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开平2019ALC板|ACC板|NALC加气板材辊压的力学特性研究



第1期李健等:ALC板|ACC板|NALC加气板材辊压的力学特性研究69p(α,λ)=pm(α)·(1(2·|λ|)m)λ=Z/L(λ∈(0.5,0.5))(3)式中:pm(α)——挤压辊中心轴圆心角α所对应的挤压辊辊面的压力;Z——辊面上某点到其中点处的距离;m——轴向压力分布系数,m≥1.3.1.1待压区辊筒表面压力分布根据上述假设可知,待压区相对密度恒定为δ0,即在此区域内任一截面中的质量流速是恒定的,此时坯料内的速度会有一个加速过程,坯料只有微小的变形,挤压辊表面所受的压力与其他区域相比,受到的压力非常小,没有分析的意义,因此忽略不计.3.1.2挤压区辊筒表面压力分布在挤压区,假设坯料各断面水平速度与辊筒表面速度相同,并且任一垂直面的质量相等,可知:δα·[m+D(1cosα)]=δ0·h0=δm·m=const(常数)2辊压机辊压简Fig.2Rollerpressrollsdiagram(4)在此区域,其中δα指圆心角α所对应的相对密度,有:δα=δm·m∕[m+D(1cosα)](5)基于物料的反弹特性与假设四,挤压辊表面计算压力为:1δ011δα挤压区辊筒表面任何一处所受到的垂直压力为:1δ011δα为了便于分析,将辊筒表面任一点的垂直压力分解为切向压力pτ(α,λ)和法向压力pγ(α,λ),如下所示:1δα)]·(1(2·|λ|))sinα(α∈(0,α0))1δα)]·(1(2·|λ|))cosα(α∈(0,α0))(8)(9)3.1.3反弹区辊筒表面压力分布在压缩反弹理论的基础上,反弹区内任一垂直截面处的物料质量也必须相等,即:δα=δm·m∕[m+D(1cosα)](10)反弹结束后坯料的相对密度δγ为:δγ=Ke·δm(11)基于物料的反弹特性与假设四,挤压辊表面计算压力为:1δ01δαδγ1δαδmδγδγ)·mα在反弹区内,挤压区辊筒表面任意一点处所受到的垂直压力为:1δ01δαδγ1δαδmδγ3.2辊压力的计算根据上面理论分析,辊压力的具体计算如下:辊筒所施加的挤压压力与坯料反作用于辊筒表面的压Pm(α)=Pc[ln()]n(α∈(0,α0))(6)p(α,λ)=Pc[ln()]n·(1(2·|λ|)m)(α∈(0,α0))(7)pτ(α,λ)=Pc[ln(1δ01nmpγ(α,λ)=Pc[ln(1δ01nmPm(α)=Pc[ln()]n·()k(α∈(γ,0))(12)式中,γ=arccos[1(δD].p(α,λ)=Pc[ln()]n·()k·(1(2·|λ|)m)(α∈(γ,0))(13)3
70广西科技大学学报第30卷力相平衡,由此可得辊筒压力的方程等式,由辊筒自重、挤压区和反弹区辊筒表面各微元压力的积分求得[11]:F=G+0.50.5α0Dl(14)式中:ïPc[ln()]·(1(2·(λ)))(α∈(0,α0))ï1δαï1δ0nδαδγkmîαmγ其中,D为挤压辊直径,l为挤压辊辊面宽度.(15)在物料反弹特性中可知,物料的类别、含水量以及粒度大小均会影响其特性,为了方便研究ALC板|ACC板|NALC加气板材坯料的压缩特性,本节将采用类比的方法,采用上述方法对其初步计算.ALC板|ACC板|NALC加气板材配方中主要成分为硅砂、石灰石、水泥,本文将以硅砂为主研究计算弹簧预紧力,如表1所示.表1硅砂特性Tab.1Siliconesandcharacteristic粒度/μm400/500特定比压Pc/MPa133.44压缩曲线因素n0.53反弹因素3.07反弹率Ke0.95初始相对密度δ00.50初始密度/(kg·m3)2.65×103轴向压力分布系数1.55为了满足工况要求,需要计算坯料受力最大位置的受力情况,此处辊筒压力最大值在α=0处,此时辊面所受的力只有法向压力即辊压力.由表1和式(1)—式(15),碾压力为:0.5Dl1δ10m0.521δα0.5F=4结束语通过ALC板|ACC板|NALC加气板材坯料的反弹特性和ALC板|ACC板|NALC加气板材辊压的力学特性分析,计算出其辊压力为660892N,得出如下结论:1)ALC板|ACC板|NALC加气板材坯料是一种反弹性和延展性较强的材料,其压缩特性可用一般物料的计算公式计算;2)计算得出的辊压力较大,可为后续整个辊压机的设计如电机选择、轴承选用、辊筒设计、机架设计提供了计算依据.由于相关实验验证工作量巨大尚难完成,所以所提理论及公式得在实验验证或实践中得到验证后方可,但可以作为ALC板|ACC板|NALC加气板材辊压机设计的理论基础.参考文献[1]SCHONERTK.Afirstsurveyofgrindingwithhighpressionrollermills[J].InternationalJournalofMineralProcessing,1988,22(14):401412.[2]黄喜生.波形辊压机的开发研究[D].绵阳:西南科技大学,2010.[3]李新,赖玉活,李健,等.一种新型专用滚压机的设计[J].机械研究与应用,2016,29(2):148149,154.[4]李新.ALC板|ACC板|NALC加气板材专用辊压机的结构分析与参数优化[D].柳州:广西科技大学,2016.[5]李健,张宝,徐敏,等.软轴摩擦力计算公式的结构参数优化设计[J].广西科技大学学报,2016,27(3):2125.[6]龚运息,覃敏.基于反求工程的某MPV车身A面建模与分析[J].广西科技大学学报,2016,27(3):3338.[7]章锦安,林明通.流浆法ALC板|ACC板|NALC加气板材生产中的几个问题[J].新型建筑材料,1996(8):4042.[8]孙钿科.赤泥保温外墙体砌块生产线机械系统的设计研究[D].淄博:山东理工大学,2014.[9]马燕.高压辊磨机磨辊堆焊修复过程的有限元分析[D].南京:南京航空航天大学,2013.[10]李欣.高压辊磨机工作机理研究及磨辊强度有限元分析[D].长春:吉林大学,2004.[11]杨广雪,谢基龙,周素霞,等.车轴设计参数对轴毂配合接触压力影响的研究[J]铁道学报,2009,31(3):3135.(下转第78页)∫∫γ2p(α,λ)cosα·dα·dλì1δ01nmp(α,λ)=í1ïPc[ln(1δ)]·(δδ)·(1(2·|λ|))(α∈(γ,0))∫F=Pc[ln()]n·(1(2·λ))·dλ(G太小,可不计)∫630×150010.50.5311.550.52·133.44·[ln()]·(1(2·λ))·dλ=660892N.10.554