0、引言
     目前，國內火電、水shui泥ni等deng生sheng產chan企qi業ye
，在zai生sheng產chan中zhong大da量liang使shi用yong著zhe球qiu磨mo機ji
，尤you其qi是shi在zai水shui泥ni行xing業ye


，球qiu磨mo機ji的de運yun轉zhuan率lv在zai很hen大da程cheng度du上shang決jue定ding著zhe水shui泥ni生sheng產chan企qi業ye的de經jing濟ji效xiao益yi。在zai水shui泥ni行xing業ye，由you於yu球qiu磨mo機ji故gu障zhang不bu能neng及ji時shi診zhen斷duan與yu排pai除chu
，設she備bei帶dai“病”yunzhuan
，shimojijiqifushujixieshebeichuyufeizhengchangyunxingzhuangtai，shebeishigupinfan，zuizhongyingxiangleshuinidezhengchangshengchan。yaoshiqiumojizuigaoxiaodigongzuozaizhengchangzhuangtaixia
，duiqiumojixitongdeguzhangzhenduanjiuxiandeyouqizhongyao。zaiqiumojiguzhangzhenduanfangfata
，chuantongdepufenxifangfayizhiqizhezhongyaodezuoyong，zhanyouzhudaodiwei，dancunzaiyanzhongbuzu。yanjiufaxian，danchundepufenxifangfawangwangzhinengfanyingxitongyunxingzhongsuoyinqidezhendongdebufentezheng，bingbunenglejiezhendongdequanmao。motaifenxijishucong20世紀60年代後期發展至今日趨成熟，成為故障診斷的重要手段被廣泛應用。
    本文基於理論模態分析方法和CAE技術
，以某型球磨機為研究對象．建立球磨機回轉部件的有限元模型，對球磨機回轉部件進行理論模態分析。
1

、有限元分析模型的建立
    本文球磨機尺寸為∮3.8mx13m，轉速為15r/min．傳動方式為中心傳動。采用雙滑履支承，即進料端為活動滑履支承，出料端為固定滑履支承。回轉部分主要包括：簡體
、進料端、出料端、隔倉板

、襯板等零部件。對球磨機旋轉模態影響較大的是磨機各回轉部件的質量、質zhi心xin位wei置zhi及ji轉zhuan動dong慣guan量liang，磨mo機ji簡jian體ti采cai用yong板ban殼ke焊han接jie結jie構gou，為wei降jiang低di建jian模mo難nan度du，提ti高gao計ji算suan效xiao率lv，在zai保bao證zheng計ji算suan精jing度du的de基ji礎chu上shang，依yi據ju如ru下xia原yuan則ze對dui模mo型xing進jin行xing簡jian化hua。①所有焊縫處不允許出現裂縫、虛焊等焊接缺陷；②兩端支撐部件有足夠大的剛性，視為剛性支座；③各入孔處有足夠大的剛性，不考慮其變形
；④忽略襯板的作用，富通新能源銷售球磨機、雷蒙磨粉機等磨機機械設備。
1.1實體模型的建立
    本文主要借助有限元分析軟件ANSYS11.0．對球磨機回轉部件進行模態分析。鑒於回轉部件結構的複雜性，前期采用三維造型設計軟件UGNX4.0完成零部件的實體建模及裝配工作。具體過程如下：①進行單個零件的實體建模
；②采用自底向上的裝配方法進行裝配
，形成回轉體的三維模型。
    對dui於yu單dan個ge零ling件jian的de建jian模mo
，此ci處chu簡jian要yao介jie紹shao一yi下xia簡jian體ti的de建jian模mo過guo程cheng。簡jian體ti是shi一yi個ge薄bo殼ke結jie構gou的de回hui轉zhuan體ti
，先xian繪hui製zhi其qi斷duan麵mian的de草cao圖tu，然ran後hou進jin行xing回hui轉zhuan，形xing成cheng基ji本ben的de回hui轉zhuan體ti；然後在入孔處建立和回轉麵相切的基準平麵
，在基準平麵上繪製入孔的形狀，進行拉伸等
，完成人孔的建立；重複此操作
，建立另外兩個入孔
，完成簡體的實體建模。
    零件裝配完成後
，應進行幹涉檢查
，檢查時發現簡體和進料端、隔倉板以及出料端均有硬幹涉，又進行重定位，對回轉麵進行偏置等操作，達到了裝配的要求。球磨機回轉體三維模型如圖l所示。
1.2有限元網格的形成
    簡體和進料端、chuliaoduanyijigecangbanzhijiancaiyongdeshiluoshuanlianjiehuohanjiedefangshi，keyijinsirenweibicizhijianshimeiyouxiangduiyundongde，suoyizaiyouxianyuanfenxizhong，gegelingjiandedanyuanzaijiechubianjieshangkecaiyonggangxinglianjiefangshi。gangxinglianjiekeyitongguoliangzhongfangfashixian，benwencaiyongtongyihuafenwanggedefangfa，jiduizhenggehuizhuantidemoxingtongyijinxingwanggehuafenhejiedianbianhao
，yishidanyuanzaijiechubianjieshanggongyoujiedian。xuyaozhuyideshi
，butongdelingjianxudingyibutongdecailiaoshuxing。
    將UG中的三維模型導入到ANSYS中zhong。在zai有you限xian元yuan模mo型xing的de建jian立li過guo程cheng中zhong，有you限xian元yuan網wang格ge的de劃hua分fen非fei常chang重zhong要yao，其qi劃hua分fen的de質zhi量liang直zhi接jie影ying響xiang計ji算suan的de精jing度du和he速su度du。為wei了le保bao證zheng回hui轉zhuan體ti模mo型xing規gui模mo與yu精jing度du的de協xie調tiao

