看一看转炉托圈与耳轴的强度有限元分析2023/2/17 8:47:43

会呼吸的痛

新成立以来，我国钢铁工业飞速发展。1964年，我国首座氧气高吹转炉炼钢车间建成投产。目前，氧气高吹转炉炼钢设备在我国钢铁行业中发挥着极为重要的作用，促进了国民经济的发展。有限元分析的相关知识也可以到网站具体了解一下，有专业的客服人员为您全面解读，相信会有一个好的合作！

氧气高吹转炉的本体系统由炉体、炉体支撑系统、倾动机构和扭矩平衡装置组成。转炉的炉体包括炉壳和炉衬，炉壳一般为钢板焊接结构，炉衬包括工作层、长时间层和充填层。炉体及附件的全部重量通过支撑系统传递到基础上。


炉体支承系统主要包括托圈、托圈与炉体间的连接装置、耳轴、耳轴轴承和底座。托圈和耳轴是转炉的重要承载部件和传动部件，其安全性能直接影响转炉系统的运行性能。为确保转炉的正常运行，需要对设计出的托圈与耳轴进行强度有限元分析。托圈的结构其断面一般为矩形箱体结构，在中间焊有垂直筋板以增加其刚度。在工作过程中，托圈除承受炉体、钢液及炉体附件的静载荷和传递倾动力外，还承受频繁启、制动产生的负荷，及炉体、钢水罐、渣罐、烟罩及喷溅物的热辐、热传导所产生的热负荷。耳轴分为从动端耳轴和驱动端耳轴。耳轴受热会变形，为了适应耳轴伸长的位移，有一侧耳轴的轴承选用轴向游动的，其轴承支座为铰链连接结构。通常情况下，驱动端耳轴的轴承选用轴向固定的轴承，从动端耳轴的轴承选用轴向游动的轴承。


炉体连接装置的形式有链杆式、悬挂式、夹持器连接、薄片钢带连接等。这里研究的转炉的炉体连接装置是链杆式。炉体通过个垂直链杆和两个水平链杆连接在托圈上。两个水平链杆分别位于驱动端耳轴和从动端耳轴上。炉体及其载荷的全部重量Q通过托圈的支承点传递到托圈上。如果支承方式不同，托圈支承点的数目也有所不同。点以上的支承属于超静定问题。在转炉工作过程中，托圈平面的横向力通过水平链杆和固定支承向托圈传递，可以将链杆简化为二力杆。


当转炉炉体转动角后，托圈所受的外力有炉体及载荷的全部重量Q、炉体及载荷的反力矩MQ-Q和耳轴轴承的支反力等。即炉体及载荷的反力矩MQ等于使转炉转动的倾动力矩M。炉体及载荷的全部重量Q在托圈上产生外力，该外力在每个支承点上可分解为平行于托圈平面的载荷P，与垂直于托圈平面的载荷。


当垂直于环平面的载荷作用在托圈上时，内力计算需满足以下条件：①托圈圆环是回转体；②托圈圆环横截面的主惯性轴之一在圆环的中心线平面内。


目前，托圈断面一般采用钢板焊接的箱形(即矩形面结构。对于这种断面结构，切应力均匀分布在整个矩形断面轮廓上，且矩形断面结构的抗扭刚度比开口断面的大许多倍。根据转炉的工作情况，设计出的托圈是一个整体钢板焊接的箱形结构，由驱动侧耳轴座、从动侧耳轴座、出钢侧托圈瓣和装料侧托圈瓣焊接而成。托圈截面上的载荷有轴向力议切向力Q，Q，弯矩MX，MY和扭矩MK。设空心矩形截面的外侧矩形的高为宽为内侧矩形的高为。在计算时忽略托圈曲率的影响，其应力有轴向拉应力与轴向压应力、弯曲切应力和扭矩M、所产生的切应力弯曲正应力。