高炉料车斜桥上料过程的静力学分析

高炉料车斜桥上料过程的静力学分析

1斜桥受力分析目前，高块上的材料主要有两种类型：一种是倾斜轨道上的材料，另一种是专用胶盒。一般而言,有效容积较小、炉容在1000m3以下的小型高炉,因其占地小,设备简单,投资少,运行费用低多采用前者。在斜桥设计过程中,在确定了卷扬机功率、料车重量、斜桥倾角等参数之后,还需要对斜桥进行受力分析以确定斜桥所承受的荷载。以下就是在设计过程中运用AutoCAD作图法对某钢厂1000m3级别高炉料车斜桥进行的静力分析。2计算条件的确定2.1装矿车重、焦炉下水孔长1)料车有效容积Vu=8.5m3;2)焦炭堆比重γ焦=0.55t/m3;3)矿石堆比重γ矿=2.5t/m3;4)空料车自重G空=8301kg;5)正常装焦料车重G焦=G空+γ焦×Vu=12976kg;(1)6)正常装矿料车重G矿=G空+γ矿×Vu=29551kg;(2)7)过载装矿料车重G过=34626kg;8)斜桥倾角α=59.0710°;9)物料动堆角35°;2.2材料车位置选择本文仅对重料车和空料车相遇处的斜桥直段进行静力分析。2.3事故状态料车运行过程中有可能发生前轮卡住事故,会瞬间对轨道产生巨大轮压,因此需要考虑在满载装矿条件下车轮被卡时斜桥的受力情况。2.4后对轮农基本公正曲线R1——轨道对料车前对轮的反作用力(kg);R2——轨道对料车后对轮的反作用力(kg);R——R1和R2合力(kg);X1——R至前对轮中心线的垂直距离(mm);X2——R至后对轮中心线的垂直距离(mm);Q——空料车或重料车重量(kg);T——钢丝绳静张力(kg),沿料车拉杆方向;F——阻止料车运行的卡住力(kg),平行于轨道;Tx’——钢丝绳对绳轮的水平拉力(kg);Ty’——钢丝绳对绳轮的垂直拉力(kg);Tx——钢丝绳对卷筒的水平拉力(kg);Ty——钢丝绳对卷筒的垂直拉力(kg);T空——空料车运行时钢丝绳拉力(kg);其中,在料车正常行驶状况下有:R=R1+R2(3)R1·X1=R2·X2(4)在料车发生前轮卡住事故时,(4)式变为:R1·X1+R2·X2=0(5)3力学矢量三角形利用AutoCAD程序的绘图功能,分别以料车、绳轮、卷扬机卷筒为研究对象进行受力分析,以力的大小为边长绘制力学矢量三角形,通过量取其他边的长度即可得出T、R、F等力的大小。3.1材料车辆的静力分析3.1.1在空车状态下空车重心位置为已知Q=G空,前后轮对轨道压力均为正压,受力分析见图1。3.1.2在正常的焦带状态下Q=G焦,受力分析见图2。3.1.3正常研磨状态下的矿渣Q=G矿,受力分析见图3。3.1.4在过剩的状态下采矿Q=G过,受力分析见图4。3.1.5传动机构的传动比料车上行前轮卡住,在有压轮轨的情况下,后轮压在压轮轨上,产生负压力(R2取负值),此时卡住力作用在前轮上。T的大小按下式求得:T=2MK·η·i/DT=2λ·Mn·η·i/DT(6)式中MK——电动机在料车卡住时的转矩,公斤·米;λ——电动机的过载系数;Mn——电动机额定转矩,公斤·米;η——料车卷扬机的机械效率;i——料车卷扬机传动机构总传动比;DT——料车卷扬机卷筒直径,米;本例中,从设备厂家提供数据中查得卷扬机以上各参数分别为:λ=3.2,Mn=627.2,η=0.9,i=35.5,DT=1.8带入,算得T=71248kg受力分析见图5。3.2轮的培养轮的起球权tx绳轮受到钢丝绳的张力,可分解为水平和垂直两个方向作用力(见图6)。在某钢厂的料车斜桥设计中,在空料车和重料车相遇处,绕过绳轮的钢丝绳与水平方向的夹角分别为v和u(其中u取平均角度):v=63.1231°u=(47.9852°+45.9233°)/2=46.9543°Tx’=T(cosv+cosu)=1.135T(7)Ty’=T(sinv+sinu)=1.623T(8)将通过作图法求得的钢丝绳张力T的值带入(7)、(8)式,便可得到不同工况下的Tx’、Ty’。3.3tx、ty计算卷扬机卷筒同样受到钢丝绳张力作用,亦可分解为水平和垂直两个方向作用力(见图7)。钢丝绳与水平方向的夹角为u:Tx=(T+T空)cosu=0.6826(T+T空)(9)Ty=(T+T空)sinu=0.7308(T+T空)(10)将通过作图法求得的钢丝绳张力T、T空的值带入(9)、(10)式,便可得到不同工况下的Tx、Ty。4正常工况下的血压计算结果见表1。分析得出以下结论:1)某钢厂1000m3级别高炉采用料车斜桥方式上料,料车轮压、钢丝绳张力、绳轮及卷扬机卷筒受力均随着装入物料的增多而增大。2)除空料车及料车前轮卡住状况,其他工况条件下,由于装入物料重心靠近后轮,导致料车的后轮轮压总是大于前轮轮压,因此料车后轮的轴承部件磨损更为严重,相对前轮更容易损坏,其检修更换频率也较前轮更频繁。3)斜桥钢轨在正常工况下受到的最大荷载为9422.9kg/2=4711.45kg(单根轨);过载装矿时由于重料车之重心向料车头部移动,因而其后轮轮压相较正常工况下并未