Finite Elemente-Simulation als Werkzeug für ein spannungsgünstiges Design von Hochdruck-Rollenpressen in der Zementindustrie

Zusammenfassung

Hochdruck-Rollenpressen werden mit verschiedenen Verschleißschutzschichten geschützt, um der Verschleißbelastung standzuhalten. Die Kenntnis der Spannungsverteilungen innerhalb der belasteten Schichten ist essentiell zur Designoptimierung von verschleißbeständigen Schichtaufbauten. Im Rahmen dieser Arbeit wurden Finite Elemente Simulationen verwendet, um Spannungsverteilungen von belasteten Walzensystemen zu bestimmen. Die in der Simulation verwendeten Eigenschaften der Verschleißschutzschicht wurden mittels Nanoindenter-Linescans auf realen Rollensystemen gemessen. Das Ergebnis zeigte, dass die Kontaktfläche mit dem Mahlgut sowie die fehlerfreie Aufbringung von Schichtsystemen viel kritischer für die lokalen Spannungsverteilungen bzw. -maxima sind als die Werkstoffeigenschaften der Schichten.

Abstract

High pressure grinding rolls are covered with various hardfacings to protect the grinding rolls from wear. Information about stress distributions within the loaded wear protection layers are essential in order to design an optimisation of a wear-resistant layer build-up. In this work, finite element simulations have been used to determine stress distributions of loaded HPGR roller systems. Properties of the wear protection layer were applied, according to the measurements of mechanical properties of the real layer structure, on a HPGR by nanoindentation line-scans. The results show that the contact area of the milled material as well as the defect-free application of wear protection systems are more crucial to the local stress distributions or maxima than to material properties of the layer system.