摘 要：料耙在橋式刮板取料機(jī)功能的實(shí)現(xiàn)起著十分重要的作用，本文應(yīng)用有限元法對(duì)料耙進(jìn)行了分析，得出其應(yīng)力和變形，均滿足規(guī)范要求，為進(jìn)一步產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：橋式刮板取料機(jī) 料耙 有限元分析

中圖分類(lèi)號(hào)：TD528文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2013）05（a）-0222-01

長(zhǎng)形料場(chǎng)橋式刮板取料機(jī)主要用于水泥建材、煤炭、電力、冶金、鋼鐵、化工等行業(yè)。用于對(duì)石灰石、煤、鐵礦石、水泥廠輔助原料的預(yù)均化。其主要由箱形橋梁、刮板輸送部分、料耙系統(tǒng)、固定端梁、擺動(dòng)端梁、動(dòng)力電纜卷盤(pán)等主要部分組成。

料耙以4 m行程往復(fù)運(yùn)動(dòng)，均布在料耙平面上的耙齒撥動(dòng)取料面上的物料使之下落到取料面的底部，被連續(xù)不斷運(yùn)行的刮板運(yùn)走。從而實(shí)現(xiàn)物料的混勻功能。

料耙設(shè)計(jì)的合理與否，對(duì)整個(gè)取料機(jī)的取料性能有著重要的影響，因此對(duì)其進(jìn)行有限元分析是十分必要的。

1 料耙有限元模型建立

1.1 整機(jī)技術(shù)參數(shù)

物料為石灰石，物料容重為1.3 t/m3，物料粒度為0～80 mm，休止角為38°，取料能力為1000～1200 t/h，料耙運(yùn)行速度為15 m/min。

1.2 模型的建立

料耙整體形狀為三角形立體剛桁骨架結(jié)構(gòu)，由鋼板、矩形方管等組焊而成，分為上層結(jié)構(gòu)和下層結(jié)構(gòu)。料耙下層結(jié)構(gòu)底面均布焊接耙齒，用來(lái)耙動(dòng)物料，料耙上方有一個(gè)由兩套滑輪組成的滑輪機(jī)構(gòu)，塔架上的鋼絲繩與該滑輪組相連。橋梁的兩側(cè)設(shè)有油缸裝置、料耙軌道，料耙底梁設(shè)有兩套雙輪結(jié)構(gòu)的滾輪裝置，通過(guò)液壓缸的推力在料耙軌道上運(yùn)行。

為了使結(jié)構(gòu)更真實(shí)的被模擬，本次分析采用了不同單元來(lái)模擬不同部位，矩形方管處用梁?jiǎn)卧M(jìn)行模擬，鋼絲繩用桿單元進(jìn)行模擬，鋼板處應(yīng)用板單元進(jìn)行模擬，整個(gè)模型共10236個(gè)單元，有限元模型如圖1所示。

1.3 載荷及約束

料耙的載荷包括鋼結(jié)構(gòu)的自重，以及料耙往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)物料對(duì)料耙產(chǎn)生的阻力。液壓缸功率為75 kW，料耙往復(fù)運(yùn)行速度為0.25 m/s，則阻力F=75/0.25=30000Kg。

將料耙鋼絲繩端部約束三方向位移，滾輪裝置處約束除橫向往復(fù)運(yùn)動(dòng)的兩方向位移，液壓缸鉸點(diǎn)處約束橫向運(yùn)動(dòng)方向的位移。

1.4 計(jì)算工況的選取

由于料耙工作時(shí)角度是定值，并且料耙是左右對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)。所以只計(jì)算一個(gè)方向阻力的情況即可，即只計(jì)算一種工況。

2 料耙分析計(jì)算結(jié)果

根據(jù)上面建立的模型，施加載荷和約束，通過(guò)對(duì)料耙的有限元分析，得出了其應(yīng)力云圖（如圖2所示），以及變形云圖（如圖3所示）。

本料耙材料為Q235-A，材料的屈服強(qiáng)度為235 MPa，鋼材的彈性模量E=206000 MPa，泊松比為0.3，密度P=7.85×103。依據(jù)JB/T8849-2005中的規(guī)定，其許用應(yīng)力為160 MPa。

從圖中可以看出，料耙最大的應(yīng)力為112.8 MPa，可見(jiàn)其滿足規(guī)范的規(guī)定，而最大變形為36.2 mm，對(duì)于此類(lèi)結(jié)構(gòu)的變形，尚無(wú)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，其變形不影響結(jié)構(gòu)的性能即可。而本次計(jì)算結(jié)果變形不大，足以滿足其性能，所以變形也在允許范圍之內(nèi)。

從圖2可以看出，上層結(jié)構(gòu)的方管應(yīng)力比較小，可以對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，適當(dāng)減小其截面或者板厚，而下層結(jié)構(gòu)的部分方管應(yīng)力也比較小，同樣可以減小其截面或者板厚，從而使應(yīng)力分布更加的合理，并且還可以減輕其重量，增加其經(jīng)濟(jì)性。

3 結(jié)語(yǔ)

料耙對(duì)于橋式刮板取料機(jī)取料功能的實(shí)現(xiàn)起著至關(guān)重要的地位，而本料耙采用的是雙層結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，所以有必要采用有限元法進(jìn)行分析。

通過(guò)本次分析，可以看出，料耙整體的強(qiáng)度以及剛度均滿足要求，并且部分區(qū)域還存在優(yōu)化的價(jià)值，為料耙的設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。同時(shí)，通過(guò)計(jì)算可以精確的得出滾輪裝置的支反力和鋼絲繩的拉力，為橋式刮板取料機(jī)其他部件的設(shè)計(jì)也提供了準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1] GB/T 3811-2008起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范.

[2]JB/T 8849-2005移動(dòng)式散料連續(xù)搬運(yùn)設(shè)備鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范.

[3]張質(zhì)文.起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2001.