國內(nèi)外球磨機工作強度的研究現(xiàn)狀

盡管球磨機在各個工業(yè)部門中已得到了廣泛的應用，但對球磨機強度的研究卻并不成熟。在計算球磨機的結構應力時，目前常用的兩種方法為：材料力學的方法和有限單元法。

傳統(tǒng)的研究方法是采用類比或憑設計經(jīng)驗的方法將球磨機回轉(zhuǎn)體簡化為簡支梁結構，運用材料力學的知識來計算其最大應力值。經(jīng)簡化，球磨機的回轉(zhuǎn)體所受載荷主要包括彎曲力矩、扭轉(zhuǎn)力矩和切向力，這些載荷由整體結構的重力和大齒圈傳遞的驅(qū)動力矩共同作用產(chǎn)生。由于上述的扭轉(zhuǎn)力矩和切向力所產(chǎn)生的應力和變形很小，對回轉(zhuǎn)體應力的計算結果影響不大，故在實際計算中只需求得最大彎曲應力即可。

在計算球磨機回轉(zhuǎn)體的彎曲應力時，考慮到它反復循環(huán)的變化特性，應選取回轉(zhuǎn)體材料的疲勞極限。由于球磨機筒體上存在觀察孔和螺栓孔等會產(chǎn)生應力集中現(xiàn)象的結構，故可以選取安全系數(shù)為3.5一4.0。

顯然，這種傳統(tǒng)的應力計算方法非常粗糙。原因是:

(1)球磨機回轉(zhuǎn)體的直徑與長度比大于1/5，并不符合簡支梁的簡化標準；

(2)球磨機回轉(zhuǎn)體中空，其應力變化十分復雜，不適于應用實心簡支梁的計算公式；

(3)球磨機筒體上開有觀察孔，其周圍應力分布較為復雜，傳統(tǒng)方法無法精確計算這部分應力值。

此外，當球磨機正常工作時，鋼球和物料隨筒體上升到一定高度后拋落，對筒體產(chǎn)生沖擊。一方面，由于球磨機正是利用這種沖擊力來破碎物料的，所以沖擊力越大球磨機的粉碎效率越高；另一方面，這種沖擊力對筒體和襯板產(chǎn)生沖擊，會造成筒體的破壞，應該控制在一定的范圍內(nèi)。

工程上，由于記錄技術的限制，在實際運轉(zhuǎn)球磨機中直接測量鋼球沖擊應力十分困難。目前，國內(nèi)外的研究人員也嘗試使用離散單元法來解決此問題，但工程應用條件還不成熟。由于傳統(tǒng)的應力計算方法并不能滿足實際工程的需要，所以人們開始將有限單元法應用十球磨機筒體的應力計算中。

有限單元法(finiteelementmethod)是綜合現(xiàn)代數(shù)學、力學理論、計算方法、計算機技術等學科的最新知識發(fā)展起來的一種新興技術。這個方法起源于20世紀50年代中期航空工程中飛機結構的矩陣分析。由于劃分后的單元結構簡單，各節(jié)點力之間的方程式可以很容易的通過平衡關系或能量關系建立起來。最后，為了形成總體代數(shù)方程組，將所有的單元方程組合在一起并引入邊界條件，求解此方程組即可得到原問題的解。

近年來，隨著計算機工業(yè)的迅速發(fā)展和有限元方法理論基礎的不斷完善，技術人員開發(fā)了一大批具有實用性的紅星有限元軟件，如ANSYS、ADINA、ABAQus、MSc等。這些軟件多具有強大的后處理功能使得計算結果可視化，可以直接觀察變形、位移和各種相關應力的分析結果圖。而且軟件中的參數(shù)化建模功能，可以很方便地修改己建立模型的局部結構，使其逐步完善，避免了大量無意義的重復性工作。所以廣大的工程技術人員越來越傾向于使用這種方法來分析計算復雜結構的應力應變情況。

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