CAE技术系列应用案例-大连重工CAE技术系列应用案例

    3.三车翻车机主钢结构的有限元计算和优化
   
    (l)力学模型
   
    三车翻车机主钢结构简图如图1所示。它主要是由端环、U型梁、平台和连接梁等部件组成。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，用壳单元来模拟钢板。由于结构的对称性，在分析中一般采用网格划分，整个网格共有三万多个单元，两万多个节点。
   
    (2)载荷、工况和边界条件
   
    在分析中采用了图2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;在端环托辊处约束一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6种工况，它们是以端环工作位置来定义的，具体工况如下:
   
    ☆工况1端环处于0°位置。
    ☆工况2端环处于30°位置，
    ☆工况3端环处于60°位置
    ☆工况4端环处于90°位置。
    ☆工况5端环处于125°位置，
    ☆工况6端环处于165°位置。
   
    三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，其他载荷还包括车箱及物料产生的轮压、液压站的重力、靠车板支撑杆的作用力、夹紧钩的重力及夹紧力、靠车板油缸作用力、走台栏杆的重力和夹紧钩导向套的重力。这些载荷均按实际位置加载到结构上。
   
    (3)计算结果
   
    我们给出工况3时三车翻车机主钢结构的变形和应力图，如图3所示。其中应力单位为kg/mm2，变形单位为mm 。
   

    (七)装船机主钢结构的有限元分析计算和优化设计
   
    在本部分当中，我们将分析的装船机是日照港东港区煤炭专业化泊位改造工程的配套设备。该设备主要用于煤炭装船业务，具有行走、悬臂俯仰、皮带机送料和悬臂伸缩、悬臂头部溜筒伸缩和旋转等功能。装船机额定能力为6000T/H，峰值能力6800T/H，设计船型为载重量5000-35000DWT(肥大型)，并满足最小设计船型满载低潮位和最大设计船型空载高潮位的作业要求。
   
    装船机是大型露天设备，适用于粉尘、烟雾以及恶劣天气下进行高强度的装船作业环境。装船机上装有可伸缩的悬臂皮带机架，臂架端部安装伸缩溜筒。装船机门架下为通道，门架的净空高度应大于6米。由于装船机的工作条件恶劣、工作载荷复杂且体积庞大，其结构稳定性及可靠性至关重要。装船机主钢结构包括门架装置主钢结构、行走机构、悬臂系统、悬臂伸缩系统及悬臂俯仰系统等，还包括机仁皮带机及驱动装置、装船机尾车装置、头部送料系统、司机室和电气室等。我们主要对门架装置和悬臂结构进行研究，其中的悬臂由固定臂和伸缩臂组成。