化羅昊

河北港口集團港口機械有限公司

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堆料機四輪架加固改造

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針對懸臂式堆料機原有頂升板強度不足、在頂升過程中發(fā)生形變的問題，采取了增加加強筋的方法提高頂升板的強度，并通過受力分析和Ansys有限元分析確定加強筋的規(guī)格，達到了較好的維修效果，提升了維修的效率。

Ansys; 堆料機； 四輪架； 加固

1 引言

秦皇島港煤五期堆料機為懸臂式堆料機，額定能力為6 500 t/h，大機總重為536 t。堆料機配重、懸臂、塔架、門座架、尾車及懸臂上的煤作用在2個二輪架、2個六輪架、2個八輪架鉸點上。六輪架由1個四輪架及1個二輪架組成，八輪架由2個四輪架組成(見圖1)。

圖1 八輪架示意圖

由于長時間地行走作業(yè)，加之行走軌道變形，導(dǎo)致堆料機行走輪受力改變、表面出現(xiàn)凹坑，堆料機行走時異響嚴(yán)重，存在重大的隱患。更換行走輪需要將四輪架頂起，但是大機原有的頂升板結(jié)構(gòu)因強度不夠，在使用油鎬頂升的過程中出現(xiàn)較為明顯的形變。出現(xiàn)此問題后須對輪架結(jié)構(gòu)進行技術(shù)改造，提高頂升結(jié)構(gòu)強度，才能進行后續(xù)的維修作業(yè)。

2 加因改造分析

由于堆料機在零位靜止時的總重量不變，各頂升板裝置所承受的載荷是一定的，所以增加筋板是解決頂升板強度不足這一問題的唯 一途徑。

借助Ansys軟件對原有的結(jié)構(gòu)進行受力分析，可以很直觀地看出各個部位的受力狀況。

由堆料機原有頂升板的安全因子圖、彈性應(yīng)變圖及等效應(yīng)力圖可知，原有頂升板中間立板及底板處應(yīng)力比較集中。為解決這一問題，我們在頂升板兩側(cè)加裝垂直筋板進行一次加固，再將上方加蓋板進行二次加固，以消除堆料機頂升中間立板及底板的應(yīng)力集中，并提高整套頂升板機構(gòu)的抗壓強度。

根據(jù)堆料機頂升板實際尺寸(見圖2)設(shè)計加強筋板。

堆料機頂升板的母體材料為Q345D低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼，含碳量為0.18%～0.20%，抗拉強度為470～630 MPa。Q345鋼的合金含量較少，焊接性良好，所以分散應(yīng)力集中的加強筋板材料也為Q345D，厚度為12 mm。經(jīng)受力分析可得加強筋的矩形截面最大載荷計算公式：

(1)

式中，L為板長；b為板寬；h為板厚；F為作用在輪架絞點上的力。

圖2 原頂升板尺寸

設(shè)計加強筋板厚為12 mm，板長為330 mm，板寬為210 mm，帶入公式(1)可得：

σmax=235 MPa

經(jīng)查手冊可知，Q345屈服強度為250 MPa>σmax,符合強度要求。

焊接后的安全因子圖、彈性應(yīng)變圖及等效應(yīng)力圖分別見圖3、圖4、圖5可見，堆料機頂升板裝置應(yīng)力集中現(xiàn)象得到明顯改善，達到了預(yù)期效果。

圖3 安全系數(shù)分析圖

圖4 彈性應(yīng)變分析圖

圖5 等效應(yīng)力分析圖

3 結(jié)語

設(shè)備維修過程中，結(jié)構(gòu)件力的校核往往是通過理論計算進行的，不是很直觀。在本次維修過程中，利用Ansys輔助計算，使應(yīng)力分布、安全系數(shù)等級等情況能夠以立體圖的形式清晰地展現(xiàn)出來，理論計算的結(jié)果與Ansys分析計算的結(jié)果較為一致，很大程度上提高了維修效率。

化羅昊： 066000，河北省秦皇島市海港區(qū)開灤路5號

The Strengthening of Four-wheel Stand of stacker

Hua Luohao

Port Machinery Co. Ltd., Hebei Port Group

According to the problem that the strength of the original roof plate in cantilever type stacker is insufficient and that deformation occurred in the process of jacking up, the method of increasing the strength of the top plate is adopted. And the specification of the reinforcing bars is determined by means of force analysis and ANSYS finite element analysis. It obtains a better repair effect and improves the efficiency of maintenance.

Ansys; stacker; four-wheel stand; strengthening

2016-09-05

10.3963/j.issn.1000-8969.2016.06.015