門式斗輪堆取料機(jī)金屬結(jié)構(gòu)有限元分析

摘要：該文建立了門式斗輪堆取料機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的有限元模型，并對其求解，得出了其在不同工況下的應(yīng)力和變形，均滿足規(guī)范要求。為產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供了參考。

關(guān)鍵詞：門式斗輪堆取料機(jī) 金屬結(jié)構(gòu) 有限元

中圖分類號：TH24 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）04（a）-00-01

MDQ系列門式斗輪堆取料機(jī)適用于火力發(fā)電廠、港口、冶金、礦山等工礦企業(yè)的儲料場，是高效連續(xù)堆取散狀物料的理想設(shè)備。作為門式斗輪堆取料機(jī)中重要的一部分，金屬結(jié)構(gòu)支撐著整個(gè)設(shè)備，并且承受著配重及橫梁等多個(gè)機(jī)構(gòu)的重量。因此其結(jié)構(gòu)的合理性是門式斗輪堆取料機(jī)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和提高性能的關(guān)鍵。該文依托現(xiàn)有合同，對MDQ1250/2500.55門式斗輪堆取料機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。

1 金屬結(jié)構(gòu)組成及其參數(shù)

1.1 金屬結(jié)構(gòu)的組成

金屬結(jié)構(gòu)由固定梁、柔性支腿、剛性支腿、橫梁組成。固定梁與柔性支腿及剛性支腿均采用固接。橫梁通過鋼絲繩與固定梁連接在一起，并在支腿上有滑道，限制橫梁的橫向移動。橫梁上有斗輪機(jī)構(gòu)及膠帶機(jī)。配重起到平衡重量的作用。如圖1所示。

圖1 金屬結(jié)構(gòu)簡圖

1.2 設(shè)備主要參數(shù)

設(shè)備的堆料能力2500 t/h，取料能力1250 t/h，物料為煤，比重為0.8～1.0 t/m3，軌距為55 m，行走速度：5～25 m/min。

2 金屬結(jié)構(gòu)有限元分析

2.1 模型建立

由于橫梁、固定梁、柔性支腿及剛性支腿均采用實(shí)腹板式結(jié)構(gòu)，并且整體跨距及各箱體截面尺寸均很大。所以蓋板及腹板采用板單元模擬，其中的橫向及縱向加強(qiáng)筋用梁單元模擬，隔板則用板單元模擬。鋼絲繩用桿單元模擬。

在劃分網(wǎng)格時(shí)，特別注意應(yīng)力集中處的網(wǎng)格要采用比較密集的網(wǎng)格。以得到更精確的結(jié)果。

2.2 載荷及約束

整個(gè)金屬結(jié)構(gòu)的質(zhì)量由程序自動生成。固定梁上的載荷包括配重以及橫梁通過鋼絲繩對其的作用力，另外走臺欄桿以及司機(jī)室、電氣室的質(zhì)量。橫梁上的載荷包括固定膠帶機(jī)、活動膠帶機(jī)、斗輪機(jī)構(gòu)、物料以及尾車對其的作用力。

整個(gè)金屬結(jié)構(gòu)在支腿與行走機(jī)構(gòu)連接鉸點(diǎn)處約束三個(gè)方向的線位移，在橫梁與滑道接觸處限制其橫向位移。

2.3 工況選擇

在計(jì)算時(shí)，由于斗輪機(jī)構(gòu)和活動膠帶機(jī)的位置的不同，選擇出分別對于固定梁、橫梁、柔性支腿和剛性支腿的3個(gè)最不利的工況進(jìn)行分析。

工況一為斗輪機(jī)構(gòu)在剛性支腿側(cè)極限位置處，工作風(fēng)載平行于軌道；工況二為斗輪機(jī)構(gòu)在柔性支腿極限位置處，工作風(fēng)載平行于軌道；工況三為斗輪機(jī)構(gòu)在橫梁跨中位置，工作風(fēng)載平行于軌道。

2.4 計(jì)算結(jié)果

通過計(jì)算，得出了各種工況下的應(yīng)力及變形，各工況下每個(gè)大部件的最大應(yīng)力及位移見表1。

金屬結(jié)構(gòu)材料為Q235-B，依據(jù)GB3811-2008，其許用應(yīng)力為[σ]=235/1.34=175 MPa，許用變形為L/1000=55000/1000=55 mm。

由表1的數(shù)據(jù)可以清楚的看出，各大部件的應(yīng)力均小于其許用應(yīng)力，固定梁的變形和橫梁的變形小于其許用變形。

由此可以看出，本金屬結(jié)構(gòu)的剛度、強(qiáng)度均滿足規(guī)范要求。其中一些部位的應(yīng)力比較小，可以對其進(jìn)一步進(jìn)行優(yōu)化，使應(yīng)力分布更加合理。

3 結(jié)語

金屬結(jié)構(gòu)作為門式斗輪堆取料機(jī)中最重要的鋼結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)、工況復(fù)雜，用簡單的手算很難實(shí)現(xiàn)，應(yīng)用有限元法可以到達(dá)較高的計(jì)算精度及速度，提高了計(jì)算效率。

通過計(jì)算可以看出，金屬結(jié)構(gòu)中各個(gè)大部件的應(yīng)力及變形均滿足規(guī)范要求，個(gè)別區(qū)域的應(yīng)力比較小，有進(jìn)一步優(yōu)化的空間，為產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供了重要的依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

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

[2]邵明亮.斗輪堆取料機(jī)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.

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