為了優(yōu)化大型斗輪機鋼結(jié)構(gòu),應用大型有限元軟件ALGOR16對斗輪機的初始設(shè)計方案進行了有限元建模分析,發(fā)現(xiàn)了設(shè)計方案的平衡穩(wěn)定性方面的問題。對初始設(shè)計方案進行優(yōu)化設(shè)計后進行了再分析,重點考察了優(yōu)化設(shè)計后的穩(wěn)定性和剛度,得到了較好的結(jié)果,設(shè)備的各項力學性能參數(shù)符合設(shè)計規(guī)范。優(yōu)化方案得以在生產(chǎn)中實施。既實現(xiàn)了優(yōu)化結(jié)構(gòu)又達到了降低成本的目的。 竣工后,對同種型號的兩臺設(shè)備進行了力學性能的現(xiàn)場實測。為了在現(xiàn)場條件下實現(xiàn)精確可靠的測試并取得理想的測試數(shù)據(jù),對不同的力學性能設(shè)計了不同的測試方案,提取了數(shù)據(jù)。經(jīng)過對數(shù)據(jù)的處理和對比分析,證明了實驗方案的可靠性、測試數(shù)據(jù)精度也滿足要求,而且現(xiàn)場實現(xiàn)成本低。所得出的結(jié)論也準確的描述了設(shè)備的力學性能和建造施工中的問題,得到了廠方的認可。
【學位單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2007
【中圖分類】：TH243
【部分圖文】：

圖 1.1 DQ5400/3600.50 大型懸臂式斗輪堆取料機DQ5400/3600.50 型懸臂式斗輪堆取料機, 俯仰形式采用油缸變幅、整體俯仰。其結(jié)構(gòu)可以分為四部分:1 上部金屬結(jié)構(gòu)其中包括斗輪機構(gòu)、前臂、門柱、配重架、拉桿、變幅油缸、轉(zhuǎn)盤和回轉(zhuǎn)軸承,上部金屬結(jié)構(gòu)是設(shè)備回轉(zhuǎn)變幅實現(xiàn)堆取料功能的主要工作部分；2 行走機構(gòu)其中包括門座、平衡梁和臺車組, 行走機構(gòu)實現(xiàn)了整個設(shè)備的行走功能3 尾車和運輸膠帶機是物料運輸?shù)妮o助設(shè)備；4 電氣設(shè)備和控制系統(tǒng)；設(shè)備在電氣設(shè)備的支持下由控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)行走機構(gòu)、轉(zhuǎn)盤和變幅油缸共同工作實現(xiàn)設(shè)備的行走、上部金屬結(jié)構(gòu)的回轉(zhuǎn)和變幅來完成各種狀態(tài)下的堆取料工作。1.2.3 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀斗輪機的研究始于19世紀30年代，第一臺斗輪機于19世紀80年代問世到目前世界上最大的斗輪取料機回轉(zhuǎn)半徑為 59m，生產(chǎn)能力為 9600t/h，由奧地利鋼鐵聯(lián)合公司制造。世界上研究和開發(fā)斗輪機械最早的國家是德國，而且目前仍處于領(lǐng)先地位，學者們對斗輪挖掘機的研究做了大量工作，德國學者

9圖 2.1 設(shè)備上部金屬結(jié)構(gòu)的三種工作姿態(tài)為了計算方便，將整個設(shè)備分成兩部分計算。上部金屬結(jié)構(gòu)按上面所述工況計算。對于下部金屬結(jié)構(gòu)上部金屬結(jié)構(gòu)的重心位置是影響其應力分布的最主要因素，所以取上部金屬結(jié)構(gòu)下俯至下限位置的工作狀態(tài)來計算下部金屬結(jié)構(gòu)，取設(shè)備正常挖掘取料, 同時受工作風載作用；設(shè)備異常挖掘取料, 同時受工作風載作用兩種工況。取上部金屬結(jié)構(gòu)計算結(jié)果中的約束點支反力施加在與下部相聯(lián)的位置進行計算。由于下部金屬結(jié)構(gòu)不是按回轉(zhuǎn)中心對稱，所以還要取上部金屬結(jié)構(gòu)不同回轉(zhuǎn)角度來分析計算，所取回轉(zhuǎn)角度分別為 40o、90o和110o。

2.2 有限元模型的建立結(jié)構(gòu)的截面多為箱形和工字形，根據(jù)受力方式采用板單元模擬，工字形翼據(jù)寬度采用不同單元，寬度較大的受力方式復雜的采用板單元模擬[4]，寬小，受力以拉壓或彎曲為主的采用梁單元模擬，這種情況下計算精度與板相差不大，而且分析計算更簡單。截面尺寸相對較小，受力以拉壓為主的根據(jù)工作方式和在結(jié)構(gòu)中的作用采用梁單元或桿單元模擬[14]、[15]。各部分接的鉸軸和俯仰油缸用梁單元和桿單元組合模擬，這里只保證了剛度和自，因為如果按細節(jié)建模分析，其中包括了接觸等非線性問題，不利于計算和鋼結(jié)構(gòu)整體優(yōu)化。而且這些聯(lián)接部件都有相應經(jīng)驗計算公式和規(guī)范標只要根據(jù)有限元分析所得的聯(lián)接處的內(nèi)力進行校驗即可。網(wǎng)格劃分均采用剖分，這樣可以根據(jù)結(jié)構(gòu)的受力方式對不同部位采用不同的網(wǎng)格密度、形排列方式，既節(jié)省了分析時間又保證了結(jié)果的精確度[5]。在上部結(jié)構(gòu)與下部行走機構(gòu)連接的四點進行約束，分別約束了 4 點的 Z平動、2 點的 X 方向平動（兩點連線不平行于 X 軸）和 1 點的 Y 方向平動，模型的空間 6 個自由度同時被約束又無多余約束,不產(chǎn)生超靜定，又符合情況。上部金屬結(jié)構(gòu)有限元模型如圖 2.2 所示。主材采用 Q345—B，輔材16Mn。常見材料的特性在材料庫中選取，特殊材料按設(shè)計要求填寫材料特片。

【引證文獻】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 劉舜堯;萬正喜;肖業(yè)恒;丁寧;;斗輪堆取料機主動臺車架結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計研究[J];計算機仿真;2011年10期

2 萬正喜;肖熳;周勁松;潘小毛;;斗輪堆取料機主動臺車架應力測試與設(shè)計[J];起重運輸機械;2012年03期

3 易春光;;基于Ansys的回轉(zhuǎn)平臺主梁多工況結(jié)構(gòu)優(yōu)化及動力學分析[J];起重運輸機械;2012年07期

相關(guān)碩士學位論文 前6條

1 李赫;某門式刮板取料機金屬結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化[D];吉林大學;2011年

2 倪娜;大型履帶行走裝置履帶板的拓撲優(yōu)化研究[D];吉林大學;2011年

3 萬正喜;斗輪堆取料機行走機構(gòu)力學性能分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化[D];中南大學;2011年

4 楊柳;斗輪機門座的力學性能與疲勞壽命研究[D];中南大學;2011年

5 賀浩;斗輪堆取料機輪體結(jié)構(gòu)優(yōu)化及可靠性分析[D];中南大學;2011年

6 胡際勇;重型履帶車輛軟地面行駛性能研究[D];吉林大學;2012年

本文編號：2824061