开题报告--应用ansys软件对造纸机的辊筒进行有限元分析

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1、 一 本课题的设计目的、意义及国内外现状 1 1本课题研究的目的及意义本课题研究的目的及意义 辊筒是造纸机上的最普遍结构部件，它们的类型和数量都很多。例如，在流 桨箱内通常有匀浆辊；在网部有胸辊、案辊、伏辊（或真空伏辊）和导网辊；在 某些造纸机的网部尚有饰面辊、驱网辊；在压榨部有各种结构的压榨辊（花岗石 辊、真空压辊、包胶压辊和沟纹压辊） 、毯压辊、引纸辊、导毯辊；在干燥部数 量很多的烘缸，在某种意义上也可以看作是一种大直径辊筒类型的部件。此外， 在造纸机上还有压光辊、弧形辊、施胶辊、卷纸辊等等。可以认为造纸机基本上 是由各种不同类型的辊筒所组成的。辊筒作为造纸机上最普遍的结构部件，它的 转速

2、制约着车速的提高，而影响整个设备的生产效率。辊筒转速主要受其动态特 性的影响，当辊筒工作转速在其临界转速的附近时，由于动态响应造成了辊筒无 法进行稳定工作。现代的造纸机是一个大型、连续、高速，自动化程度很高的系 统，而且随着科学技术的发展纸机的速度有越来越快的趋势。现在一台普通的纸 机车速就可以达到 1000m/min，一台先进的卫生纸机的速度可以达到 2000m/min 的高速度。 那些能在低速条件下工作的构件又很少的一部分可以继续在高速的情 况下工作， 而大部分的构件在高速条件下会因为超过了其临界转速产生过大的挠 度而失效。 特别像辊筒这样高速旋转的构件在低速旋转的时候可以平稳运行但是 当

3、辊子的速度达到 2000m/min 或者更高时，辊筒就超过了其临界转速，引起辊 筒的共振而使纸机无法正常的工作。虽然可以采取各种动平衡方法，但由于缺乏 对辊筒动态性能的系统研究而使其现场平衡效果不理想。 当辊筒转速超过其第一 临界转速时，形成柔性转子状态，而柔性转子的不平衡振动响应与其不平衡量的 大小和相位有关，还与转子本身的特性、支承条件和转速等有密切的关系，加之 校正面设置的可能性与理论分析有出入等因素， 使柔性转子的动平衡成了一项费 时又不容易取得满意效果的工序。 所以有必要在纸机的设计之前特别是在纸机的 设计车速下对造纸机的辊筒的动态特性进行研究， 掌握压榨辊在高速状况下的动 态响应。

4、为高速压榨辊的设计、制造、安装提供了现实的依据。因此本课题将应 用 ansys 软件对造纸机的辊筒进行有限元分析。 2国内外研究的现状国内外研究的现状 本课题中我将应用 ansys 软件对造纸机的辊筒进行有限元分析。有限元分析 是使用有限元方法来分析静态或动态的物理物体或物理系统。 在这种方法中一个 物体或系统被分解为由多个相互联结的、简单、独立的点组成的几何模型。在这 种方法中这些独立的点的数量是有限的，因此被称为有限元。由实际的物理模型 中推导出来得平衡方程式被使用到每个点上，由此产生了一个方程组。这个方程 组可以用线性代数的方法来求解。有限元分析的精确度无法无限提高。元的数目 到达一定高

5、度后解的精确度不再提高，只有计算时间不断提高。Ansys 软件是美 国 ansys 公司研制的大型通用有限元分析（FEA）软件，他是世界范围内增长最 快的 CAE 软件，能够进行包括结构、热、声、流体以及电磁场等科学的研究， 在核工业、铁道、石油化工、航空航天、机械制造、能源、交通、国防军工、电 子、土木工程、造船、生物医药、轻工、地矿、水利、日用家电等领域有着广泛 的应用。有限元分析是物理现象的模拟，是对真是情况的近似。通过对分析对象 的划分网格，求解有限个数值来近似模拟真实环境的无限个未知量。Ansys 分析 过程中包括三个主要的步骤：创建有限元模型（创建或读入几何模型，定义材料 属性，划

6、分网格） ；施加载荷并求解（施加载荷及载荷选项、设定约束条件，求 解） ；查看结果（查看分析结果,检验结果） 。 二本课题的主要内容二本课题的主要内容 1.参考收集到的各种资料，建立造纸辊筒的实体模型，定义单位制、单元类 型、单元实常数、材料模型和材料特性参数，以及定义几何参数等。 2.对实体模型进行简化与修改； 3.利用 ansya 的动力学分析功能对高速导辊进行动力特性分析。 基于所学知 识的了解，当辊子的速度达到临界转速或者接近时辊筒将出现不稳定的现象。本 体将着重研究在高速运转下的辊筒出现不平衡现象的内在原因， 以及解决这些不 平衡现象的有效办法。 4.本课题另一个主要目的就是研究辊子的平衡问题， 由于造纸机上众多的辊 筒转速高，跨距长所以在这儿我们将着重研究辊筒的动平衡。在对动平衡的研究 过程中了解动不平衡的内在原因，并提出坚决问题的初步方案。 5在对辊筒的动力特性和辊筒的动平衡进行了研究之后，我需要对研究结 果进行分析，找出解决高速辊子不平衡的更好办法 三本课题解决方案 1 1本本课题要重点解决的关键问题课题要重点解决的关键问题: 1.1 建立合适