该课题是某钢厂150t转炉设计的研究内容之一。三点支承是连接炼钢转炉炉壳和托圈的支承装置,在转炉的倾动过程中起着重要的作用。除了将炉体固定在托圈上之外,还能将炉体负荷传递给托圈,并能保证炉体能够在径向和轴向自由移动。但是,在炼钢过程中,三点支承所处的工作环境却非常的恶劣。其不但要承受来自炉壳和钢水的重力作用之外,还要受到热对流的的影响以及转炉在倾动过程中的冲击载荷,比较容易毁坏。 本文依据三点支承易损坏的原因,应用大型有限元分析软件ANSYS对其关键部件进行多物理场的仿真分析。主要开展的工作有:(1)从三点支承所处的温度环境出发,对下球面座和下球面垫进行热力学分析,从而确定了其有限元模型的温度场分布情况,为热—应力耦合场分析提供了温度分布结果:(2)对三点支承关键部件下球面座、下球面垫进行热—应力偶合场接触分析,从应力情况上看出其结构不合理的地方,提出改进方案,为以后的优化设计提供了理论指导和技术支持;(3)考虑三点支承关键部件支承螺栓的模态分析,以确定结构的固有频率和震动形式,并采取必要的措施,从而避免在使用过程中由于共振的因素而造成不必要的损失;(4)对三点支承关键部件进行谐响应分析,计算出结构在几种频率作用下的相应值对频率的曲线,从而预测结构的持续力特性,验证设计是否能克服共振、疲劳等由于震动引起的有害效果。 研究结果表明,三点支承在工作过程中存在应力集中现象,需要通过优化结构来改善其应力集中现象,其工作在共振频率之外,稳定性能良好。