大型斗轮机的结构优化及力学性能测试
发布时间：2020-09-22 07:09
为了优化大型斗轮机钢结构,应用大型有限元软件ALGOR16对斗轮机的初始设计方案进行了有限元建模分析,发现了设计方案的平衡稳定性方面的问题。对初始设计方案进行优化设计后进行了再分析,重点考察了优化设计后的稳定性和刚度,得到了较好的结果,设备的各项力学性能参数符合设计规范。优化方案得以在生产中实施。既实现了优化结构又达到了降低成本的目的。 竣工后,对同种型号的两台设备进行了力学性能的现场实测。为了在现场条件下实现精确可靠的测试并取得理想的测试数据,对不同的力学性能设计了不同的测试方案,提取了数据。经过对数据的处理和对比分析,证明了实验方案的可靠性、测试数据精度也满足要求,而且现场实现成本低。所得出的结论也准确的描述了设备的力学性能和建造施工中的问题,得到了厂方的认可。
【学位单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2007
【中图分类】：TH243
【部分图文】：
图 1.1 DQ5400/3600.50 大型悬臂式斗轮堆取料机DQ5400/3600.50 型悬臂式斗轮堆取料机, 俯仰形式采用油缸变幅、整体俯仰。其结构可以分为四部分:1 上部金属结构其中包括斗轮机构、前臂、门柱、配重架、拉杆、变幅油缸、转盘和回转轴承,上部金属结构是设备回转变幅实现堆取料功能的主要工作部分；2 行走机构其中包括门座、平衡梁和台车组, 行走机构实现了整个设备的行走功能3 尾车和运输胶带机是物料运输的辅助设备；4 电气设备和控制系统；设备在电气设备的支持下由控制系统协调行走机构、转盘和变幅油缸共同工作实现设备的行走、上部金属结构的回转和变幅来完成各种状态下的堆取料工作。1.2.3 国内外发展现状斗轮机的研究始于19世纪30年代，第一台斗轮机于19世纪80年代问世到目前世界上最大的斗轮取料机回转半径为 59m，生产能力为 9600t/h，由奥地利钢铁联合公司制造。世界上研究和开发斗轮机械最早的国家是德国，而且目前仍处于领先地位，学者们对斗轮挖掘机的研究做了大量工作，德国学者
9图 2.1 设备上部金属结构的三种工作姿态为了计算方便，将整个设备分成两部分计算。上部金属结构按上面所述工况计算。对于下部金属结构上部金属结构的重心位置是影响其应力分布的最主要因素，所以取上部金属结构下俯至下限位置的工作状态来计算下部金属结构，取设备正常挖掘取料, 同时受工作风载作用；设备异常挖掘取料, 同时受工作风载作用两种工况。取上部金属结构计算结果中的约束点支反力施加在与下部相联的位置进行计算。由于下部金属结构不是按回转中心对称，所以还要取上部金属结构不同回转角度来分析计算，所取回转角度分别为 40o、90o和110o。
2.2 有限元模型的建立结构的截面多为箱形和工字形，根据受力方式采用板单元模拟，工字形翼据宽度采用不同单元，宽度较大的受力方式复杂的采用板单元模拟[4]，宽小，受力以拉压或弯曲为主的采用梁单元模拟，这种情况下计算精度与板相差不大，而且分析计算更简单。截面尺寸相对较小，受力以拉压为主的根据工作方式和在结构中的作用采用梁单元或杆单元模拟[14]、[15]。各部分接的铰轴和俯仰油缸用梁单元和杆单元组合模拟，这里只保证了刚度和自，因为如果按细节建模分析，其中包括了接触等非线性问题，不利于计算和钢结构整体优化。而且这些联接部件都有相应经验计算公式和规范标只要根据有限元分析所得的联接处的内力进行校验即可。网格划分均采用剖分，这样可以根据结构的受力方式对不同部位采用不同的网格密度、形排列方式，既节省了分析时间又保证了结果的精确度[5]。在上部结构与下部行走机构连接的四点进行约束，分别约束了 4 点的 Z平动、2 点的 X 方向平动（两点连线不平行于 X 轴）和 1 点的 Y 方向平动，模型的空间 6 个自由度同时被约束又无多余约束,不产生超静定，又符合情况。上部金属结构有限元模型如图 2.2 所示。主材采用 Q345—B，辅材16Mn。常见材料的特性在材料库中选取，特殊材料按设计要求填写材料特片。
