斗轮堆取料机俯仰钢结构的设计计算说明书

俯仰机构的概述变幅构件进展俯仰变幅，这种机构称为俯仰机构。与过悬臂后铰轴中心线水平面的夹角。即臂架上仰至最高位置((来完成。同时，俯仰钢构造按平衡方式可分为固定平衡式、活动平衡式和整体平衡式L梁式构造在中小出力和中等悬臂长度的斗轮机中得到了较为普遍的应用。应用。1俯仰装置下俯变幅动作。图1是俯仰装置外形图，本机承受油缸与液压系统，驱动上部变幅铰接点作俯仰运动，从而实现俯仰过程。斗臂架俯仰速度，在斗轮中心点处通常为5m/min。斗臂架的质量很大，惯性，可能引起倾翻。俯仰机构的有限元静力学分析作用。将三维造型软件Solidworks和有限元分析软件Ansys相结合，以悬臂式斗轮的虚拟样机模型，通过装配进展干预检查，检查装配体各零件之间的相对了装备在不同作业环境下的性能、强度、寿命和安全的高要求。23个→有限元分析计算→有限元后处理。前、后处理则进一步给人分析计算预备输入数据，它将整体构造或其一局部简化为抱负的数学模型;后处理则对计算结果进展分析整理和归纳。我们只要把一个工程问题抽象为一种单元模直到对结果满足为止。2有限元分析步骤常用的有限元分析软件有：MSCNASTRAN，ANSYS，ALGOR等。本文使用有限元分析软件，已广泛应用于机械、电子、航空航天、汽车、船舶等各个领域，是现代设计中必不行少的工具。由世界上著名的有限元分析软件公司ANSYS开发，它能与多数的CAD软件结合使用，如pro/E飞ineer、NAsTRAN、Alogor、IDEAs、Aut0CADCAD工具之一。ANSYS作为一个功能强大、应用广泛的有限元分析软件，主要包括三个局部:前处理模块、分析计算模块和后处理模块。ANSYS的构造力学分析包括构造静力学分析、构造动力学分析和构造非线性分析等。1、构造静力学分析：用来求解外载荷引起的位移和应力。静态分析适合求解惯性和阻尼对构造影响并不显著的问题。1、构造静力学分析：用来求解外载荷引起的位移和应力。静态分析适合求解惯性和阻尼对构造影响并不显著的问题。ANSYS程序中的静力分析不仅可以进展线性分析，而且可以进展非线性分析，如塑性、蠕变、大应变、大变形及接触分析。2、构造动力学分析：构造动力学用来求解构造的固有振型以及随时间变化的以及它对阻尼和惯性的影响。ANSYS可进展的构造动力学分析类型包括:模态分析、瞬态动力学分析、谐波响应分析及随机振动响应分析。3、构造非线性分析：构造非线性导致构造或部件的响应随外载荷不成比例变化。ANSYS程序可求解静态和瞬间非线性问题，包括材料非线性、几何非线性和3种。ANSYSANSYS中建立起模型，施加适当的边界条ANSYS强大的分析功能，对斗轮低了设计费用，获得了比较好的效果。俯仰装置构造静力学模型的建立相连接。臂架和摇架梁立柱随着俯仰油缸的伸缩完成俯仰变位，从而适应不扭矩载荷。因此，俯仰钢构造不但构造简单，而且其受力和应力分布状况较为复杂。另一方面，它位于整个构造的上层且工作外伸距大〔47m〕对整机重量和轮压分布起主要影响，设计中必定要求在满足强度和刚度的条件下，尽可能减轻自重。本文以斗轮堆取料机的俯仰钢构造为争论对象，利用有限元仿真元件进展分程如下：单元类型的选择确定单元的类型对于有限元分析至关重要它不仅影响模型网格的划分而且对求解的精度也影响很大。