回转窑整体结构建模分析

回转窑简介

回转窑一般身长百余米，广泛用于水泥、矿冶、建材及化工等高温作业，为了进一步完善规划回转窑设备，我们以某大型回转窑为研究对象，建立回转窑三维有限元模型对其整体结构进行分析优化。

回转窑模型

回转窑主要由滚圈、筒体、托轮及托轮轴等部件组成。由于回转窑结构复杂，建模时应简化去掉一些影响不大的部件，并将其质量折算到相应位置以减少有限元模型的计算量。对其进行有限元结构场分析，物料的动态安息角为29.7°。

回转窑的结构分析

1、受力分析

筒体材料为Q235-C，筒体各段厚度不均，并有3.5%的倾斜度；将筒体视为水平连续梁，处理后等效重力加速度为9.794N/kg；筒体内物料的质量为450t，物料在筒体内向前匀速移动，且物料在总重量中所占的比重较小，故将其在轴线方向作为均布载荷，均布载荷集度。

大齿圈重45t，安装在筒体38.0~39.6m范围内，大齿圈的质量应按照均布载荷作用在筒体上与切向钢板连接处的相应位置，又因为其作用宽度较小，在计算支反力的过程中，因此将大齿圈的质量作为集中力处理。

2、载荷和约束

在回转窑筒体上施加计算所得的均布载荷，将大齿圈的质量作为集中力加载到相应的筒体位置上。在滚圈内表面方向上施加旋转约束，在另一方向（轴向）上施加平移约束和旋转约束，在第三方向上施加平移约束。

在托轮孔内部方向上施加平移约束和旋转约束，在另一方向上施加平移约束和旋转约束，在第三方向上施加平移约束。

在托轮轴两个端面方向上施加平移约束和旋转约束，在另一方向上施加平移约束和旋转约束，在第三方向上施加平移约束。

采用Solid70单元对其进行网格划分，得到351424个单元格，并以此对回转窑进行进行结构分析。

根据回转窑内物料的实际受力状况，推导得出物料达到动态平衡时的动态安息角，并在模型计算中考虑动态安息角，使回转窑受力分析结果更加准确，为回转窑精确运行提供依据。