回转式烘干机的整体有限元分析

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回转圆筒式烘干机主要部件有换热管、支撑板、支撑板坐换环、滚圈、滚圈垫板、齿圈、齿圈肋板、加强圈、管箱支棍、简体以及管箱等。下面我们来看回转式烘干机的整体有限元分析。
1、整体模型
为准确模拟回转式烘干机的实际结构，本分析采用按实际尺寸建立的整体分析模型。为减小解题规模，除滚圈、齿圈和滚圈垫块用实体单元模拟外．，其余全部采用梁或壳单元模拟，管板采用传统规范里被削弱了的当量板，同时建立了只有管箱和换热管的局部实体有限元模型。整体模型如图2所示，部分有限元模型如图3-图5所示。
2、单元类型选取及有限元网格划分
在有限元模型中，分别采用ANSYS中的SHELL63壳单元（主要用于模拟烘干机简体）、BEAM189梁单元（用于模拟换热管及管箱的支撑杆）和SOLID45体单元（用于模拟滚圈、齿圈等）；在传热分析中，采用了与结构计算相对应的热单元为SOLID70体单元。为保证计算结果的准确性，划分网格时应保证单元在任何两个方向上的尺寸比例不超过1：7。划分网格后，烘干机整体结构共有55636个单元，其中SHELL63单元14896个，BEAM189单元36708个，SOLID45单元4032个，结点总数为93612。
3、约束方式
烘干机左右两个滚圈的底部各有一对与铅垂线分别成280约束方式，还各有一对与铅垂线成28。的支撑托轮，烘干机左滚圈的右边有一个挡轮。两对支撑托轮对整个烘干机起到主要的支撑和约束作用，挡轮起防止烘干机轴向滑动的作用。因此，在进行烘干机的结构分析时，分别在两个滚圈与托轮接触处约束垂直位移和一侧的水平位移、挡轮与滚圈接触处约束轴向位移，在这样的约束可能会造成计算结果在约束的位置出现局部应力集中，与实际应力分布有些差异，但不会影响烘干机的整体计算结果。
4、载荷条件
烘干机所受的载荷有自身质量、物料质量、蒸汽压力及温度。对于温度载荷，本文仅考虑烘干机在正常工作情况下的温度分布，因此对烘干机换热管和管箱的温度场进行了稳态热分析（包括热对流和热传导），并对各种载荷共同作用下的强度和刚度分别进行了计算。这些载荷工况组合为
1)空载工况，烘干机仅受到自身的质量作用；
2)机械载荷工况及烘干机受自身的质量、120%的正常操作量的物料与内压载荷作用；
3)设计工况，烘干机受自身的质量、120%的正常操作量的物料、内压及温度载荷作用；
4)事故工况，烘干机受自身的质量、200%的正常操作量的物料、内压及温度载荷作用。
以下对4种工况简称工况l、工况2、工况3和工况4。
对烘干机出口端管板及换热管温度场进行分析时