機(jī)械外文翻譯--傳動(dòng)滾筒的疲勞問(wèn)題

傳動(dòng)滾筒的疲勞問(wèn)題 摘要 皮帶輸送機(jī)的滾筒打破了運(yùn)轉(zhuǎn)中由于疲勞在焊接縫的區(qū)域在軌盤和圓柱形殼之間。調(diào)查必須提供證據(jù)是否超載鼓 , 或缺少設(shè)計(jì)或制造導(dǎo)致失敗。在第一損傷假說(shuō)排除之后 , 二個(gè)有限元素模型被建立原始的設(shè)計(jì)與實(shí)際上制作的滾筒比較通過(guò)非線性演算。 根據(jù) 熱點(diǎn)的重音組分 在圓周 , 滾筒的產(chǎn)品使用期限被限制了為指定的負(fù)荷狀態(tài)。為設(shè)計(jì)根據(jù)圖畫 , 充足的產(chǎn)品使用期限被核實(shí)了。失效的滾筒的估計(jì)的產(chǎn)品使用期限對(duì)應(yīng)了以傳動(dòng)機(jī)的有效的操作時(shí)期。高抗剪應(yīng)力對(duì)惡化產(chǎn)生了極大的影響。因?yàn)樵O(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)被證明是關(guān)于焊接技術(shù)在 縫根的區(qū)域和在軌盤的肩膀 , 開(kāi)發(fā)了對(duì)一個(gè)優(yōu)化設(shè)計(jì)及對(duì)其提議。 主題詞 : 焊接縫 ; 疲勞 ; 傳動(dòng)機(jī)滾筒 ; 非線性有限元素分析 1. 介紹 一臺(tái) 里長(zhǎng)傳動(dòng)機(jī)的一個(gè)傳動(dòng)滾筒的殼在采礦站點(diǎn)在 4400 h 以后操作崩潰了。傳動(dòng)機(jī)傳送殘破的巖石從隧道中通過(guò)。傳送帶由二圓破裂鋒利的邊緣因而切開(kāi)了和部份地受傷了入鼓 (圖 1) 的里面。失敗導(dǎo)致了長(zhǎng)的生產(chǎn)停工期和高費(fèi)用為修理。另外 , 復(fù)發(fā)失敗的可能性為設(shè)施相似的是令人擔(dān)心的事。 這個(gè)圖象的顯示大型版本 (55K) 圖 1. 殘破的傳動(dòng)機(jī)鼓與被切開(kāi)的傳送帶入殼 , 一殼段被切除。 調(diào)查的主要范圍是回答是否設(shè)計(jì)或鼓的制造負(fù)責(zé)對(duì)損傷。廣泛的有限元素模型被建立了為二個(gè)設(shè)計(jì)選擇 :為了獲得現(xiàn)實(shí)裝貨為鼓 , 傳送帶被塑造作為一被加強(qiáng)的亢奮有彈性部份并且傳送帶力量被傳送了在聯(lián)絡(luò)定義 (幾何學(xué)和物質(zhì)非線形性 ) 。 期望的產(chǎn)品使用期限被計(jì)算了為皮帶傳動(dòng)的不同的組合 : 連續(xù)的正常運(yùn)行以張力 250 純凈的起始的操作以緊張 400 和混雜的方式操作。演算執(zhí)行了根據(jù) 南 1 。 傳動(dòng)機(jī)鼓 和滑輪經(jīng)常被證明是重要組分在大或沉重被裝載的設(shè)施。許多出版物對(duì)付疲勞并且 /或者生產(chǎn)工藝?yán)щy , 具體地為被焊接的組分 (焊接縫 , 焊接做法設(shè)計(jì) ) 。重要區(qū)域包括軌圓盤、鼓的殼或不同的組分的連接。瓊斯 2 描述了疲勞鎮(zhèn)壓在不同的鼓底部 (軌盤或網(wǎng) ) 。金等 3 執(zhí)行了耐久性分析在滑輪以另外的孔在網(wǎng) , 可能減少重音在軌盤。 陳 等。 4 審查了圓柱形殼僵硬和縱向加強(qiáng)筋的影響。 但焦點(diǎn)是主要在鼓全球性彎曲的裝載登上在二對(duì)稱外在軸承。 