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桥式抓斗卸船机结构的强度分析

发布于:2016-08-10 20:34
强度分析

      0.引言
      桥式抓斗卸船机广泛应用于港口、电力、建材、冶金等行业,是一种成熟、安全、高效的卸船设备。桥式抓斗卸船机通过抓斗把船舱内的散装物料(比如矿石、煤炭、焦炭、粮食等)抓取后移动到卸船机的料斗上方,打开抓斗将物料卸至料斗内,通过落料系统及卸船机下方的皮带机系统将物料传送至对堆场。目前在散货码头上,虽然连续卸船机在环境保护、整机自重以及效率等方面处于优势,但桥式抓斗卸船机在避免波浪引起的船舶颠簸对卸船机的损伤、营运成本以及物料和船舶的适应性等方面具有绝对优势。
      桥式抓斗卸船机在近几年得到迅速发展,本研究以2500t/h桥式抓斗卸船机金属结构为研究对象,通过对其不同工况下的强度分析,得出了其最大应力值和位置,为其设计提供理论依据。
      1.桥式抓斗卸船机组成
      卸船机主要由大车行走机构、臂架俯仰机构、起升、开闭和小车的牵引机构、挡料板机构、金属缠绕系统、俯仰缠绕系统、喷雾除尘系统、润滑系统、安全防护装置、抓斗、电梯等功能部件组成,如图所示。
      2.载荷种类
      卸船机主要载荷种类有固定载荷,移动载荷、惯性载荷、风载荷、偏斜行走侧向力、缓冲力等。
      2.1.固定载荷PL
      当卸船机工作时,移动载荷如表所示。
      2.2.2.根据各计算工况分析,将移动载荷(满载)以集中载荷形式分别作用在以下四个最不利的计算位置进行验算。
      1)主小车在最大前伸距处(case1)
      2)主小车在前拉杆销轴与前后大梁连接销轴之间的跨中央(case2)
      3)主小车在料斗卸料处(case3)
      4)主小车在最大前伸距处(case4)
      2.3.惯性载荷PH
      2.3.1.主小车起、制动惯性力PHL
      主小车重载起、制动时间为3.7秒,据此算出主小车的加速度为1.8 m/s2,据此计算起、制动惯性力,并以集中载荷的形式作用在海、陆侧滑轮处的相应节点上。
      移动载荷因大车起制动而产生惯性力以集中载荷形式作用在相应节点上。
      分布质量因大车起制动而产生惯性力通过输入大车起制动加速度值而由程序自动生成,集中质量因大车起制动而产生惯性力作用在相应的节点。
      2.4.风载荷PW
      工作风载荷按风速20m/s,即风压q=250N /m2计算。
      非工作风载荷按风速55m/s,即风压q=1900N /m2计算。
      计算时根据每根杆件的迎风面积及体形以及F.E.M《欧洲起重机械设计规范》相关部件的风力系数的要求来计算风载,然后以集中载荷形式加在每一个杆件的相应节点上。对于大车方向(Y向)风,前后大梁考虑箱型结构的挡风折减系数,风载荷只加在迎风的一面上。
      2.5.偏斜行走侧向力PsK
      当两个车轮沿轨道偏斜行走时,应考虑在轨道水平面内形成的力偶。这个力偶的分力由作用在车轮上的垂直载荷乘以系数入求得。系数入取决于前后两车轮的跨距与轨道基距之比。
      2.6.缓冲力PT
      根据F.E.M标准,当水平速度低于0.7m/s时,可不考虑缓冲作用力。当水平速度超过0.7m/s时,必须考虑与缓冲器碰撞时在结构内产生的反作用力。由于主小车的移动速度是4m/s,因此本计算将考虑主小车缓冲力的影响。而大车的最大速度仅为0.33m/s,因此本计算可不考虑缓冲力。
      2.7.起升载荷系数
      根据规范,起升物料时,当考虑动载系数1.6时,起升运动的加(减)速度引起的附加载荷可以忽略不计。根据起重机械的组别,选取载荷增大系数。


                                                                                  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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