齊善朋

（遼寧軌道交通職業(yè)學(xué)院，遼寧 沈陽 110023）

半移動式破碎站是結(jié)合固定式破碎站和可移動式破碎站的特點形成的一種破碎站類型，用于礦山、冶金、冶煉等行業(yè)中各種礦石、煤炭、巖石等大塊狀物料的破碎作業(yè)。主要是大型露天礦半連續(xù)開采的重要組成設(shè)備之一，主要功能是將自卸車運來的塊狀和硬度較大的物料進(jìn)行破碎，然后用帶式輸送機運送到料場。

1 受料倉支撐結(jié)構(gòu)有限元結(jié)構(gòu)模型

受料倉支撐結(jié)構(gòu)全部由型鋼及鋼板焊接或栓接成的結(jié)構(gòu)，根據(jù)結(jié)構(gòu)特點和受力情況,有限元分析時把鋼結(jié)構(gòu)各部分均等效為三維梁單元。圖1為結(jié)構(gòu)有限元計算模型圖。模型單元總數(shù)為206個。模型中梁單元與節(jié)點的確定遵循如下原則：

①結(jié)構(gòu)各部分連接點為模型的節(jié)點。

②結(jié)構(gòu)施力點為模型的節(jié)點。

為了描述節(jié)點坐標(biāo)、節(jié)點位移及節(jié)點載荷方向等有關(guān)參數(shù)，建立模型時取整體坐標(biāo)系為右手系OXYZ，其中Y 軸垂直向上。

1.1 模型單元特性

破碎站受料倉支撐鋼結(jié)構(gòu)是由多種型鋼桿件和鋼板組合成的空間結(jié)構(gòu)，受有三維方向的力和彎矩作用，根據(jù)結(jié)構(gòu)特點和受力情況,有限元分析時簡化成空間強支撐框架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)中型材構(gòu)件均等效為三維彈性梁單元BEAM189。

1.2 邊界條件

破碎站受料倉支撐結(jié)構(gòu)通過立柱下面的支座用錨栓與地面基礎(chǔ)聯(lián)接。有限元分析時將與地基聯(lián)接點均約束，共有24個點，每個點的6個自由度全部約束，即：X、Y、Z 3個方向的線位移和X、Y、Z 3個方向的角位移。

1.3 載荷

破碎站料倉支撐結(jié)構(gòu)載荷主要是受料漏斗的作用力，受料漏斗載荷加上支撐結(jié)構(gòu)的自重、風(fēng)載、地震作用構(gòu)成支撐結(jié)構(gòu)的載荷。

1.4 載荷組合

組合1為1.35恒載+0.98物料+0.84風(fēng)載，組合2為1.2恒載+0.98物料+1.3地震，組合3為1.2恒載+1.4物料沖擊。

1.5 材料及特性

轉(zhuǎn)運站鋼結(jié)構(gòu)型材和鋼板材料均為Q345。材料強度設(shè)計值f ：板厚度t≤16mm，f=310N/mm2；板厚度16mm＜t≤40mm，f=295N/mm2；結(jié)構(gòu)或構(gòu)件撓度許用值：梁[u]=L/500，L 為受彎構(gòu)件跨度。柱頂位移允許值：H/500，H 為柱的總高度。

2 有限元強度計算結(jié)果

根據(jù)前面創(chuàng)建的破碎站受料倉有限元結(jié)構(gòu)模型，經(jīng)過有限元計算后結(jié)構(gòu)全部桿件均滿足設(shè)計要求，其中計算輸出結(jié)果時，應(yīng)力云圖中單位均為MPa，變形圖單位是mm。載荷組合1結(jié)構(gòu)整體應(yīng)力最大為59.85MPa，載荷組合2結(jié)構(gòu)整體應(yīng)力最大為148.84MPa，載荷組合3結(jié)構(gòu)整體應(yīng)力最大為167.78MPa，其中載荷組合3結(jié)構(gòu)整體應(yīng)力云圖如圖2所示。

3 有限元剛度計算結(jié)果

剛度也是有限元計算中校核設(shè)計是否合理的重要因素，結(jié)算結(jié)果顯示載荷組2的變形最大，豎直方向最大變形1.3mm，水平方向最大變形4.7mm，結(jié)構(gòu)剛度滿足設(shè)計要求，圖3是載荷組合2水平方向的結(jié)構(gòu)變形圖。

4 結(jié) 語

現(xiàn)在大型機械設(shè)備在設(shè)計時普遍采用有限元法進(jìn)行設(shè)計，主要是為了減少設(shè)計周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量，有限元法應(yīng)用為設(shè)計產(chǎn)品提供了有力參考和幫助。本文通過某破碎站料倉支撐結(jié)構(gòu)模型的有限元分析，得出在3種工況下該支撐結(jié)構(gòu)都符合設(shè)計要求，為進(jìn)一步的產(chǎn)品設(shè)計和生產(chǎn)提供了保障。