為地方彎曲的作用和折的考慮在傳送帶邊際的區(qū)域 , 鼓的詳細(xì)的模仿以有限元 素 (方法被認(rèn)為可靠比一種全球性分析方法。 5 開(kāi)發(fā)了一個(gè)特別 碼為傳動(dòng)機(jī)滑輪的演算。為本研究 , 商業(yè)有限元素代碼 6 選上的歸結(jié)于可及性和它寬廣的功能程度。非線性物質(zhì)行為和聯(lián)絡(luò)在殼和傳送帶之間能兩個(gè)被考慮在模型。 2. 情況和假說(shuō) 設(shè)施的概要被顯示在圖 2 。皮帶輸送機(jī)的主要參量是如下 : 長(zhǎng)度 : 2640 m 。 傳動(dòng)機(jī)高度 : 342 m 。 傳動(dòng)能力 : 205 m3/h 。 傳送帶寬度 : 0.8 m 。 功率 : 600 千瓦 (3 × 200 千瓦 ) 。 傳送帶速度 : 3.0 m/s 。 這個(gè)圖象的顯示大型版本 (30K) 圖 2. 傳動(dòng) 機(jī)系統(tǒng)的概要在上部釋放的區(qū)域。 被塑造的主要部份包括了二張被轉(zhuǎn)動(dòng)的盤被焊接對(duì)圓柱形殼。二個(gè)短的圓環(huán)被焊接對(duì)盤擴(kuò)大總鼓寬度。外殼表面用機(jī)器制造了對(duì)凹面形狀在焊接過(guò)程以后。圖畫的部分被顯示在圖 3 。 這個(gè)圖象的顯示大型版本 (70K) 圖 3. 傳動(dòng)機(jī)鼓的圖畫與被轉(zhuǎn)動(dòng)的軌盤。 在未通過(guò)的設(shè)施的第一視力檢查以后本地 , 傳送帶的最初的破裂以鼓的隨后失敗能被排除 (假設(shè) ) 。因而那里保留了以下假說(shuō)為失敗。 因?yàn)闀?huì)解釋超載鼓的征兆不能被發(fā)現(xiàn) (被測(cè)量的驅(qū)動(dòng)力量和資格壓電池完全設(shè)施的協(xié)議 , 調(diào)查主要集中于部 A 的損傷假說(shuō)核實(shí)他們的可行性。 3. 調(diào)查 失靈的鼓的宏觀檢查 根據(jù)休息地帶的宏觀出現(xiàn) , 疲勞失敗在周圍焊接縫的區(qū)域被認(rèn)為了可能。在破裂系統(tǒng)的周邊區(qū)域 , 會(huì)是一個(gè)征兆為疲勞的宏觀塑料變形未被發(fā)現(xiàn)。幾乎所 有破裂表面是平面和垂線對(duì)鼓的軸。只大約 10% 整個(gè)破裂表面能歸因于牽強(qiáng)的破裂。 區(qū)域能容易地被解釋作為疲勞失敗的剩余破裂表面。 在鼓的底部 , 在破裂區(qū)域在內(nèi)在邊 , 幾乎方形的橫斷面更長(zhǎng)的毛刺被發(fā)現(xiàn)了 , 看圖 4 。這毛刺部分仍然被連接了到軌盤。 相似的零件被發(fā)現(xiàn)了在鼓里面與傳送帶一起的橡膠零件。毛刺的維度是 4米由 3米 , 幾乎匹配肩膀幾何在鼓盤里面 ,圖 5 。由于這次出現(xiàn) , 它被懷疑 , 軌盤的肩膀未被擊穿和適當(dāng)?shù)匚幢贿B接到鼓的殼。 這個(gè)圖象的顯示大型版本 (37K) 圖 4. 蹤影在鼓 (軌盤 A) 的底部。 這個(gè)圖象的顯示大型版本 (44K) 圖 5. 毛刺段的細(xì)節(jié) ; 表面的衡量單位。 被測(cè)量的殼厚度在裂縫的區(qū)域被證明是在 米 (功率的大小之間根據(jù)圖畫 : 米 ) 。 調(diào)查 由于間接損害 , 破裂表面不能被分析。橫斷面的焊接性通過(guò)焊接縫表示 , 裂縫繁殖了通過(guò)焊接金屬 (參見(jiàn)圖 6) 。這是一個(gè)征兆為一個(gè)增加的山谷作用在焊接縫的根。