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旋转塔叉型臂的相关强度分析

发布于:2016-04-12 21:04
强度分析

      钢包回转台是连铸中获得广泛应用的盛钢桶运载设备。炼钢厂根据生产工艺特点,采用双臂整体旋转、单独液压升降的蝶型钢包回转台。该回转台有两个用来支承钢包的叉型臂,每个叉型臂通过球面推力轴承靠搁在转盘上,通过一个单独的液压缸推动钢包升降。由于叉型臂在工作中长期承受450t钢包重载及高温幅射,其强度及寿命要求很高。为了了解该设备的可靠性,为今后的维护、使用、管理提供依据,本研究通过理论计算与实测两种方式对叉型臂进行了强度分析,发现在叉架直根部和立臂孔附近强度明显不足,并且制定了补强措施,满足了强度要求。
      叉型臂的工作原理图,采用有限元分析进行计算。根据叉型臂的工作情况,将叉型臂的工况分成3种。工况1:叉架相对水平线倾斜22°,垂直作用于节点1和10上的集中力分别等于450/2=225t。对应于实际生产工况为旋转塔坐罐生产过程。工况2:叉架相对水平线倾斜22°,垂直作用于结点1和10上的集中力分别等于450t +每个托架重量=239.7t,并考虑结构自重。对应于实际生产工况为旋转塔坐罐生产过程。工况2叉架处于水平位置,载荷与工况工相同。对应于实际生产工况为旋转塔旋转生产过程。采用有限元方法对叉型臂进行整体分析,将空间单元叉臂分成14个节点和13个单元,在节点3.8设置铰支座,钢水包及托架载荷作为集中力作用在节点1和10上,油缸反作用力作用在节点14上,如图所示有限元计算模型。
      立臂是一个变截面杆,有限元分析没有给出焊缝处的应力,采用手算计算应力。其计算模型如图所示。将钢包外载荷P,分解为垂直力P,和水平力P夹角,油缸反作用力为Pa,分解为垂直力R和水平R,用载荷的旋转来代替叉臂的旋转,叉架与水平面的夹角,油缸与立臂的夹角,对A点取矩得:根据图计算模型计算应力,结果列于表,其值为3种工况条件下的最大正应力,取相邻两单元端部应力较大者,并且由两个方面的弯曲拉应力和轴向应力合成,变载面单元最大正应力按端部截面抗弯截面系数和截面面积计算。


                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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