转炉疲劳载荷谱的研究及其参数确定本科毕业论文(编辑修改稿)

转炉疲劳载荷谱的研究及其参数确定本科毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

为十年，钢结构为二十年，总频次为相应期间的主波数量，即 f(x)：对于转炉及倾动设备的整个寿命期间而言，工作在多个炉役之中，对于某座转炉来讲，其各炉 役的情况应该是差不多的，没有本质上的差别，因此可以用其一个炉役的分布情况代表整个转炉及倾动设备的寿命期间内的分布情况。 在转炉的一个炉役中，由于炉衬的烧损，重心不断下移，其倾动力矩是逐步加大的，从 Mmin 加大到 Mmax，其中 Mmax 便是我们通常说的转炉倾动力矩 M，近似地将倾动力矩在炉役内当作均匀变化来考虑，因此从 Mmin 到Mmax可以认为作用次数也是均匀变化的，见图 4，其中 f(x)＝ A为分布函数，根据分布函数在 Mmin 到 Mmax 的积分为 1的要求，令图中带阴影部分的面积为 1，即：  ni NiN 1 9 根据科学家们的试验结果，应力幅同寿命间为一根高次曲线，见图 5，通常写成 m*N=C，其中， C 为常数， 为应力幅， N 为在 作用下的疲劳寿命， m为 － N曲线的反斜率。 对于某具体的零部件， C为一恒定值。 目前还没有完整的可供使用的转炉及倾动设备的 － N 曲线，有些零部件只能采用类推法处理。 由于倾动力矩同应力有一定的函数关系，如三点球铰支承螺栓的应力、扭力杆的应力、倾动减速器的齿轮弯曲强度与倾动力矩成正比，倾动减速器的齿轮接触强度与倾动力矩的平方根成正比，故上式中的应力幅改成倾动力矩（更科学应称为倾动力矩幅，不过 这样称就很饶口）仍然满足，即 Mm*N=C。 根据前面的分析，转炉的主波分布应符合均匀的线性分布，其直 maxmin 1MM AdMm inm a x 1)( MMAxf ＝＝ 10 方图见图 6，如果我们在转炉的一个典型炉役内进行测试，然后对数据进行雨流计数和统计分析，应该得到大致一样的转炉载荷谱。 5．当量载荷 Md 转炉在一个炉役内，其倾动力矩是逐步变化的，但我们在实际的强度计算中总以 Mmax 为计算载荷，这样计算的结果是设备过于安全，为了能更好的反映转炉的实际工作情况，使设备在技术同经济之间有一个较好的平衡点，有必要找出一个与实际载荷谱损伤一致的当量载荷 Md，然后用当量 载荷 Md 进行疲劳强度计算。 由于转炉所受载荷是变化的，因此其寿命估算还不能直接采用Mm*N=C，还须确定其累积损伤模型。 目前线性累积损伤理论是讨论随机疲劳的最基本的理论。 下面为其基本公式： 以上为超过门槛值的应力幅引起的损伤之和。 式中 ni 及 Ni 是在 i 交变应力循环作用下的使用次数和寿命极限， Di为 i 作用下的损伤度， D为各应力水平所造成的损伤之和。 根据前面的分布函数和寿命函数，得 ni=Nf(x)dM=ANdM Ni=C/Mm 取积分得载荷谱总的损伤度 DDiNini nini    11CA N dMMMCA N dMNiniDimm)()1( 1m i n1m a xm a xm i nm a xm i n   mMMMmMMMmm MMmC ANdMMCANCA N d MMD 11 设在 N 作用 下的均匀当量载荷为 Md，则 Md 也符合寿命函数，即 Mdm*Nd=C，其中 Nd 为在 Md下的寿命，则 Nd = C / Mdm 当量载荷的损伤度为 Dd=N/Nd 由于原载荷谱对设备的损伤度应与当量载荷的损伤度一致，故令两者的损伤度相同， D＝ Dd，则： 解此方程得 ： 令 n=Mmin/ Mmax 式中 B为折算系数 ,而 Mmax为我们常说的、由工艺专业提给我们的倾动力矩 M。 要得到 B，我们还必须知道 m和 n这两个参数 ,下面就一些资料大致得到 B的取值范围。 （ 1） m 的取值范围 笔者在大学期间曾研究过桥式起重机箱形梁的 疲劳寿命问题，收集过一些资料，偏轨箱形梁的应力幅同寿命有如下公式： *N = C 另外 起重机设计手册 第 33 页中也有该值的取值范围，对于金属结构 m=3～ 6，对于齿轮等机械零件 m＝ 8～ 9。 CN M dNdNMMmC ANmmm   )()1( 1m i n1m a x－mmmm mmmMM MMm MMAMd )1)((1 )( m i nm a x1m i n1m a x1m i n1m a x m a xm a x11m a x **)1)(1( 1)1)(1( )1 MBMmn nmn nMMd mmm mm   （ 12 转炉托圈也是受偏心载荷作用的金属结构，粗略推论，它们有大致相同的规律，故初选托圈 m=3～ 6。 另齿轮传动的 m 系数在化学工业出版社的 机械设计手册 第三卷的第 88 页（接触强度的 m参数）和第 96 页（弯曲强度的 m参数）中也有，现摘录部分： 材料 参数 m 弯曲强度 接触强度 结构钢和调质钢 渗碳淬火钢和表面硬化钢 （ 2） n 的取值。