CAE技木系列应用案例-大连重工CAE技术系列应用案例

     (六)翻车机主钢结构的有限元分析计算和优化设计
   
    翻车机卸车线是一种高效低耗、可大幅降低劳动强度的专用卸车系统，一般由翻车机及吊车设备组成，用来翻卸通用铁路敞车装卸的煤、矿石以及化工原料等散装物料，现已广泛应用于火力发电厂、钢铁厂、化工厂和港口等。
   
    根据端环的形状不同，翻车机分为C型和O型，每次翻卸一节、二节或三节铁路敞车的数目不同，翻车机可分为单车、双车和三车翻车机。下面我们就对单车、双车和三车翻车机分别进行研究计算。
   
    1.C型单车翻车机主钢结构的计算和优化
   
    (1)力学模型
   
    C型单车翻车机主钢结构简图如图1所示。它主要是由端环、侧梁、平台和顶梁等部件组成。整个结构基本上是由钢板焊接而成。本例中用壳单元来模拟钢板。
   

    (2)载荷、工况和边界条件
   
    C型单车翻车机主钢结构在工作中所承受的载荷除自重由程序计算外，其他载荷包括后梁平衡重、配重管平衡重、轨道正压力、护轨横向力、靠板吊挂力、液压站平台重、夹紧力以及靠板油缸力均按实际位置加到结构上。图2为单车翻车机主钢结构力学模型图。
   

    其边界条件是在端环托辊处约束了其径向移动自由度，并且在端环驱动处约束了X,Y移动自由度。
   
    其工况的定义是以端环的工作位置来定义的4种工况，具体情况如下。
   
    ☆工况1:端环处于0°位置;
    ☆工况2;端环处于60°位置;
    ☆工况3;端环处于90°位置;
    ☆工况4:端环处于165°位置。
   
    (3)计算结果
   
    篇幅有限，我们只给出单车翻车机主钢结构工况2(端环处于印。位置)时的应力变形云图(详见图3)。从图3中，我们可以轻易判断整石唾吉构应力的分布和各部分的变形清况。其中应力单位为kg/mm2，变形单位为mm。
   

    2.双车翻车机主钢结构的有限元计算和优化
   
    (1)力学模型
   
    双车翻车机主钢结构简图如图4所示。它主要是由端环、前梁、后梁、平台和配重梁等部件组成。整个结构除了角钢和钢管外，基本上是由钢板焊接而成。本分析中用梁单元来模拟角钢和钢管，用壳来模拟钢板。由于结构的对称性，在分析中可以采用一半来进行网格划分，整个网格共有7万多个单元，5万多个节点。
   

    (2)载荷、工况和边界条件
   
    在分析中采用了图5所示的坐标系。在对称面上的节点，约束了绕X轴、绕Y轴的转动自由度和z向移动自由度;在端环托辊处约束了其径向移动自由度;在端环驱动处约束了X, Y移动自由度。
   

    整个分析共分为6种工况，它们是以端环工作位置来定义的。
   
    ☆工况1:端环处于0°位置;
    ☆工况2:端环处于45°位置;
    ☆工况3:端环处于90°位置;
    ☆工况4:端环处于90°冻车位置;
    ☆工况5;端环处于165°位置，
    ☆工况6:端环处于165°冻车位置。
   
    双车翻车机主钢结构在工作中所承受载荷除自重由程序计算外，其他载荷包括后梁平衡重、配重管平衡重、轨道正压力、护轨横向力、靠板吊挂力、液压站平台重、夹紧力和靠板油缸力等，这些都按实际位置加到结构上。图5为双车翻车机主钢结构力学模型图。
   
    (3)计算结果
   
    在这里我们只给出工况2时双车翻车机主钢结构的变形和应力图，详见图6、图7。根据这些图，我们可以分析该结构的变形和应力情况。其中应力单位为kg/mm2，变形单位为mm。