单车翻车机主钢结构的载荷计算及有限元分析.docx

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单车翻车机主钢结构的载荷计算及有限元分析

单车翻车机主钢结构的载荷计算及有限元分析

摘要：

通过对C型翻车机本体结构在不同工况下的受载情况进行详细分析，给出了翻车机的载荷计算式。

运用Ansys有限元分析软件，得出翻车机转子的应力应变分布情况，为此类翻车机的设计及优化提供了重要依据。

关键词：

翻车机；载荷；有限元分析

翻车机广泛应用于国内外的港口、化工、水泥、煤炭等工业部门，用来翻卸铁路敞车输运的各种散装物料，是一种高效的卸车专用设备。

随着货物装卸量的增加，翻车机工作负荷也随之增大。

翻车机工作过程受到的载荷工况复杂，翻卸频繁，久而久之，钢结构会在应力集中部位以及应力幅较大部位开裂或开焊，导致结构失效[1]。

为保证机械设备的正常运行，利用先进的计算机技术对其整体钢结构进行有限元仿真，查找应力集中以及应力较大区域，为结构优化提供必要的数据。

1翻车机载荷的计算

翻车机载荷的确定是进行翻车机钢结构有限元计算的第一步，作用在翻车机上的主要载荷有：

翻车机结构自重、敞车以及载运散货重力、压车机构压车力、靠车机构靠车力、驱动齿轮处的切向驱动力。

在物料翻转卸载过程中，靠车梁、顶梁、靠车机构和压车机构承受着不断变化的弯矩、扭矩等。

翻车机的载荷计算比较复杂，本文依据翻车机在不同翻转角度时的实际工作情况来求解载荷的变化情况[2]。

敞车中的物料质量随翻车角度的变化规律计算如下[3]。

取物料的安息角φ=40°，以C80敞车为例，,车体参数为：

车内高约H=2750mm，车内宽B=2946mm，车内长L=10728mm，容积87m3，车体质量M=18.3t。

1）翻车角为θ=0～40°时，由于物料摩擦作用不被卸出，车体内最大质量W0=101.7t。

2）车体中物料卸载一半之前，计算模型如图1。

设α为物料倾卸面与车箱顶面的夹角，当卸载一半物料时，α=arctan（2946/2750）≈47°，即车体翻转40～87°过程中车体内物料质量为W=W0（A/A0）。

其中，W0为满载时物料质量，A0为未卸载时物料断面面积，A为卸载时车厢内物料断面面积，A=B×（H+H-Btan（θ-α））/2。