混勻取料機(jī)橋架的優(yōu)化設(shè)計(jì)-論文.pdf

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1、工業(yè)技術(shù)I■混勻取料機(jī)橋架的優(yōu)化設(shè)計(jì)羅曉瓊(湖南長沙重型機(jī)器股份有限公司410001)[摘要]橋架是混勻取料機(jī)最重要的部件之一。它承受了除走行機(jī)構(gòu)外的所有部件重量，且整臺(tái)設(shè)備的作業(yè)過程在橋架上完成，所以橋架強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性的合理設(shè)計(jì)在整臺(tái)設(shè)備中很重要。中圖分類號(hào)：TP31．1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009—914X(2014)25—0076—011．引育狀，使優(yōu)化目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)，最后由計(jì)算機(jī)輸出主梁的最佳截面尺寸和形狀等優(yōu)橋式雙斗輪混勻取料機(jī)主要用于鋼鐵、建材、有色、冶金、化工等預(yù)均化原化結(jié)果。料場連續(xù)取料作業(yè)設(shè)備，主要由斗輪、橋架、帶式輸送機(jī)、小車、料耙、走行等一3．橋架有隈元計(jì)算模型的建

2、立系列部件組成，其結(jié)構(gòu)示意圖(一)所示。有限元中建立計(jì)算模型如圖(二)。橋架的主梁，以中心為準(zhǔn)，呈左右對(duì)稱分2．橋架優(yōu)化設(shè)計(jì)的原理布，由兩個(gè)完全相同的變截面工字形的梁組成，兩工字梁之間用隔板和角鋼相QLH2000．34混勻取料機(jī)是公司目前生產(chǎn)能力最大的設(shè)備，沒有借鑒，為了連的空間結(jié)構(gòu)，在進(jìn)行其結(jié)構(gòu)和受力分析時(shí)，可將整個(gè)結(jié)構(gòu)視為一個(gè)簡單的空達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的，需要借助有限元自動(dòng)計(jì)算功能，通過不斷的改變主梁截間平面結(jié)構(gòu)，如圖(三)中橋架的支點(diǎn)RA和RB面參數(shù)，獲取最優(yōu)的參數(shù)組合來進(jìn)行設(shè)計(jì)。4．橋架主梁最受藏荷位置及藏荷大小在優(yōu)化設(shè)計(jì)中，取截面的構(gòu)件尺寸為設(shè)計(jì)變量，各個(gè)構(gòu)件在最大應(yīng)力點(diǎn)(即主梁上面，

3、主要承受載荷大小和位置如圖(三)所示：當(dāng)小車走到主梁的正危險(xiǎn)點(diǎn))的強(qiáng)度條件和主梁重量最輕為目標(biāo)函數(shù)，即以危險(xiǎn)點(diǎn)的安全系數(shù)和主中間時(shí)，橋架主梁達(dá)到最大撓度，即主梁剛度達(dá)到最大變形狀態(tài)。而此時(shí)主梁所梁重量為目標(biāo)值。以橋架外形尺寸、受力及截面尺寸為變量；以支點(diǎn)的螺栓布置受的彎距也最大，即應(yīng)力最大，強(qiáng)度最弱。所以此狀態(tài)是最惡劣狀態(tài)，也是分析情況、結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度為約束條件。計(jì)算時(shí)，在已知材料性能、結(jié)構(gòu)受力及結(jié)最合適的。其受力簡圖見圖(三)。構(gòu)約束的條件下，不斷改變結(jié)構(gòu)的外形尺寸，組成該橋架主梁的截面尺寸和形P1一斗輪耙架機(jī)構(gòu)和小車重量PI=12750kgP2一小車驅(qū)動(dòng)，中間平臺(tái)和潤滑重量P2=2500

4、kg?P3一皮帶機(jī)導(dǎo)料槽，料斗，滾筒等重量P3=900kgP4一高壓電氣房，走臺(tái)欄桿支架及電器重量P4=2600kgP5一司機(jī)室支架，走臺(tái)欄桿及電器重量P5=21O0kg攀?～P6-皮帶機(jī)導(dǎo)料槽，料斗滾筒，驅(qū)動(dòng)等重量P6=1450kgP7一皮帶機(jī)改筒，液壓張緊等重量P7=1500kgQ8=4．8kg／cmQ8受料帶式輸送機(jī)(不包括料斗等)料重，主梁軌道等重N1一切削阻力l1l0kgN2一側(cè)向切削阻力111kg強(qiáng)k姆#§}；§q《#N3一法向切削阻力333kg圖l5．主粱上藏荷的加戴這些加載在主梁上的載荷，可根據(jù)平衡條件和靜力等效原則移動(dòng)到相應(yīng)的結(jié)點(diǎn)上，成為靜等效載荷。再將組成主梁的各桿件軸線構(gòu)

5、成的形狀作為主梁的外形尺寸進(jìn)行單元?jiǎng)澐?。在各桿件軸線交點(diǎn)處、截面有加強(qiáng)筋等處均設(shè)結(jié)點(diǎn)。在有限元中的模型受力見圖(四)。6．計(jì)算截面參數(shù)的通用公式整個(gè)橋架主梁由兩個(gè)截面完全相同的工字形梁組成，工字形梁又由翼板和腹板焊接組成，其截見圖(五)。在設(shè)計(jì)原則中提到的以截面構(gòu)件尺寸為設(shè)計(jì)變量，即選取翼緣板寬度為L1，厚度為a，腹板高度為L2，厚度為b為設(shè)計(jì)變量。通過以下的公式對(duì)梁的截面特征參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，利用有限元進(jìn)行分析，直到達(dá)到最優(yōu)截面參數(shù)為止。對(duì)于2軸，腹板和翼板的重心都在上面，沒有偏心慣性距：I2=2．(a,L13／l2)+(L2*b3)／l2圖2對(duì)于3軸，腹板的重心都軸上，翼板的重心到3軸的距離為

6、重心距離：e3=(L1+a)／2PlJ1．Pj=【1』P1N1千2R。慣性距：I3=2．(a3*L1／12)+(b,L23／12)+2+[(L2+a)／2]}Ll十a(chǎn)塑“5J0=5姍500{’}截面模量為：$3=I3／e3兩701D整個(gè)截面的面積：A=2+Ll}a+L2㈣把上面的公式輸入Excel中，算出結(jié)果并進(jìn)行儲(chǔ)存。Ⅷ007．強(qiáng)度條件570組成主梁的桿件材料均為Q235-B，它在使用時(shí)上、下翼緣間設(shè)有腹板，兩腹板之間設(shè)有隔板和加強(qiáng)筋。為便于進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算，將有關(guān)截面尺寸及加強(qiáng)筋等各截面幾何量(如截面面積A，2軸扭轉(zhuǎn)慣性矩I2，3軸彎曲慣性矩I3，2軸截面模量s2，3軸截面模量s3)預(yù)先用

7、Excel~出并進(jìn)行儲(chǔ)存，以便隨時(shí)調(diào)用。圖3根據(jù)有限元計(jì)算得到的各單元的內(nèi)力、彎矩M、軸向力N、剪力Q，計(jì)算每一r—x0cl_一{??。：：jjl艘0～一～一?j=i一一～LL一一一1jj。。圖4圖5圖6圖776科技博覽工業(yè)技術(shù)Ln1naSc1ericeand1ectano1ogYRev1ew啊—L-l■Internet技術(shù)開發(fā)油田環(huán)境監(jiān)測信息化管理特點(diǎn)楊井輝(甘肅敦煌七里鎮(zhèn)中國石油工程設(shè)計(jì)有限責(zé)