翻车机钢结构优化设计

发布时间：2017-05-10 20:58

  本文关键词：翻车机钢结构优化设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：翻车机是一种高效率的、大型的卸载装有散料的铁路敞车的专业设备。翻车机与其他卸载敞车机械相比，有着卸载干净、卸载能力大、卸载效率高、自动化程度高等特点。翻车机能够明显的为企业降低劳动力数量，因为其自动化作业，同时能够很大的程度改善工人的劳动条件，大幅度的降低企业运行成本。基于以上这些优点，目前像港口、煤炭、焦化、发电厂、冶金等需要大量吞吐散装物料的大型企业普遍使用翻车机。 本课题来源于2009年北方重工集团有限公司与印度某公司签订的2x500MW火力发电厂成套项目，翻车机是其中的设备之一。由于印度铁路敞车的结构尺寸与国内的有所区别，因此必须修改翻车机钢结构尺寸，为了保证新结构尺寸的翻车机有足够的刚度、强度及能够全寿命工作，并且降低其制造成本。本文根据印度铁路敞车的参数修改了翻车机的结构尺寸，并且依据使用现场的地理环境及铁路敞车参数，确定了初始条件，边界条件。采用ansys有限元分析软件，根据不同工况的受力情况计算得出翻车机主体钢结构在5种工况下的变形情况及应力水平及前10阶固有频率。经过分析发现，翻车机主体钢结构的刚度及强度都有很大的富余，根据相关标准及实际工程经验，对翻车机主体钢结构进行了优化处理，经过优化处理的翻车机钢结构总体质量轻了24.6%，最后经过疲劳寿命计算表明翻车机主体钢结构可以保证30年运行寿命。 根据本课题所确定的翻车机已经投产使用，根据现场使用情况表明，本课题所采用的方法是可行的。通过本文的研究证明了有限元分析在工业产品的设计中是可行且的重要的，，它可以大大节省设计人员在力学分析时所消耗的时间，并且准确度也较手工计算有很大的改善。另外采用优化设计可以很大幅度的降低工业产品的可靠性及制造成本，从而降低企业的成本，同样也减少了资源的消耗，是对中国对世界资源与环境贡献。
【关键词】：翻车机 钢结构 有限元分析 优化设计
【学位授予单位】：清华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH237.3;U272.2
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 引言9-18
• 1.1 选题的依据与意义9
• 1.2 翻车机概述9-13
• 1.2.1 翻车机发展及应用现状9-10
• 1.2.2 各形式翻车机简介10-13
• 1.3 相关应用技术研究现状13-17
• 1.3.1 有限元法概述13-14
• 1.3.2 疲劳理论发展概述14-17
• 1.4 本文研究的主要内容17-18
• 第2章 翻车机主体钢结构设计18-24
• 2.1 设计输入数据18
• 2.2 其他要求18-19
• 2.3 结构设计需要考虑的因素19
• 2.4 结构设计19-23
• 2.4.1 端梁20-21
• 2.4.2 平台21-22
• 2.4.3 侧梁22
• 2.4.4 顶梁22-23
• 2.5 本章小结23-24
• 第3章 翻车机主体钢结构有限元分析24-47
• 3.1 翻车机各种工况说明24-27
• 3.2 翻车机各工况载荷情况说明27-29
• 3.3 翻车机主体钢结构分析模型的建立29-46
• 3.3.1 翻车机主体钢结构简化结构和建模29-31
• 3.3.2 定义模型的属性、实常数及划分网格31-33
• 3.3.3 边界条件33-35
• 3.3.4 有限元分析结果35-40
• 3.3.5 模态分析40-46
• 3.4 本章小结46-47
• 第4章 优化设计47-63
• 4.1 优化设计技术47-48
• 4.1.1 基本理念47
• 4.1.2 基本思想47-48
• 4.2 数学模型48-49
• 4.3 优化设计求解49-50
• 4.3.1 选择方法49-50
• 4.4 结果分析50-61
• 4.5 本章小结61-63
• 第5章 疲劳分析63-67
• 5.1 疲劳分析的必要性63
• 5.2 疲劳分析各事件确定及结果63-66
• 5.2.1 疲劳事件确定63-64
• 5.2.2 位置确定64
• 5.2.3 载荷确定64-65
• 5.2.4 材料 S-N 曲线65
• 5.2.5 疲劳寿命结果65-66
• 5.3 本章小结66-67
• 第6章 结论67-69
• 参考文献69-73
• 致谢73-75
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 陈立志,杨丽伟;秦煤三期翻车机钢结构改造设计[J];港工技术;2001年04期

2 张文生;戴财生;;翻车机卸车系统发展方向的探讨[J];港工技术;2007年06期

3 王建兵;宋德朝;;新型全液压履带式装载机平衡梁的疲劳分析[J];工程机械;2010年05期

4 梁光明;黄意业;谭艳辉;;轮式装载机动臂疲劳寿命预测[J];工程机械;2010年11期

5 陈立志 ,于红 ,李士新;秦煤四期三车翻车机金属结构失效分析及对策[J];港口装卸;2004年04期

6 李永凤;张氢;卢耀祖;高倩;;虚拟设计方法在C型翻车机上的应用[J];港口装卸;2008年02期

7 陈立志;秦煤三期翻车机钢结构故障及对策[J];港口装卸;1996年02期

8 牛晓明，卢锷;有限无法与优化技术相结合的方法及应用[J];光学精密工程;1995年06期

9 张建民,张玉玲,潘际炎;预应力铁路钢桁梁桥面系研究[J];钢结构;1999年03期

10 龙振宇;C型转子式翻车机端环的事故修复与结构分析[J];华北电力技术;2000年05期

中国硕士学位论文全文数据库 前5条

1 孔红友;车用曲轴材料48MnV钢弯曲疲劳损伤的磁记忆表征研究[D];上海交通大学;2007年

2 张瑜;机载天线结构的疲劳寿命分析[D];西安电子科技大学;2008年

3 李伦;采煤刮板输送机轨座的疲劳分析[D];河北工业大学;2007年

4 任亮;基于ANSYS二次开发的结构疲劳寿命与破坏概率可视化技术[D];南京航空航天大学;2008年

5 朱庆流;石油钻杆接头的疲劳分析[D];哈尔滨工程大学;2009年

  本文关键词：翻车机钢结构优化设计，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：355416