链篦机传动装置设计及结构优化研究开题报告

全文总字数：3012字

1. 研究目的与意义

为适应钢铁工业的发展需要，国内近年十分重视现代球团工业建设,在近几年的钢铁工业建设中,普遍采用工艺先进、质量优良、产量高、效益好的链篦机-回转窑球团生产工艺线。链篦机生产线的建成投产和多年的生产实践为我国链篦机事业的发展，提供了成熟的经验和可靠的技术依据。传统设计的传动装置采用链轮传动，由于工况十分恶劣，设备故障多，作业率低，严重影响企业的正常生产和经济效益。回转窑球团法生产球团矿的主要设备由链蓖机、回转窑和环式冷却机组成, 将造球机造好的生球，经过链篦机的干燥、脱水、预热，然后进入回转窖内焙烧，再通过环冷机完成冷却，从而生产出合格的氧化球团。链篦机的安全稳定运行直接影响到整条工艺生产的连续性。因此需要改动其传动结构方式，保证链篦机在高温重载情况下能够正常工作，提高球团的产量，并且提高球团生产线上其他设备的工作效率。传动装置是链篦机的核心部件，传动装置的优化与改进，对链篦机的整机运行起着决定性的作用，未来将继续秉承改革、创新、节能减排，不断优化产品结构形式，为未来国内链篦机回转窑球团工艺生产线的发展积累更加成熟、宝贵的经验。

2. 国内外研究现状分析

六十年代初建成世界上第一套处理铁矿球团的篦链机-回转窑生产系统。这种新的球团工艺一经问世就得到了世界各国钢铁企业的重视，并获得迅速发展。六十年代初链篦机-回转窑生产能力仅占世界球团矿总生产能力的3.7%，到目前为止，链篦机-回转窑生产能力已占世界球团矿总生产能力的33%以上。链篦机是氧化球团、直接还原等工艺的关键设备，主要应用于钢铁、冶金等行业。链篦机是大型非标高温输送设备，主要用于物料干燥、预热、脱水，在工况条件下，链篦机室内温度一般介于200～950℃之间。链篦机作为干燥、预热设备在国内水泥、冶金行业应用已有多年历史了。冶金行业主要应用在氧化球团和直接还原球团工艺上,热工制度基本接近,但又有所区别。氧化球团工艺链篦机运行速度约1.6 m/min、布料厚度约120~160 mm、预热段炉罩空间温度高、产能较大;而直接还原工艺链篦机运行速度只有0.5 m/min、布料厚度约80~120 mm、预热段炉罩空间温度相对略低、产能很小。实际上就是直接还原工艺篦床在高温区停留时间更长,因而对其耐高温抗氧化性能、原始安装间隙的预留等因素要求更为严格

为适应大型化高炉对炉料结构的要求，优良的球团矿用做炉料的比例日益增加，欧美一些国家的高炉甚至完全采用球团矿作为含铁炉料进行生产。目前，球团生产上从设备上主要分为效率低、适应性弱的竖炉;产能大、产品质量稳定的链篦机-回转窑以及带式焙烧机等大规模球团生产设备，我国主要以链篦机-回转窑球团生产工艺为主，带式焙烧机发展较慢;而国外则带式焙烧机和链篦机-回转窑球团生产工艺均有发展。随着球团矿需求的增加及生产设备大型化的发展趋势，国内外众多学者纷纷研究优化球团生产工艺，为球团工艺的发展做出了巨大贡献，如熔剂性球团、金属化球团及含碳球团等。

在国家十一五计划关于增加氧化球团生产能力，改善高炉炉料结构，提高球团比例的要求下，我国球团矿的生产将进入一个新的发展时期。链篦机回转窑工艺将会更快速发展。大型链篦机（500万t/年产以上）的研制和设备改进仍会是今后设备研究的课题。5.8m78m超大型链篦机是目前世界上最大篦机之一，它的研制标志着我国在烧结球团领域已具有相当的技术水平和能力，该设备在制造安装和调试中非常顺利，负荷试车一次成功。目前已投入生产，效果良好，各项指标均达到设计要求。

3. 研究的基本内容与计划

(一)研究内容

该课题的主要内容是根据球团厂的产量要求，计算链篦机的相关参数，并设计相关结构，在三维数字化软件中建模装配，形成数字化模型。要求使用有限元分析软件对链篦机的传动系统进行静力学分析，研究在弯曲工况和扭转工况下的应力和变形情况，通过这两种工况的应力分布和变形情况判断结构和参数是否合理。

(二)研究计划

4. 研究创新点

对链篦机传动装置及结构进行直观的线性分析将是十分困难的。通过ANSYS软件的有限元分析程序能够将其离散为无数的元素单元，从而方便地进行分析、计算、优化结果。使用ANSYS单元库提供的元素单元建立链篦机的有限元模型将更为直观和方便。本课题中所有的分析运算、数据优化都是通过APDL语言来完成的。另外，用ANSYS软件对链篦机进行了有限元动态分析，给出了车架的动态特征信息，为车架的设计及优化提供了有效的参考依据。研究了ANSYS的二次开发问题，介绍了ANSYS的语言APDL(ANSYS Parametric Design Language)。该课题工作的主要创新点在于将参数优化技术引入到链篦机结构的优化设计中，通过对参数优化设计结果的分析一方面可以直接为结构的设计提供理论依据，另一方面也为结构参数优化设计模型的建立提供重要的参考。总之，本课题研究的参数优化方法是结构优化设计理论方法的一个重要发展，将其运用到链篦机结构设计将具有重要的理论意义和实用价值。