除那之外 , 會(huì)表明沉淀物失敗的重大焊接缺點(diǎn)不能被發(fā)現(xiàn) (即包括 ), 只有更小的毛孔在縫的根能被觀察。 這個(gè)圖象的顯示大型版本 (71K) 圖 6. 焊接的短剖面微寫器。 重音分析 輻形位移在鼓選擇 1 在連續(xù)的操作被顯示在圖 9 。二主要變形可能被觀察。一全球性彎曲包括軸和鼓 , 并且地方折和彎曲殼在軌盤。看重音的發(fā)行 , 二個(gè)潛在的地點(diǎn)以一個(gè)高山谷作用 (所謂的 熱斑點(diǎn)的 ) 可能被觀察 ,圖 10 。這些熱斑點(diǎn)一般并且是依于高地方重音和高重音高度在操作周期 , 是重要的在產(chǎn)品使用期限的評(píng)估。 這個(gè)圖象的顯示大型版本 (56K) 圖 9. 輻形位移在完全傳動(dòng)機(jī)和定義圓柱形協(xié)調(diào) (變形被稱為形象化 ; 模型包括軸四分之一 ; 內(nèi)部看法 ) 。 這個(gè)圖象的顯示大型版本 (60K) 圖 。 重音組分的一項(xiàng)詳細(xì)的研究為各個(gè)熱斑點(diǎn)是必要確定是否產(chǎn)品使用期限證明要求多軸向重音狀態(tài)的考慮。在圖 11, 彎曲的重音平行與軸軸被密謀。它是顯然的 ,熱斑點(diǎn) #2 由彎曲的重音控制。最大值和最低值直接地是明顯的從邊緣劇情 , 高度可能直接地被計(jì)算。如果你看抗剪應(yīng)力在 Z 方向 (圖 12), 最大值位于熱點(diǎn) 1 。這里 , 重音的尖峰對(duì)尖峰的價(jià)值無(wú)法讀直接地從劇情。如果熱斑點(diǎn)看消極抗剪應(yīng)力在位置 F = 0. (圖 9), 標(biāo)志將變成正面在一半以 后鼓的自轉(zhuǎn)到位置 180. 。因而 , 既使由于對(duì)稱只滾筒一半在方向被塑造了 , 重音必須被評(píng)估在鼓的充分的圓周。 這個(gè)圖象的顯示大型版本 (56K) 圖 11. 彎曲的重音 Z 在選擇 1 (軸鼓被壓制 ) 。 這個(gè)圖象的顯示大 型版本 (58K) 圖 12. 抗剪應(yīng)力 軸被壓制 ) 。 為必需提供有些產(chǎn)品使用期限的證明重音的詳細(xì)的評(píng)估 , 重音被密謀了作為有角位置功能使熱斑點(diǎn)被考慮在他們的道路在一個(gè)周期期間 , 在充分的圓周。這張圖表被顯示在圖 13 。由于兩個(gè)熱斑點(diǎn)說(shuō)謊近似地在同樣圓周 , 這個(gè)評(píng)估必須只完成一次為各個(gè)幾何和裝載案件各自。 這個(gè)圖象的顯示大型版本 (79K) 圖 13. 重音對(duì)有角位置為熱斑點(diǎn) 1 在選擇 1 (連續(xù)的義務(wù) , F = 250 。 碼描述不同的演算奔跑為證明以有名無(wú)實(shí)的重音、結(jié)構(gòu)重音或山谷重音。為證明以山谷重音 , 焊接縫和所有內(nèi)圓角必須準(zhǔn)確地被塑造 , 哪個(gè)結(jié)果在一非常小元素。矩陣系統(tǒng)會(huì)得到非常大和演算費(fèi)用巨大。 在本研究中 , 證明以結(jié)構(gòu)重音為焊接縫轉(zhuǎn)折是可適用的。結(jié)構(gòu)重音由外推計(jì)算重音價(jià)值在山谷的附近在最高的重音梯度的方向往熱斑點(diǎn) 1 。確切的山谷重音不需要為人所知 , 并且 結(jié)果非常不強(qiáng)烈取決于濾網(wǎng)提煉。 4. 證明為疲勞力量 演算為殘破的焊接聯(lián)接的證明執(zhí)行了根據(jù) 南 1 。所有半新標(biāo)志和簡(jiǎn)稱將是依從這個(gè)代碼。