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        堆料機堆料懸臂結構有限元分析

        2015-05-30 09:17:13齊善朋
        科技創(chuàng)新與應用 2015年15期

        摘 要:堆料懸臂結構是堆料機的重要鋼結構部件,它將供料皮帶輸送機上的物料按要求堆積到指定位置,隨著現(xiàn)在料場規(guī)模加大,堆料機的懸臂結構也越來越長,因此對懸臂結構的設計要求也越來越高。

        關鍵詞:堆料機;懸臂;有限元分析

        堆料機是重要的物料裝卸設備,應用在煤炭、水泥、電力以及鋼鐵行業(yè)的料場中進行物料的混均和輸送。堆料機懸臂結構是堆料機的重要組成部分,懸臂下部設有兩處支撐鉸點。一處是與行走機構的門架上鉸接,臂架可繞鉸點在平面內(nèi)回轉(zhuǎn);另一處是通過球鉸與液壓缸的活塞桿鉸接,隨著活塞桿在油缸中伸縮,實現(xiàn)臂架的變幅運動。堆料機行走過程中由懸臂結構將物料卸撒到料場內(nèi),形成分層的人字形料堆。文章利用有限元分析軟件Ansys對某鋼廠堆料機懸臂結構進行分析,為堆料懸臂結構的設計及進一步的優(yōu)化提供參考依據(jù)。

        1 堆料機臂架的組成

        堆料機的臂架由兩個變截面的工字型梁構成。橫向用鋼板連接成整體,對角間用角鋼交叉連接。工字型梁采用鋼板焊接成型。但因臂架過長,受輸送限制,臂架一般廠內(nèi)分段制造、廠內(nèi)預制組裝,現(xiàn)場焊接成整體。懸臂架上面裝有膠帶輸送機,張緊裝置設在頭部卸料點處,使膠帶保持足夠的張力,張緊裝置采用千斤頂張進,螺桿固定的方法,能夠達到足夠的張緊力。膠帶機上設有物料檢測裝置,當膠帶機上無料時發(fā)出信號,堆料機停止工作。

        2 建立有限元模型

        根據(jù)懸臂結構特點,這里將上下蓋板及腹板抽象為shell單元,連接型鋼抽象為Beam單元。雙向滾筒重、拉緊裝置重、驅(qū)動滾筒等其余部分以質(zhì)量點的形式加在相應的位置(圖1)。

        3 加載分析

        該堆料懸臂俯仰形式采用整體液壓俯仰,計算堆料懸臂水平、堆料懸臂上仰至上限位(17°)及堆料懸臂下俯至下限位(-15°)三種狀態(tài)。計算工況如下:工況 I:堆料懸臂受自重載荷作用及風載作用;工況 II:堆料懸臂正常堆料,同時受工作風載作用。

        4 有限元結果分析

        經(jīng)過加載分析得出,工況二時懸臂頂端的位移和懸臂受到的應力最大。如圖2和圖3所示。由應力云圖最大等效應力為108.864MPa,門架的材料為Q235B,取安全系數(shù)1.5,求得許用應力為157MPa,計算出的最大等效應力小于材料的需要應力。懸臂頂端最大位移為71.138mm,小于規(guī)定值。因此得出懸臂的設計是合理和安全的。

        5 結束語

        文章通過對堆料機懸臂的有限元分析,判斷出在工況二時懸臂的最大應力和懸臂頂端的最大位移等情況,為合理設計堆料機的懸臂提高了保證和設計依據(jù),也為懸臂結構的進一步優(yōu)化提供了參考,具有一定的工程實際意義。

        參考文獻

        [1]JB/T8849-2005.移動式散料連續(xù)搬運設備鋼結構設計規(guī)范[S].

        [2]GB50017-2003.鋼結構設計規(guī)范[S].

        [3]邵明亮.斗輪堆取料機[M].北京化工工業(yè)出版社,2007.

        作者簡介:齊善朋(1981-),男,河北人,講師,碩士。主要從事物流輸送機械方面的研究。

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