QG1200/38橋式刮板取料機料耙結構有限元分析

摘 要：料耙在橋式刮板取料機功能的實現起著十分重要的作用，本文應用有限元法對料耙進行了分析，得出其應力和變形，均滿足規范要求，為進一步產品設計提供了理論依據。

關鍵詞：橋式刮板取料機 料耙 有限元分析

中圖分類號：TD528文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）05（a）-0222-01

長形料場橋式刮板取料機主要用于水泥建材、煤炭、電力、冶金、鋼鐵、化工等行業。用于對石灰石、煤、鐵礦石、水泥廠輔助原料的預均化。其主要由箱形橋梁、刮板輸送部分、料耙系統、固定端梁、擺動端梁、動力電纜卷盤等主要部分組成。

料耙以4 m行程往復運動，均布在料耙平面上的耙齒撥動取料面上的物料使之下落到取料面的底部，被連續不斷運行的刮板運走。從而實現物料的混勻功能。

料耙設計的合理與否，對整個取料機的取料性能有著重要的影響，因此對其進行有限元分析是十分必要的。

1 料耙有限元模型建立

1.1 整機技術參數

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構，由鋼板、矩形方管等組焊而成，分為上層結構和下層結構。料耙下層結構底面均布焊接耙齒，用來耙動物料，料耙上方有一個由兩套滑輪組成的滑輪機構，塔架上的鋼絲繩與該滑輪組相連。橋梁的兩側設有油缸裝置、料耙軌道，料耙底梁設有兩套雙輪結構的滾輪裝置，通過液壓缸的推力在料耙軌道上運行。

為了使結構更真實的被模擬，本次分析采用了不同單元來模擬不同部位，矩形方管處用梁單元進行模擬，鋼絲繩用桿單元進行模擬，鋼板處應用板單元進行模擬，整個模型共10236個單元，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構的自重，以及料耙往復運動時物料對料耙產生的阻力。液壓缸功率為75 kW，料耙往復運行速度為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運動的兩方向位移，液壓缸鉸點處約束橫向運動方向的位移。

1.4 計算工況的選取

由于料耙工作時角度是定值，并且料耙是左右對稱結構。所以只計算一個方向阻力的情況即可，即只計算一種工況。

2 料耙分析計算結果

根據上面建立的模型，施加載荷和約束，通過對料耙的有限元分析，得出了其應力云圖（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JB/T8849-2005中的規定，其許用應力為160 MPa。

從圖中可以看出，料耙最大的應力為112.8 MPa，可見其滿足規范的規定，而最大變形為36.2 mm，對于此類結構的變形，尚無標準規定，其變形不影響結構的性能即可。而本次計算結果變形不大，足以滿足其性能，所以變形也在允許范圍之內。

從圖2可以看出，上層結構的方管應力比較小，可以對其進行優化，適當減小其截面或者板厚，而下層結構的部分方管應力也比較小，同樣可以減小其截面或者板厚，從而使應力分布更加的合理，并且還可以減輕其重量，增加其經濟性。

3 結語

料耙對于橋式刮板取料機取料功能的實現起著至關重要的地位，而本料耙采用的是雙層結構，其結構十分復雜，所以有必要采用有限元法進行分析。

通過本次分析，可以看出，料耙整體的強度以及剛度均滿足要求，并且部分區域還存在優化的價值，為料耙的設計提供了依據。同時，通過計算可以精確的得出滾輪裝置的支反力和鋼絲繩的拉力，為橋式刮板取料機其他部件的設計也提供了準確的數據。

參考文獻

[1] GB/T 3811-2008起重機設計規范.

[2]JB/T 8849-2005移動式散料連續搬運設備鋼結構設計規范.

[3]張質文.起重機設計手冊[M].北京：中國鐵道出版社，2001.