位,调整跨距支承,保证筒体性能,以期为回转窑优化设计提供参考。     

大型回转窑支承滚圈的有限元动力特性分析

滚圈是回转窑最重要的支承部件,运转中弯曲应力造成的疲劳开裂是其主要失效形式。回转窑运行中由于自身因素及外界的冲击突变载荷导致运行轴线动态变化而给滚圈带来动应力,从而加速其疲劳破坏。文章分析了滚圈动载荷分布情况,采用有限元法对支承滚圈进行模态分析,得到支承滚圈的模态特性及其动态危险部位;进行突变阶跃载荷下的瞬态动力响应分析,得到位移应力响应规律,并分析动应力对部件疲劳强度的影响。所做结论是回转窑结构静力分析的补充和发展,为设备的动态健康维护和结构强度分析奠定了基础。     

泵源与机体共同激励下液压管路振动特性

车辆液压系统在工作过程中会受到车体振动与泵源液压脉动双重激励的影响,对压力波的传递及管网的振动产生重要影响。针对车辆液压系统泵源激励和车辆机体激励产生的振动进行分析,研究多源激励下管路的振动规律及压力波的传递规律。首先对泵源与机体共同激励下管路振动的计算方法进行了分析,将流体域动力学方程与固体域动力学方程进行组合,建立了流固耦合的总体动力学方程,然后对方程进行离散求解。基于理论推导,采用数值模拟的方法对液压管路的振动进行了分析,研究发现,液压系统在泵源谐波激励下的振动响应表现为宽频域的强迫振动,其谐波频率与泵源流体压力脉动频率保持一致,当泵源产生的压力脉动频率与液压管路的固有频率接近时,会激起管路结构大幅度共振响应。     

大型回转窑筒体结构的力学行为分析

运用理论分析和有限元技术,研究复杂重载、多支承、变刚度和超静定的大型回转窑筒体结构力学行为。基于超静定连续梁模型和赫兹理论,计算筒体支撑与摩擦载荷以及轮带与托轮的接触压力和面积,为筒体有限元建模提供边界条件。综合考虑多个附件对筒体载荷与刚度的复杂影响。通过定义当量密度等效处理重力载荷。由于耐火砖层的松散堆砌特点,在含耐火砖筒体模型中,若将耐火砖作为整体赋以砖块刚度与实际不符,故将弹性模量赋以小值,以减弱其刚度影响。首次解析推导出耐火砖对筒体的压力分布公式,建立效率更高、不含耐火砖的函数加载筒体模型。两种模型相互验证地分析筒体的变形和应力状态,并与文献中同类回转窑的应力结果接近。结果表明,回转转矩和摩擦阻力对筒体变形及应力的影响很小;筒体应力最高和横截面圆度最差的薄弱部位均在中间档支承处,解释了掉碎砖现象和潜在安全问题的发生机理,且与该窑体的维护记录相符。文中分析方法和结果对回转窑筒体的安全评估、补强设计和窑线调整均有参考价值。     

回转窑运行状态分析与监测研究成果处于国际领先水平

回转窑是冶金、化工、建材等行业生产流程中的核心设备,一次停窑事故将引起整个生产流程的中断,造成重大生产损失,保证其安全高效的运行是企业提高经济效益的关键。回转窑属于重载、超静定系统,运行中由于轴线变化,可导致载荷分配严重不均,从而引发轴瓦发热、烧瓦、托轮断轴、滚圈开裂等多种机械故障及安全事故。     

基于小波包分解的回转窑筒体故障提取研究

为了诊断回转窑工作故障和评估窑运行状况,有效提取窑筒体故障的特征信号极为重要。通过分析故障状态下窑筒体与托轮之间受力关系,建立托轮振动模型,得出窑故障与托轮位移振动的关联关系。针对现有窑筒体故障特征信息提取方法的不足,提出基于小波包分解的特征频率提取方法,对实际采集的数据进行小波包分解和提取特征频段进行重构。对重构后的数据进行Hilbert分析表明,采用小波包分解方法在托轮位移信号中提取2个窑故障特征频率,即筒体工作频率(KH)与托轮工作频率(RH),并以KH和RH的能量密度作为评估参数来分别反映筒体弯曲和各托轮超载受力的故障程度。通过对实测回转窑托轮信号进行处理,表明所提出方法有效,从而为后续研究回转窑运行故障的在线监测提供了新思路。     