综合考虑机架构造的简单程度精度要求为了较真实地模析需要，承受臂架和立柱整体多种单元混合建模，即包括臂架系统、立柱、拉杆状况。具体为拉杆仅受拉力，可简化为杆单元；平衡梁由规章的型钢〔工字型、L部模型。定义材料属性Q345号钢，它的性能参数是：密度为7.8×l0-0.29345MPa，长mm是为了与所建模型的单位保持全都。施加约束施加约束对于有限元分析也很重要。边界约束条件的准确度直接影响有限元2个原则:施加足够多的约束,保证模型不会产生刚性位移;力求简洁直观便于计算分析。文中对机架的全部自由度进展〔4〕施加载荷对悬臂式斗轮堆取料机俯仰机构在最恶劣的工作状况下进展分析即悬臂式斗轮堆取料机在取料工况的水平位置处时，悬臂的受力与变样子况。依据计算结果，在斗轮与斗臂架的连接处斗轮对臂架的作用力为：X方向，171660N；Y方向，40653N；Z360000N(其中包括挖掘阻力和斗轮的重〔5〕求解及后处理Ansys本身有两种两种后处理器，文中承受通用后处理器进展后处理。计算结果及分析求解完成后,应用后处理器可直观地看出应力、变形等结果在模型上的分布状况。这样可以快速地确定所需的结果最大值位置,以便快速地确定所要着重分析的区域然后通过列表功能获得指定节点或者是全部的节点的具体的应力、应变、位〔1〕应力分布云图3应力分布云图斗轮堆取料机俯仰钢构造计算模型如图4所示，计算模型细部如图5所示。图45斗轮机俯仰钢构造计算模型细部臂架水平工作时俯仰钢构造分析臂架水平工作时俯仰钢构造合成应力分布见图6、77是最大合成应力部位局部放大。此工作位置上最大应力消灭在立柱塔索与摇架梁立柱连接支座四周。67俯仰钢构造合成应力，局部放大8俯仰钢构造垂直位移9斗轮以最大力量堆料〔12度〕10斗轮以最大力量堆料〔8度〕11斗轮以最大力量堆料〔水平〕12斗轮以最大挖掘力取料〔12度〕8度〕14斗轮以最大挖掘力取料〔水平〕计算结果说明:位移最大的地方是平衡架的尾部，31.077mm，最大应力发生在支座四周，大小为212.58MPa，小于Q345号钢的屈服极限，由于最大应力均消灭在连接处,是由于构造有限元模型时,局部和实际不符引起的,所以取该点处的平均的。3.轴的校核〔或主要〕承受扭矩的轴〔传动轴〕，〔心轴〕，应按弯曲强度条件计〔转轴〕，应按弯扭合成强度条件进展计算，需要时还应按疲乏强度条件进展准确校核。由机械理论计算得，悬臂式堆取料机俯仰装置总重，具体计算数据见表1。1部件重量参数表15所示。1.2.3.4.5.6.7.8.轴Ⅲ15俯仰构造简图俯仰机构中各轴的材料均为42GrMo42GrMoσB≥1080Mpaδ12%断面收缩率ψ≥45%许用切应力τ≈0.8σB=864MPa许用弯曲应力为σ=750MPa的载荷错误！未找到引用源。，轴的直径为d=160mm，错误！未找到引用源。，到引用源。，可知弯曲应力错误！未找到引用源。。16轴Ⅰ的受力分析已选定轴的材料为42CrMo，调质处理，查得许用弯曲应力为750MPa，因此Fs由上图可知剪切力：Fs=F1/2=958250NF/2958250τs26=47.66Mpa＜10160160πd/4π/4部的连接处，对轴Ⅱ进展受力分析如以下图所示，它受到的载荷错误！未找到引用1742CrMo750MPaF2F1F2Fsx则剪切面上的剪切力应满足强度条件：F/2310000/2τ=s2=×τ10160160πd/4π/4故销轴符合强度要求。轴Ⅲ为平衡架与塔架上部的连