回转窑是冶金、化工、建材等行业生产流程中的核心设备,保证其安全、高效地运行是相应企业提高经济效益的关键。回转窑的主要支承构件,滚圈和托轮,在工作中处于滚动接触状态。从现场维修记录中可见,滚圈和托轮常常在远未达到预期寿命的情况下出现断裂事故。此类事故,一则严重威胁回转窑维护工作人员的人身安全,二则引起生产流程的中断,造成重大生产损失。 本论文针对这一状况,重新评估了在滚动接触的工作状态下,滚圈的疲劳寿命,并在研究滚圈—托轮滚动接触疲劳(RCF)损伤演变机理的基础上,提出了一种回转支承构件疲劳寿命计算的新方法。该方法针对性强,物理过程明确,中间步骤少,中间参数少且获取方法简便。通过疲劳试验证明,该方法在计算结果稳定性和精确性方面高于常规方法,具有一定的工程应用价值。 从滚圈的受力分析入手,应用有限元分析软件ANSYS,结合现场调研得到的滚圈内外层温度值,对滚圈进行热力耦合分析,得到滚圈上的疲劳危险位置及其应力的周期变化状况。利用局部应力—应变法对滚圈的疲劳寿命进行了计算。 论文针对滚动接触工作模式下的疲劳预测方法进行了研究。对2004年6月河南氧化铝厂托轮断裂事故做了现场勘察,并进行了疲劳断口的取样。通过对断口试样在扫描电镜(SEM)下的微观形貌分析,结合事故现场中断口的宏观特征分析,提出了一种在滚动接触中疲劳损伤累积与裂纹发展演变的新模型。基于该模型,依据国内外较为成熟的疲劳分析方法,基于非线性疲劳损伤理论,选择循环滞回能作为损伤参量,推导了构件在滚动接触模式下的新的损伤累积以及疲劳寿命预测公式,由此大大简化了传统方法中的计数模型以及求解过程,使疲劳寿命计算的便捷性和准确性得以提高。 通过对4组试件,万次以上循环的破坏性试验,得到滚圈材料单位体积总剪切迟滞回能的大小的疲劳寿命参量,并以此参量为基础,利用本论文中的接触疲劳寿命计算公式验算滚圈的疲劳寿命。