回转窑调窑参数模糊优化及在线实施

针对回转窑轴线调整大都依经验进行的现状，在考虑影响窑体调整各方面因素的基础上，建立了调窑参数模糊优化模型，并开发了在线实施系统，该系统可优化出任何轴线状态下最佳的调窑参数，避免了回转窑参数调整的盲目性。实例表明应用该调窑参数调窑能最大限度地改善回转窑的运行状态，提高回转窑的运转率。     

频域内振动传递路径系统的参数灵敏度

建立了具有路径质量的振动传递路径系统模型,探讨了系统振源、传递路径、接受体三部分的交互影响关系.运用矩阵微分理论并与振动力学理论相结合,对频域内振动传递路径系统的参数灵敏度进行了讨论,获得了接受体频域动力学响应对路径参数的灵敏度分析结果,解决了路径参数对系统接受体频域响应贡献量的度量问题.当系统路径参数较多时,该方法能迅速准确地判断出主要影响参数,约束优化设计方向,简化振动传递路径系统的动态设计过程.通过算例表明,这一方法切实可行,为频域内振动传递路径系统的参数贡献度分析提供了理论基础.     

循环冲击激励下某发动机附件传动系统的振动特性研究

考虑到某涡桨发动机中附件传动系统动力学建模困难的问题,本文基于子结构总体耦合矩阵法,将同轴多转子耦合系统和斜交弧齿锥齿轮耦合多转子子系统的动力学模型加以综合和扩展,建立了主转子与附件传动系统耦合系统的动力学模型,并推导了动力学方程,使用变阶次Adams-Bashforth-MoutlonPECE算法对动力学方程进行求解,获得不同循环冲击载荷谱下,系统的动态响应,研究了该型航空发动机主转子与附件耦合系统的振动特性。结果表明:该下斜附件传动系统由于第三级齿轮副传递扭矩较大,同时斜齿轮副相较于弧齿锥齿轮副运转平稳性差,故两种交变载荷下各级齿轮副的最大法向相对位移、最大动载系数均值及最大法向振动加速度均方根均发生在斜传下斜齿轮副上;各级齿轮副沿法线方向的振动均为周期振动,且一个负载周期中同时包含有多个啮合周期。     

基于轴线检测定量分析大型多支承回转窑支承力

回转窑是冶金、水泥、耐火材料生产中的关键设备，是一种重载、大扭矩、多支点、静不定运行系统。生产中为对它进行合理维护与检修，需要准确掌握它运行时支承载荷的分配。针对回转窑载荷分布和刚度变化的特点，建立静不定梁求解的通用模型和矩阵，分别求得回转窑垂直和水平方向上的支承合力，导出插轮支承力计算的线性公式，通过检测轴线偏差可方便，准确地分析托轮支承力，并给出分析和应用实例。     

工业设备状态调整与故障诊断系统

工业控制是计算机技术应用领域的一个重要分支,如生产过程的监测、控制以及生产设备的管理等。本文以冶金、建材生产中的重要设备——回转窑为例,分析微机监测系统在工业设备运行状态调整、故障诊断与判别等方面的应用。 一、系统结构 回转窑是一种典型的多支点、静不定运行系统,其结构根据窑的长短常有二档、三档、四档、五档几种,特点是低速运转、重载、大扭矩,且处在振动、高温、露天场合,工作环境差,运行状态复杂。以往常发生因托轮压裂、传动主轴扭断等设备事故而停产的现象,原因主要是载荷分布不均、窑体挠度过大等。“八五”期间,北方工业大学成功开发了