靶垛焊接在軌盤和鼓殼之間被考慮了。證明根據(jù) 算被描述在早先章節(jié)。為兩裝載案件 , 起始和連續(xù)的義務(wù) , 一個(gè)恒定的高度裝載光譜被承擔(dān)了。因而 , 純凈的起動(dòng)和連續(xù)的裝貨被考慮了。這簡(jiǎn)單化的后果以后將被談?wù)摗?以地方重音為平面 , 被焊接的組分被考慮了。 為證明以地方重音 , 南規(guī)定分開(kāi)的證明為焊接縫的根和為焊接腳趾(轉(zhuǎn)折 從縫到結(jié)構(gòu) ) 。在當(dāng)前案件 , 兩個(gè)幾何選擇有一個(gè)山谷在導(dǎo)致更高的重音在轉(zhuǎn)折與焊接根比較的焊接腳趾。所以證明為縫根可能被忽略為兩個(gè)選擇。 5. 討論 表 8 表示 , 唯一純凈的連續(xù)的操作裝載事例可能是額定的為耐力力量以理想的設(shè)計(jì)被計(jì)算在選擇 1 。所有其它案件是在疲勞力量領(lǐng)域?yàn)橛邢奚?, 即 , 他們的周期的數(shù)字對(duì)失敗是有限的。 操作時(shí)間以下數(shù)據(jù)由操作員估計(jì)幫助以革命的故意的數(shù)量的解釋對(duì)表 8 的失敗 : 操作小時(shí)的數(shù)字直到鼓的失敗 : 4400 h 。 起始的規(guī)程直到鼓的失敗 : 900 (最大的價(jià)值 ) 。 一起動(dòng) (不依賴裝貨 ) 150 s, 均等的期間大約。 115次鼓革命每起動(dòng)。 表 9 顯示估時(shí)對(duì)失敗 , 根據(jù)設(shè)施的操作數(shù)據(jù)。 表 8 表示 , 選擇 1 是疲勞忍耐為純凈的連續(xù)的操作。鼓有有限的產(chǎn)品使用期限只由于更高勞損在起動(dòng)期間。但它應(yīng)該經(jīng)久期望的工作時(shí)間。選擇 2 不是疲勞忍耐為純凈的連續(xù)的裝貨。所以 , 一個(gè)聯(lián)合的裝載的周期應(yīng)該是為準(zhǔn)確演算的依據(jù)。從表 9 它可能結(jié)束 , 惡化的率為連續(xù)的裝貨比惡化的率顯著高級(jí)在一個(gè)起始的做法期間 , 因?yàn)橹芷诘臄?shù)量是大約 240 次更高為一個(gè)操作周期。 失敗的以下可承擔(dān)的原因能是被提供的證 據(jù) : 破裂在鼓殼發(fā)生了由于疲勞在焊接縫的區(qū)域 , 因?yàn)橹谱鞯墓呐c原始的焊接縫的設(shè)計(jì)關(guān)于殼厚度和施行不同。 有毛病的制造據(jù)推測(cè)根據(jù)疑難設(shè)計(jì)特點(diǎn)為焊接生產(chǎn) (肩膀如同焊接水池備份 ) 。 比較高抗剪應(yīng)力充分地可能未被考慮在設(shè)計(jì)。 以下建議提出避免未來(lái)失敗在相似的設(shè)施 : 制造業(yè)容忍的考慮在設(shè)計(jì) (在殼厚度上高變化由于轉(zhuǎn)動(dòng)圓錐形形狀 ) 。 鼓的設(shè)計(jì)應(yīng)該被修改用這樣方式。焊接縫的形成在根區(qū)域應(yīng)該是易處理的。肩膀在被轉(zhuǎn)動(dòng)的盤能 , 例如 , 正切地消失入內(nèi)在殼表面 (圖 14) 。評(píng)論 : 在當(dāng)前案件 , 制造業(yè)缺點(diǎn)幾乎是 由設(shè)計(jì)編 程 。 這個(gè)圖象的顯示大型版本 (25K) 圖 14. 肩膀的可能的設(shè)計(jì)在軌盤 ; 最初的空白 (或裂縫 ) 正切對(duì)重音。 在重要案件 , 鼓應(yīng)該階段性地被測(cè)試為鎮(zhèn)壓。 