堆料機(jī)堆料懸臂結(jié)構(gòu)有限元分析

摘 要：堆料懸臂結(jié)構(gòu)是堆料機(jī)的重要鋼結(jié)構(gòu)部件，它將供料皮帶輸送機(jī)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(jī)的懸臂結(jié)構(gòu)也越來越長，因此對(duì)懸臂結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求也越來越高。

關(guān)鍵詞：堆料機(jī)；懸臂；有限元分析

堆料機(jī)是重要的物料裝卸設(shè)備，應(yīng)用在煤炭、水泥、電力以及鋼鐵行業(yè)的料場中進(jìn)行物料的混均和輸送。堆料機(jī)懸臂結(jié)構(gòu)是堆料機(jī)的重要組成部分，懸臂下部設(shè)有兩處支撐鉸點(diǎn)。一處是與行走機(jī)構(gòu)的門架上鉸接，臂架可繞鉸點(diǎn)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(shí)現(xiàn)臂架的變幅運(yùn)動(dòng)。堆料機(jī)行走過程中由懸臂結(jié)構(gòu)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(duì)某鋼廠堆料機(jī)懸臂結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，為堆料懸臂結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及進(jìn)一步的優(yōu)化提供參考依據(jù)。

1 堆料機(jī)臂架的組成

堆料機(jī)的臂架由兩個(gè)變截面的工字型梁構(gòu)成。橫向用鋼板連接成整體，對(duì)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(yù)制組裝，現(xiàn)場焊接成整體。懸臂架上面裝有膠帶輸送機(jī)，張緊裝置設(shè)在頭部卸料點(diǎn)處，使膠帶保持足夠的張力，張緊裝置采用千斤頂張進(jìn)，螺桿固定的方法，能夠達(dá)到足夠的張緊力。膠帶機(jī)上設(shè)有物料檢測裝置，當(dāng)膠帶機(jī)上無料時(shí)發(fā)出信號(hào)，堆料機(jī)停止工作。

2 建立有限元模型

根據(jù)懸臂結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，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(dòng)滾筒等其余部分以質(zhì)量點(diǎn)的形式加在相應(yīng)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(jì)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(jì)算工況如下：工況 I：堆料懸臂受自重載荷作用及風(fēng)載作用；工況 II：堆料懸臂正常堆料，同時(shí)受工作風(fēng)載作用。

4 有限元結(jié)果分析

經(jīng)過加載分析得出，工況二時(shí)懸臂頂端的位移和懸臂受到的應(yīng)力最大。如圖2和圖3所示。由應(yīng)力云圖最大等效應(yīng)力為108.864MPa，門架的材料為Q235B，取安全系數(shù)1.5，求得許用應(yīng)力為157MPa，計(jì)算出的最大等效應(yīng)力小于材料的需要應(yīng)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(shè)計(jì)是合理和安全的。

5 結(jié)束語

文章通過對(duì)堆料機(jī)懸臂的有限元分析，判斷出在工況二時(shí)懸臂的最大應(yīng)力和懸臂頂端的最大位移等情況，為合理設(shè)計(jì)堆料機(jī)的懸臂提高了保證和設(shè)計(jì)依據(jù)，也為懸臂結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步優(yōu)化提供了參考，具有一定的工程實(shí)際意義。

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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(jī)械方面的研究。