本文编号：2824061
【学位单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2007
【中图分类】：TH243
【部分图文】：
图 1.1 DQ5400/3600.50 大型悬臂式斗轮堆取料机DQ5400/3600.50 型悬臂式斗轮堆取料机, 俯仰形式采用油缸变幅、整体俯仰。其结构可以分为四部分:1 上部金属结构其中包括斗轮机构、前臂、门柱、配重架、拉杆、变幅油缸、转盘和回转轴承,上部金属结构是设备回转变幅实现堆取料功能的主要工作部分；2 行走机构其中包括门座、平衡梁和台车组, 行走机构实现了整个设备的行走功能3 尾车和运输胶带机是物料运输的辅助设备；4 电气设备和控制系统；设备在电气设备的支持下由控制系统协调行走机构、转盘和变幅油缸共同工作实现设备的行走、上部金属结构的回转和变幅来完成各种状态下的堆取料工作。1.2.3 国内外发展现状斗轮机的研究始于19世纪30年代，第一台斗轮机于19世纪80年代问世到目前世界上最大的斗轮取料机回转半径为 59m，生产能力为 9600t/h，由奥地利钢铁联合公司制造。世界上研究和开发斗轮机械最早的国家是德国，而且目前仍处于领先地位，学者们对斗轮挖掘机的研究做了大量工作，德国学者
9图 2.1 设备上部金属结构的三种工作姿态为了计算方便，将整个设备分成两部分计算。上部金属结构按上面所述工况计算。对于下部金属结构上部金属结构的重心位置是影响其应力分布的最主要因素，所以取上部金属结构下俯至下限位置的工作状态来计算下部金属结构，取设备正常挖掘取料, 同时受工作风载作用；设备异常挖掘取料, 同时受工作风载作用两种工况。取上部金属结构计算结果中的约束点支反力施加在与下部相联的位置进行计算。由于下部金属结构不是按回转中心对称，所以还要取上部金属结构不同回转角度来分析计算，所取回转角度分别为 40o、90o和110o。
2.2 有限元模型的建立结构的截面多为箱形和工字形，根据受力方式采用板单元模拟，工字形翼据宽度采用不同单元，宽度较大的受力方式复杂的采用板单元模拟[4]，宽小，受力以拉压或弯曲为主的采用梁单元模拟，这种情况下计算精度与板相差不大，而且分析计算更简单。截面尺寸相对较小，受力以拉压为主的根据工作方式和在结构中的作用采用梁单元或杆单元模拟[14]、[15]。各部分接的铰轴和俯仰油缸用梁单元和杆单元组合模拟，这里只保证了刚度和自，因为如果按细节建模分析，其中包括了接触等非线性问题，不利于计算和钢结构整体优化。而且这些联接部件都有相应经验计算公式和规范标只要根据有限元分析所得的联接处的内力进行校验即可。网格划分均采用剖分，这样可以根据结构的受力方式对不同部位采用不同的网格密度、形排列方式，既节省了分析时间又保证了结果的精确度[5]。在上部结构与下部行走机构连接的四点进行约束，分别约束了 4 点的 Z平动、2 点的 X 方向平动（两点连线不平行于 X 轴）和 1 点的 Y 方向平动，模型的空间 6 个自由度同时被约束又无多余约束,不产生超静定，又符合情况。上部金属结构有限元模型如图 2.2 所示。主材采用 Q345—B，辅材16Mn。常见材料的特性在材料库中选取，特殊材料按设计要求填写材料特片。
【引证文献】
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本文编号：2824061
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