侧式悬臂堆料机来料车大支腿应力应变分析

表 面 ｘ 点附 近 建 立 Ｘ轴 方 向路径 ，绘 制路 径 节 点 在ｘ ｙ方 向上 的的应 变 曲线 ，图 ６８所 示 。 —
板 Ｄ 的 支 撑 力 ，考 虑 Ａ ＹＳ中分 析 方 便 ，将 滚 ＮＳ
轮 对地板 Ｄ 的支撑设 为 固定 约束 ，如 图 ３所 示 。
侧 式 悬 臂 堆 料 机 来 料 车 大 支 腿 在 逆 向 行 驶
状 态 满 负 荷 情 况 下 ，受 力 包括 静 止 状 态 时 的 Ｇ１ ，
Ｆ ，Ｐ ，Ｐ ，Ｇ 以及 来料 车 底盘 对 大 支 腿 前 连 接 １ ｌ ２
板 Ｅ的压 力 Ｎ１ 牵 引 杆 对 大 支 腿 后 连 接 板 Ｈ 的 和 压 力 Ｎ２ ，将 滚 轮 对 地 板 Ｄ 的支 撑 设 为 固 定 约束 ，
图７ 逆行状态Ｘ点应变曲线
值 。 在 静 止 状 态 下 ，ｘ 点 应 变 理 论 计 算 值 约 为 １ １ １ ；在 逆 向行 驶 状 态下 ，ｘ 点 应变 理 论 计 算 ．．ｘ １４ ｅ 值约 为 －． ｅ ７８ ；在 正 向向行驶 状态 下 ，ｘ 点应变 理 ｐ 论计 算值约 为 １ ． ｐ 。 ３８ ｔ ９ｅ
的 强度 、 刚度 和稳 定 性 都 有 较 大 影 响。 以徐 州 矿 务 集 团 水 泥 厂 实 际 应 用 的 侧 式 悬 臂 堆 料 机 为例 ，
使 用 中发 现 局 部 大 支腿 因疲 劳 撕 裂 ，需 要 停 机 补
焊 ，耽 误 水 泥 生 产线 正 常 生 产 。 因此 在 保 证 来 料 车 大支 腿 功 能 的 前题 下 ，合 理 确 定来 料 车 大 支 腿
在逆向行驶状态 （９ ｓ ３ ｓ 满负荷情况下 ， ２．一 ． ） ９８７ 稳 定 运行 时 其 应变 平 均 值 为 一． ７ ｔ ；在 正 向行 ８７ ２ ｅ ０ ｘ 驶 状 （３ ｓ１４ ）态满 负 荷 情 况 下 ，稳 定 运 行 时 ８ ． 一１ｓ ７
其 应变 平 均值 为 １ ．８ ８ｔ。Ｘ 点应 变仿 真 与 测量 ５０ ６ ￣ ｅ
带行驶 方 向相 同） 负荷 情况 下 。 满 侧式 悬 臂堆 料 机 来 料 车 大 支 腿 在 静 止 状 态 满 负 荷情 况 下 ，受力 主 要 是 斜 梁 和 物 料 对 支 腿 顶 面
Ａ 的 重 力 Ｇ１ ，斜 梁 对 支 腿 顶 面 Ａ 的 侧 向 力 Ｆ ， １
侧 式 悬 臂 堆 料 机 来 料 车 大 支 腿 在 正 向 行 驶
各部 分尺 寸 ，可 改善 来料 车 大支 腿 与整机 的受 力 ，
减 少堆 料机 后期维 护费 用 …。
１ 有 限元模型的建立
侧 式 悬 臂 堆 料 机 主 要 由 行 走机 构 、液 压 变 幅
１悬臂部分 ．
２液压变幅机构 ３ 行走机构 ．
４来料车
５轨道系统 ．
图１ 侧式悬臂堆料机
松 比和 密 度 等 ，按 ｓｌ ４ ｏｉ ５单 元 网 格划 分 ，得 有 ｄ
限 元 模 型 有 １２２ ８ ９ ９个 单 元 和 ５ ３ ６ ９ ８ ８个 节 点 ， 有 限 元模型 如 图 ２所 示 。
图 ３ 大 支 腿 静 止 状 态 受 力 示 意 图
