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1、煤磨应力分析报告摘要：根据中材建设有限公司提供的图纸，建立了煤磨的有限元模型。该模型中，大齿圈的重量为9311.8Kg；一仓衬板质量为2898Kg；二仓衬板质量为：8808Kg；三仓衬板质量为：14039.6Kg；一、二仓间隔仓板的质量为3918.7Kg；二、三仓间隔仓板的质量为5565Kg；研磨体装载量：38.5t；烘干仓填充率：0.2；粉磨仓1填充率：0.27；粉磨仓2填充率：0.26；钢球容重：4.54.6 t/m3；物料容重：0.9t/m3；主电机功率：560kW；磨机转速：18.5r/min。本报告研究了煤磨在12个时钟旋转点处的人孔应力，得出的结论如下：1、大齿圈分度圆上的切向力为
2、129924.0814N，径向力为47288.498N。进料端轴瓦的支反力为911662.4N；出料端轴瓦的支反力为1143339.25N；2、筒体上最大静应力在三仓人孔边缘上，屈服安全系数为6.45；3、人孔上的最小疲劳安全系数为2.61根据最小安全系数为2.61，可以判定该煤磨的机构设计是合理的。1.有限元模型根据图纸提供的数据，一仓衬板质量为2898Kg；二仓衬板质量为：8808Kg；三仓衬板质量为：14039.6Kg；大齿圈质量为9311.8Kg。一、二仓间隔仓板的质量为3918.7Kg；二、三仓间隔仓板的质量为5565Kg；衬板的重量以载荷的形式分别加到各仓的筒壁上。煤磨的筒体部分、
3、磨头部分、隔仓板部分和齿轮部分网格划分为壳单元；中空轴和轴瓦之间以接触方式相互作用，它们之间的摩擦系数设为0.3；筒体和中空轴的的材料弹性模量设为196E9，密度设为7850Kg/m3。根据电机额定功率（560KW）和筒体转速（18.5RPM）计算得到的齿轮圆周力为129924.0814N，齿轮径向力为47288.498N，齿轮圆周力和径向力施加的方式如图4。图1图3是煤磨有限元模型。图1 煤磨整体有限元模型图2 人孔1在12h位置图3 煤磨内部具体结构模型图4 载荷示意图2.结果分析2.1人孔应力分析2.1.1人孔等效应力 人孔1最大等效应力产生在人孔位于4h位置，最大等效应力为33.9MP
4、a，见云图4；人孔2大等效应力产生在人孔位于6h位置，最大等效应力为26.5MPa，见云图5；人孔3等效应力产生在人孔位于7h位置，最大等效应力为38.7MPa，见云图6。根据屈服应力250Mpa，计算安全系数为（250Mpa）/（38.7Mpa）=6.45。图5 人孔1等效应力云图图6 人孔2等效应力云图图7 人孔3等效应力云图2.1.2人孔疲劳应力分析 人孔处的最大疲劳应力产生在人孔1内表面的边缘上，为34.9-（-28.4）=63.3Mpa；最大主应力产生在人孔1位于4h位置，最小主应力产生在人孔1位于7h位置，见图7图8。根据AISC标准,人孔1的安全系数:f=165(Mpa)/(63
5、.3Mpa)=2.61。图8 人孔1最大主应力图9 人孔1最小主应力 人孔2最大疲劳应力为27.2-（-15.2）=42.4Mpa；最大主应力产生在人孔2位于6h位置，最小主应力产生在人孔2位于10h位置。见图9图10。根据AISC标准,人孔2的安全系数:f=165(Mpa)/(42.4Mpa)=3.89。图10 人孔2最大主应力图11 人孔2最小主应力 人孔3最大疲劳应力为39.7-（10.7）=50.4Mpa。最大主应力产生在人孔3位于7h位置，最小主应力产生在人孔3位于4h位置。见图11图12。根据AISC标准,人孔3的安全系数:f=(165Mpa)/(50.4Mpa)=3.27。图12
6、 人孔3最大主应力图13 人孔3最小主应力2.2中空轴的应力分析2.21中空轴的等效应力分析 图14图15为两端中空轴的应力云图。进料端中空轴的最大等效应力（Von Mises Stress）为8.7Mpa；出料端中空轴最大等效应力为14.6Mpa，材料的屈服极限为250Mpa，有此判定，中空轴是非常安全的。 图14 进料端中空轴应力云图图15 出料端中空轴应力云图2.22中空轴的疲劳应力分析进料中空轴的最大疲劳应力产生在中空轴外表面的上过度处，为14.4-（-4.55）=19.95Mpa；最大主应力产生在进料中空轴位于4h位置，最小主应力产生在进料中空轴位于8h位置，见图16图17。根据AI
7、SC标准, 进料中空轴的安全系数:f=165(Mpa)/(19.95Mpa)=8.26。图16 进料中空轴最大主应力云图图17 进料中空轴最小主应力云图出料中空轴的最大疲劳应力产生在中空轴外表面的过度处，为21.4-（-12.1）=33.5Mpa；最大主应力产生在出料中空轴位于4h位置，最小主应力产生在出料中空轴位于8h位置，见图18图19。根据AISC标准, 出料中空轴的安全系数:f=165(Mpa)/(33.5Mpa)=4.92。图18 出料中空轴最大主应力云图图19 出料中空轴最小主应力云图3.应力及接触面分析 轴瓦最大应力为9.2Mpa，产生在出料端轴瓦上；与轴瓦相接触的轴面最大应力为
8、10.1Mpa，产生在出料端中空轴接触面上。见图16图17。图20 轴瓦应力云图图21 接触面的接触总压力4.结论1、进料端支反力为911662.4N；出料端支反力为1143339.25N。物料和研磨体的质量为38.5X1.14=43.89t；2、人孔1的疲劳应力幅值为63.3Mpa，安全系数为2.61；人孔2的疲劳应力幅值为42.4Mpa，安全系数为3.89；人孔3的疲劳应力幅值为50.4Mpa，安全系数为3.27。由此判断，人孔的疲劳强度满足设计要求。 3、中空轴最大疲劳应力为33.5 Mpa，安全系数为4.92，中空轴设计满足要求。4、轴瓦上的最大等效应力为9.2Mpa，中空轴上接触面的最大接触总压力为10.1Mpa。