，采cai用yongShe1163單元進行網格劃分
，共劃分了98060個單元，32107個節點，如圖2所示。為了方便施加自由度約束，在簡體兩端的滑環和滑履支承的接觸處
，建立了Beam188線xian性xing三san維wei單dan元yuan。為wei提ti高gao計ji算suan精jing度du，靜jing力li分fen析xi時shi需xu在zai應ying力li集ji中zhong部bu位wei加jia密mi網wang格ge。但dan在zai模mo態tai分fen析xi中zhong，由you於yu固gu有you頻pin率lv和he振zhen型xing主zhu要yao與yu結jie構gou的de質zhi量liang和he剛gang度du分fen布bu有you關guan
，整zheng個ge結jie構gou要yao求qiu采cai用yong均jun勻yun的de網wang格ge形xing式shi。回hui轉zhuan體ti的de網wang格ge沒mei有you在zai應ying力li集ji中zhong處chu（如入孔處）加密，相對比較均勻，符合模態分析的要求。
2
、加載及求解
    模態分析屬於動態分析中的同有特性分析
，固有特性由固有頻率、振型等一組模態參數構成，它由結構本身（質量與剛度分布）決jue定ding，而er與yu外wai部bu載zai荷he無wu關guan。所suo以yi在zai對dui回hui轉zhuan體ti進jin行xing模mo態tai分fen析xi時shi，隻zhi需xu施shi加jia自zi由you度du約yue束shu即ji可ke。磨mo機ji筒tong體ti兩liang端duan用yong滑hua履lv支zhi承cheng，進jin料liao端duan為wei活huo動dong滑hua履lv支zhi承cheng即ji允yun許xu有you軸zhou向xiang位wei移yi
，出chu料liao端duan為wei固gu定ding滑hua履lv支zhi承cheng。對dui進jin料liao端duan的de支zhi承cheng處chu．在Beam188單元的節點上施加Y、Z方向的移動自由度和RY
、RZ的轉動自由度約束；對出料端的支承處，在Beam188單元的節點上施加X、Y、Z方向的移動自由度和RY、RZ的轉動自由度約束
，然後進行求解。
    本文利用ANSYS進行模態分析時，采用的是BlockLanczos法。Block Lanczos是ANSYS默認的求解方法，它采用Lanczos算法，是用一組向量來實現遞歸的。Block Lanczos法適用於大型對稱矩陣特征值求解問題，該方法精確度與Subspace法一樣，但收斂速度更快
，內存要求比Subspace法多大概50%。Block Lanczos法采用稀疏矩陣方程求解器。
3、模態分析結果
    利用ANSYS求解後
，可得磨機簡體的各階模態，圖3、圖4分別為第七和第八階振型。一般來說，引起簡體共振的，主要是較低的階次頻率，因此，隻擴展並提取前八階次的模態。表1為各階模態計算結果及分析。
4、結論
    本文對中3.8mx13m球磨機簡體的固有頻率特性進行了有限元分析
，所計算的模態包括：徑向振動、軸向振動和扭轉振動。現得出如下結論：
①在回轉體的前八階階次中，最低的頻率為53.21Hz
，最高的頻率為110.60 Hz。簡體工作時的轉速為15r/min．即0.26 Hz。因此可知，回轉體的固有頻率遠遠大於其工作頻率，不能產生共振：②從振型圖可以看出，第五到第八階振型的最大位移量均位於簡體的人孔處，尤其是細磨倉沿Y軸負方向的入孔處，說明簡體的裂紋易在此處產生，建議通過一定的方法增強此處的剛度；③模態計算較為真實地反映了中3.8mx13m球磨機的固有特性，為動態響應分析和結構修改提供了進一步分析的動力學模型，也為後續的故障診斷工作打下了基礎。