如 图 ４所示 。
Ｎ１
焊 接 可靠 ，可 以认 为 是刚性 连结 ；
２ ）略 去对 来 料 车 大支 腿 刚 度影 响 小 的 小孔 和 附属物 ，例 如皮 带 ，扶 梯 、护栏 等 ；
３ ）来 料 车 大支 腿 与其 余 各 构 件 的连 接 ，视 为
完全接 触 。
条件 有 限 ，大 支 腿 的 受 力 对其 自身 和 整 个 堆 料 机
机 构 、悬 臂 部 分 、来 料 车 、 电 缆 卷 盘 、 司 机 室 、
利 用 Ｓ ｌ Ｗｏｋ 软 件 对 侧 式 悬 臂 堆 料 机 来 料 ｏｉ ｒｓ ｄ
收稿 日期：２ １－１－ ０ ０ ０ ２ ２ 作者简介：崔强 （９ ２ １ ８ 一），男 ，安徽芜湖人 ，讲师 ，工程硕士在读 ，主要从事机械设计与制造专业基础课教学工作。
状 态 满 负 荷 情 况 下 ，受力 包 括静 止 状 态 时 的 Ｇ１ ，
Ｆ ，Ｐ ，Ｐ ，Ｇ 以 及 来 料 车 底 盘 对 大 支 腿 前 连 接 １ １ ２
板 Ｅ的拉 力 Ｎ３和 牵 引杆 对 大 支 腿 后连 接 板 Ｈ 的
拉 力 Ｎ４ ，将 滚轮 对 地 板 Ｄ 的支 撑 设 为 固 定 约束 ，
从 图 ６８可 得 ，侧 式 悬 臂 堆 料 机 来 料 车 大 支 —
腿 外 表 面 ｘ点 （＝ ． ） ｘ 方 向上 的 的 应 变 ｘ０ ４ 在 ｙ ０
第３ 卷 第５ ３ 期 ２ １ — （ ） ［５ ０１ ６下 ６１
务ｌ
訇 地
Ｈ
图８ 正 行 状 态Ｘ点 应 变 曲 线 图５ 大 支 腿 正 行 状 态 受 力 示 意 图
轨道 系统 等组成 ，如 图 １所示 。其工 况条件 为 ： 装 机 功 率 ： ０ ｗ；堆 料 能 力 ：正 常 ８ ０ ｈ ７ｋ ０ ｔ／ ；皮 带 速 度 ： ｍ／；行 走 速 度 ： ０ ｍｉ ；变 幅 范 围 ：最 ３ ｓ ２ ｍ／ ｎ
大 ＋ ０５ ２． 。到 一 １ 。 ；工作 ＋ ８ ｌ． ５ １ 。到 一ｌ ；侧 式 １。 堆料机 自重 ： ｌｔ 右 。 １Ｏ 左
务Ｉ 訇 化
侧式悬臂堆料机 来料车大支腿应 力应变分析
Ａｎａｌ ｓ ｏｆ ｔ ｅ ｒ ｙｓｉ ｈ ｓｔ ｅｓｓ ｓｔ ａｉ ｆ ｓ ｒ ・ ｒ ｎ ｏ ｔ ｕｃｔ ｅ ａｂｏｕｔ Ｂｉ Ｌｅｇ ｏｆ ｃａｎｔ ｌ ｅｒｓｉ ｕｒ ｇ－ ｉｅｖ ｄｅ
究对 象 ，从 侧 式 悬 臂堆 料 机 来 料 车 大 支腿 结 构 的
特 点 和实 际 的分 析 目的 出 发 ，对 侧 式 悬臂 堆 料 机 来料车 大支 腿的 模型作 如下 简化 口： 】
车 大 支腿 带 动堆 料机 纵 向运动 （ 矩形 料 场 ） ，或 者
绕 着 中心轴 回转 运 动 （ 圆形料 场 ） ，同时 来料 车 大
ｍ ａｔ ｉ ｌｎｇ ｍ ａｃｈｉ ｅｒ ａＩｐｉｉ ｎｅ
崔
强 ，蔡
琳
ＣＵＩ ｉｎ ． ａ ｇ‘ＣＡｌ ｉ Ｑ ｎ Ｌ
