斗轮机的结构优化

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 斗轮机的结构优化 摘 要：斗轮机作为一种大型装 卸设备，是由多个系统结构组合而成， 其中回转平台结构作为斗轮机的重要组 成部分，在斗轮机堆料、取料、俯仰和 回转的过程中发挥了不可替代的重要作 用。可以说，回转平台是斗轮机的核心 结构之一，在对斗轮机的结构进行优化 的过程中，不能不考虑回转平台的优化。 现本文就从回转平台结构的优化设计为 出发点，谈谈斗轮机的结构优化，仅供 参考。 中国论文网 /8/view-12933734.htm 关键词：斗轮机；回转平台；结 构；优化；设计 目前随着工业机械化水平的不断 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 提升，大型工业设备的设计和制造行业 得到快速发展，相关的理论知识和实践 经验也越来越多。斗轮机就是其中一个 常见的大型装卸设备，目前对于斗轮机 结构优化的研究也有很多，每个研究的 侧重点都有所不同，这是因为斗轮机的 结构是由很多组件组成的。考虑篇幅有 限，本文就从回转平台这一子结构出发， 谈谈斗轮机的结构优化设计要点。 1 斗轮机概述 斗轮机是当今世界上最大的散货 料场专用设备，其同传统间歇式工作装 载机械和其中机械相比有着运行速度稳 定、能耗较低、生产效率高、设备布局 简单、自动化控制程度容易、投资省的 工作特点，已经被广泛的应用在港口、 码头、矿山、冶金以及建筑等多个部门 的大型现代化散料储运工作中，实现了 矿产、煤炭、化工、建筑原料等散装货 物的堆放、转运、装卸等连续作业，但 是这种设备在应用中也存在着一定的局 限性，通常只能够装卸粒径度小于 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 300mm 的物料。 对于斗轮机而言，它在运行的过 程中是通过装料和卸料两个不同的成分 构成的，其功能发挥也是通过这两个环 节共同配合产生的，是实现堆料、取料 乃至运输无间断作业的，基于这种原理， 斗轮机在应用中存在着生产效率高、自 动化程度好、设备布置简单、运输无间 断的工作目的，其在运行的过程中是以 斗转轮机挖取物料、自动卸料以及臂架 回转运动为主的综合性工作，臂架在完 成之后每一次运转都是一个前进且吃料 的过程，之后臂架反向自转来进行卸料 和取料。在料物对鞋的时候，将料场带 入到运输机当汇总，通过前端的漏斗来 卸货，并将货物运输到运输设备上。 2 斗轮机回转平台的结构优化设 计 在工程设计中，使得工程性能达 到最佳是整个设计的最终目的，是设计 领域工作人员一直致力研究和追求的目 标。从数学的角度上进行分析，所谓的 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 优化设计是将原来的设计内容、设计原 理和函数进行最大化或者最小化，从而 使得结构内部的性能得到最大的发挥， 在满足各种约束条件下达到性能最佳指 标要求。 2.1 斗轮机回转平台结构优化设 计分析 在斗轮机的优化设计中，首先需 要建立一个可靠、完善、健全的优化模 型，要选择适当的优化措施和方法进行 全面、系统的分析，针对工程项目中存 在的各种问题有针对的解决，从而达到 函数的一致性和非线性要求，且这些表 达方式都是隐形的。目前的优化设计方 法主要包含有三种，首先是准则法、数 学规划法和仿生物学法。 2.2 斗轮机回转平台的有限元设 计分析 回转平台是斗轮机的主要部件之 一，是连接臂架、立柱和门座的桥梁， 承受着上部俯仰机构的重量和各种工况 下堆取料工作过程中的载荷，其自身的 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 结构性能对整机的安全运行十分重要， 为了保证斗轮机的正常工作，回转平台 应具有足够的强度和刚度。 2.2.1 力学模型 回转平台在斗轮机工作过程中处 于多种载荷工况的作用之下，载荷工况 的变化主要受到上部立柱及相连前臂架 的俯仰位置和堆取料状态的影响，从而 引起回转平台上两处铰支座的受力变化： 一处为与支撑前臂架俯仰运动的油虹相 连的前部铰支座 N，另一处为与上部立 柱相连的中部铰支座 A。除这两处铰支 座所受载荷之外，进行强度计算的载荷 还包括无变化的配重重量、驱动电机重 量及结构自重由于驱动电机重量和绕回 转中心的力矩相对较小忽略不计。 2.2.2 有限元求解过程 有限单元法是一种适用性很强的 数值方法它的基本思想是把一个连续的 几何结构离散成具有规则形状的有限个 单元，并在每个单元中设定有限个节点， 各相邻单元之间通过节点相互连接；对 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 于每个单元都用节点未知量通过插值函 数来近似地表示单元内部的多种物理量， 并使其在单元内部满足该问题的控制方 程；然后再将这些单元组装成一个整体， 并使他们满足整个物体的边界条件和连 续条件，得到一组关于节点未知量的联 立方程，求解这个方程组得到单元组合 体各节点的位移，进而求得各单元应力。 2.2.3 模型简化 在结构有限元分析中，建立准确 可靠的有限元模型是最为重要的一个步 骤，它关系到计算结果的正确与否。特 别是针对大型复杂结构的有限元计算， 应当认真分析结构特点，在此基础上对 结构进行适当的简化，一方面控制计算 规模，另一方面使计算精度达到一个比 较理想的效果回转平台的实际结构较为 复杂，所受载荷也不断变化，因此在建 立计算模型时要作必要的简化。为了能 准确求出回转平台静力学特性，同时克 服有限元分析中建模过分简化的缺点， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 在建模中，以回转平台实际结构作为依 据，适当做出如下基本简化： （1）不考虑钢板焊接应力及裂 缝形式的影响，各钢板之间的焊接形式 采用网格节点重合进行模拟。 （2）建立模型时，简化主梁腹 板和翼板、内部筋板和其它加强筋板等 零件上的一些倒角这些小的结构对整体 的强度、刚度影响都很小。 2.2.4 单元材料选取 本文采用 ANSYS 软件对回转平 台结构进行有限元分析。由于该回转平 台是用钢板焊接而成，且构件都是薄壁 结构，且为平直板，而 SHELL63 弹性 壳单元具有薄膜和平板弯曲的描述功能， 适用于同时受到薄膜载荷以及横向载荷 的薄板结构，能够考虑大偏移位移和应 力刚化的问题。因此在建模中，采用了 壳单元 SffiLL63 模拟钢板结构。 SHELL63 单元的每个节点有 X、y、z 方向的 3 个位移自由度和三个转动自由 度（ROTX、ROTY、ROTZ） ，平面方 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 向和法线方向的负载均可承受，该单元 要求输入的实常数为板的厚度，对构件 分配单元属性时按实际板厚输入即可， 对参数化建模具有极大的便捷性。 结束语 总之，若要斗轮机能够高效