機械外文翻譯--傳動滾筒的疲勞問題

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傳動滾筒的疲勞問題 摘要 皮帶輸送機的滾筒打破了運轉(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)計或制造導(dǎo)致失敗。在第一損傷假說排除之后 , 二個有限元素模型被建立原始的設(shè)計與實際上制作的滾筒比較通過非線性演算。 根據(jù) ` 熱點的重音組分 ' 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)計根據(jù)圖畫 , 充足的產(chǎn)品使用期限被核實了。失效的滾筒的估計的產(chǎn)品使用期限對應(yīng)了以傳動機的有效的操作時期。高抗剪應(yīng)力對惡化產(chǎn)生了極大的影響。因為設(shè)計的認(rèn)識被證明是關(guān)于焊接技術(shù)在 縫根的區(qū)域和在軌盤的肩膀 , 開發(fā)了對一個優(yōu)化設(shè)計及對其提議。 主題詞 : 焊接縫 ; 疲勞 ; 傳動機滾筒 ; 非線性有限元素分析 1. 介紹 一臺 里長傳動機的一個傳動滾筒的殼在采礦站點在 4400 h 以后操作崩潰了。傳動機傳送殘破的巖石從隧道中通過。傳送帶由二圓破裂鋒利的邊緣因而切開了和部份地受傷了入鼓 (圖 1) 的里面。失敗導(dǎo)致了長的生產(chǎn)停工期和高費用為修理。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。 這個圖象的顯示大型版本 (55K) 圖 1. 殘破的傳動機鼓與被切開的傳送帶入殼 , 一殼段被切除。 調(diào)查的主要范圍是回答是否設(shè)計或鼓的制造負(fù)責(zé)對損傷。廣泛的有限元素模型被建立了為二個設(shè)計選擇 :為了獲得現(xiàn)實裝貨為鼓 , 傳送帶被塑造作為一被加強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)品使用期限被計算了為皮帶傳動的不同的組合 : 連續(xù)的正常運行以張力 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 ] 。 傳動機鼓 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 ) 。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筋的影響。 但焦點是主要在鼓全球性彎曲的裝載登上在二對稱外在軸承。 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 ] 開發(fā)了一個特別 碼為傳動機滑輪的演算。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被考慮在模型。 2. 情況和假說 設(shè)施的概要被顯示在圖 2 。皮帶輸送機的主要參量是如下 : 長度 : 2640 m 。 傳動機高度 : 342 m 。 傳動能力 : 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 。 這個圖象的顯示大型版本 (30K) 圖 2. 傳動 機系統(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)動的盤被焊接對圓柱形殼。二個短的圓環(huán)被焊接對盤擴大總鼓寬度。外殼表面用機器制造了對凹面形狀在焊接過程以后。圖畫的部分被顯示在圖 3 。 這個圖象的顯示大型版本 (70K) 圖 3. 傳動機鼓的圖畫與被轉(zhuǎn)動的軌盤。 在未通過的設(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為失敗。 因為會解釋超載鼓的征兆不能被發(fā)現(xiàn) (被測量的驅(qū)動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 的損傷假說核實他們的可行性。 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 , 會是一個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鼓的軸。只大約 10% 整個破裂表面能歸因于牽強的破裂。 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。 這個圖象的顯示大型版本 (37K) 圖 4. 蹤影在鼓 (軌盤 A) 的底部。 這個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焊接縫表示 , 裂縫繁殖了通過焊接金屬 (參見圖 6) 。這是一個征兆為一個增加的山谷作用在焊接縫的根。除那之外 , 會表明沉淀物失敗的重大焊接缺點不能被發(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 , 二個潛在的地點以一個高山谷作用 (所謂的 ` 熱斑點的 ) 可能被觀察 ,圖 10 。這些熱斑點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)品使用期限的評估。 這個圖象的顯示大型版本 (56K) 圖 9. 輻形位移在完全傳動機和定義圓柱形協(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 ) 。 這個圖象的顯示大型版本 (60K) 圖 。 重音組分的一項詳細(xì)的研究為各個熱斑點是必要確定是否產(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 #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算。如果你看抗剪應(yīng)力在 Z 方向 (圖 12), 最大值位于熱點 1 。這里 , 重音的尖峰對尖峰的價值無法讀直接地從劇情。如果熱斑點看消極抗剪應(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 , 既使由于對稱只滾筒一半在方向被塑造了 , 重音必須被評估在鼓的充分的圓周。 這個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)的評估 , 重音被密謀了作為有角位置功能使熱斑點被考慮在他們的道路在一個周期期間 , 在充分的圓周。這張圖表被顯示在圖 13 。由于兩個熱斑點說謊近似地在同樣圓周 , 這個評估必須只完成一次為各個幾何和裝載案件各自。 這個圖象的顯示大型版本 (79K) 圖 13. 重音對有角位置為熱斑點 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實的重音、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 , 哪個結(jié)果在一非常小元素。矩陣系統(tǒng)會得到非常大和演算費用巨大。 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)重音由外推計算重音價值在山谷的附近在最高的重音梯度的方向往熱斑點 [ 1 ] 。確切的山谷重音不需要為人所知 , 并且 結(jié)果非常不強烈取決于濾網(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)志和簡稱將是依從這個代碼。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) , 一個恒定的高度裝載光譜被承擔(dān)了。因而 , 純凈的起動和連續(xù)的裝貨被考慮了。這簡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 , 兩個幾何選擇有一個山谷在導(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)計被計算在選擇 1 。所有其它案件是在疲勞力量領(lǐng)域為有限生活 , 即 , 他們的周期的數(shù)字對失敗是有限的。 操作時間以下數(shù)據(jù)由操作員估計幫助以革命的故意的數(shù)量的解釋對表 8 的失敗 : 操作小時的數(shù)字直到鼓的失敗 : 4400 h 。 起始的規(guī)程直到鼓的失敗 : 900 (最大的價值 ) 。 一起動 (不依賴裝貨 ) 150 s, 均等的期間大約。 115次鼓革命每起動。 表 9 顯示估時對失敗 , 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期間。但它應(yīng)該經(jīng)久期望的工作時間。選擇 2 不是疲勞忍耐為純凈的連續(xù)的裝貨。所以 , 一個聯(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在一個起始的做法期間 , 因為周期的數(shù)量是大約 240 次更高為一個操作周期。 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 , 因為制作的鼓與原始的焊接縫的設(shè)計關(guān)于殼厚度和施行不同。 有毛病的制造據(jù)推測根據(jù)疑難設(shè)計特點為焊接生產(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。 以下建議提出避免未來失敗在相似的設(shè)施 : 制造業(yè)容忍的考慮在設(shè)計 (在殼厚度上高變化由于轉(zhuǎn)動圓錐形形狀 ) 。 鼓的設(shè)計應(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)動的盤能 , 例如 , 正切地消失入內(nèi)在殼表面 (圖 14) 。評論 : 在當(dāng)前案件 , 制造業(yè)缺點幾乎是 ` 由設(shè)計編 程 ' 。 這個圖象的顯示大型版本 (25K) 圖 14. 肩膀的可能的設(shè)計在軌盤 ; 最初的空白 (或裂縫 ) 正切對重音。 在重要案件 , 鼓應(yīng)該階段性地被測試為鎮(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. 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