（． １ 安徽机 电职业技术学院，芜湖 ２ １ ０ ；２ 江西新余学院 现代教育技术 中心 ，新余 ３ ８ ０ ） ４０ ０ ． ３ ０ ４ 摘 要 ： 对侧式恳臂 堆料机建立虚拟样机 ，并对来料车大支 腿在工作过程中 的应 力、应变分布进行 分 析。结合现场 测量得出的大支腿 动应变和静应变 ，通过 对比数据 ，可认 为有 限元模型是正确 的 ，并通过 对模型中应力应变变 化原因分析 ，提 出了合理的改进设 计 。这对于来料车 大支 腿 的改进和优化设计具有借鉴和参考意义。 关键词 ： 堆料机 ； 有限元 ； 应变 ；优化 中国分类号 ：Ｔ １ ３ Ｈ ２ 文献标识码 ：Ａ
Ｘ 点位 置 的油 漆 和 铁 锈 等 杂 物 清理 干 净 ，粘贴 箔
式 金 属 应变 片 ，连 续 测 量 Ｘ 点在 三种 不 同工 况下 的 应变 曲线 ，测量 结果如 图 ９所示 。
图 ６ 静 止 状 态 ｘ点 应变 曲线
图 ９ 测量 结 果
在 图 ９中，０３ ｓ —０ 侧式 悬 臂堆 料 机 来料 车 大支 腿 在静 止状 态 （ —９９ ） 负 荷情 况下 ，稳 定运行 ０２ ． 满 ｓ 时其 应变 平均值 为 ３２ ５ ｌ ； ． ８ｅ ８ ｘ
中应 用 最 广 泛 和适 用 性 最 强 的 技 术之 一 。对 于 多 通 道 应变 测量 系统 ，为 了减 少测 量前 的准 备 工作 ，
提 高 测 试 效 率 ，一 般 都 采 用 单 臂 工作 桥 路 。 此处
我 们 使 用 Ｔ Ｔ ８ ７动 静 态应 变 测 试 分析 系统 ，将 Ｓ ３２
［４ 第３ 卷 ６１ ３ 第５ 期 ２ １－ （ ０ １ ６ 下）
务Ｉ
车 大支腿 进行 精确 的三 维实体 模 型绘制 。为 了能 完
整地 表 征 侧 式 悬 臂 堆料 机 的力 学 特 性 ，首先 将 装 配 图 另 存 为 ‘ ． ｒ’ 件 格 式 ，通 过 Ｓ ｌ Ｗｏｋ ＊ｐ ｔ 零 ａ ｏｉ ｒ ｓ ｄ 自带 ‘ 合并 ’ 令将 两两 位置 不变 的 构件定 义 成一 命 个 刚 体 ，并 去 掉 不 必 要 的机 构 ，这 样 来 料 车 大 支
比较 ，如 表 １ 示 。 所 测 量 结 果 中 ，应 变 突 变 主 要 发 生 在 工作 条 件 变化 时 。即 当堆 、取 料机 以 ３ ｍ／ ｎ速 度 运行 时 ， ０ ｍｉ
电动机 转 向发生 变化 ，由于大 型设 备 自重 较大 ，因
３ 现 场 测 量 应 变
应 力 应 变 电 测 方 法是 实 验应 力 应 变 分 析 方 法
支 腿 支 撑 侧 式 悬 臂来 料 车 带 式 供 料 系统 ，将 带 式 供 料输 送 机 上 的 物 料 ，按 要 求 堆积 到 料 场 的 指 定
位置。 悬 臂 式 堆 料 机 的 来 料 车 大 支 腿 结构 大 、支 承
１ ）由于 来料 车大 支腿 的各 杆之 间为焊 接结 构 ，
Ｄ ｉ１ ．９ ９ Ｊｉｓ ．０ ９ １ ４ ２ １ ．（ ）２ ｏ ： ３６ ／ ． ｎ １ ０－０ ．０ １ ６下 ．２ ０ ｓ ３
’ 文章编号 ：１ ０ — １４ ２１ ）（ 一 ０ ４ ０ ９ ０ （ ０ １ ６ 下） ０ ６－ ４ ０ ３
０ 引言
自８ Ｏ年 代 初期 以 来 ，侧式 悬 臂堆 料 机在 我 国 水 泥 、煤 炭 、冶 金 等 行业 的原 料 预 均 化 堆 场 已 得
到 广泛 的应 用 ，其 优 越 性 已 越 来 越 被认 可 。来 料