1 C. W. B. G. H. . 5th , 2003). 2 of (1995) (1), 59 69. 507 K) | y 3 of in of i, , 2006) 429 34. 4 Q. of J 4 (1995) (1), 1 25. 1254 K) | y 5 M. . of 1 (1999) (3), 303 332. 1691 K) | y 6 I V. 2005, 2909in of a of a in to in of to an of or a or to to by of on of on of to a of of to of to be in of at of an 1. of a of a 2.6 km in a 400 h of a by of of 1). a of a a of 55K) 1. of to of or of In to a as a of a 50 a 00 to 1. to be in or of or of of or of 2 on of or et 3 on in in et 4 of of on of on of in of a of is a 5 a E of 6 to be in 2. A of is 2. of as 2640 m. 342 m. 205 m3/h. 0.8 m. 600 3 × 200 3.0 m/s. of 30K) 2. of in of to a to to to a A of is 3. of 70K) 3. of a of an of of be of A.1 or A.2 A.3 A.4 of of at B.1 of B.2 or B.3 on B.4 As no be an of of of on of to 3. of on of a in of In of no an to of 0% of be to a Th is be as of a At of in on a of 4. to of of 5 mm 5 of 5. to it of to of of 37K) 4. on of ). of 44K) 5. of a of in of to be 8.9 1.7 to 21.2 to be of 6). an an in of no be a in of be of 71K) 6. of in of at 9. be A of on at a be 10. to an is in of of 56K) 9. in of up a of of 60K) 10. in A of is to a of of 11, to It is 2 is by be If at in Z 12), is at 1. of be If a at = 0° (9), to a of to = 180°. if to of to be of of 56K) 11. Z in of ( of 58K) 12. Z in of to of a as a of to be on is 13. on to be of 79K) 13. in ( 250 KM a or a to be in a In a by in of in of 1. be do on 4. of to 1. be in on E in a of be of to In a in in to be 5. of be in . in of of to is of by of of to : of of 4400 h. of 900 ( of of 150 s, 115 to on of is a to it is a be an it be of is of as of is 40