翻车机转子的有限元分析

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1、翻车机转子的有限元分析

2、第11引言翻车机是广泛用于冶金、电力、化工、运输、煤炭等行业快速翻卸铁路高边敞车的现代化卸货设备，它在短短几分钟内就可以将一个火车车厢甚至几个车厢的散装货物倾倒干净。由于翻车机转子结构复杂，在使用中经常出现各种各样的问题。主要针对武钢焦化厂翻车机转子圆盘上的月牙槽处出现较大位移和较多可见裂纹，以及横梁组出现不同程度的下扰和开裂的情况进行计算机数值分析、研究，查找出现变形或局部损坏的原因，并为该翻车机的下一步改造提供有力的理论依据。2翻车机转子的结构特点武钢焦化厂KFJ一3T型翻

3、车机转子结构如图1所示，其主要由三大部分组成:进口侧圆盘、横梁组、出口侧圆盘。其中，两侧圆盘是由三层环型钢板和内外连接钢板组成的箱型结构。横梁组中，有4根附梁是由圆钢管连接而成，上下主梁为空腹析架式箱型结构。所有横梁的长度均相等，并不太均匀的将两圆盘铆接、焊接在一起。两侧圆盘上各有两个月牙槽，工作载荷，货物、车厢、曲连杆机构的重量全部作用在槽内。月牙槽由两层钢板围成，四周焊有支撑筋。3建立有限元模型由于翻车机转子的结构相对复杂，如用一般CAD软件包建模需花费大量的时间，而且与外挂分析软件不一定匹配，分

4、析过程易失败。直接利用当前广泛使用的Solidp;COSMOS软件进行几何建模和有限元分析。3.1转子的受力分析翻车机在工作过程中，平台和压车机构以及载货车厢随转子翻转0-175°时，其质心相对于转子中心还进行着平移运动。而且，当翻车机翻转到一定角度时，载货车厢的重量随着货物的倾翻而不断减少，这种现象的存在势必影响到翻车机转子在不同角度所受到的力。这里采用理论力学中的“动静法”，根据转子翻转中所处不同的角度来分别分析、计算出转子的受力大小、方向，以至找出危险转角以及该角度下危险截面或危险区域所出现力的

5、峰值的大小。3.1.1划分转子旋转角度区域翻车机翻转的过程中，车辆、平台以及曲连杆机构的运动方式相对于转子是不断变化的。某种物体相对另一种物体的运动方式发生改变时，其相互间的作用力有可能出现一个阶段峰值，也就是说，只要找到翻车机发生运动方式改变时的角度，就能推算出翻车机运转过程中其作用力变化的情况。令转子的旋转角度为B，通过分析发现:0°≤θ<36°时平台和车辆由车辆中心滑移到转子中心，转子转动36°。36°≤θ<90°时车辆靠住靠车梁后，转子内物体跟随转子旋转。90°≤θ<102°

6、时转子与车辆、平台以及连杆机构在跟随转子旋转，同时因重力的作用又会沿着圆盘上的月牙槽相对于转子向上滑移。102°≤θ<175°时压车梁开始直接承受车辆以及货物的重力，直至货物完全卸空。3.1.2计算载荷的确定作用在翻车机转子上的外载荷有:启动载荷、转子自重载荷、转子内物体重力载荷、不稳定运动时的载荷、车辆在翻转中接触靠车梁或压车梁时的冲击载荷、安装和运输载荷以及某些工艺载荷等等。由于作用在转子上的外载荷种类较多，变化很大，因此设计计算时只能选择与转子破坏形式有关的、具有典型意义的载荷为依据，这种

7、载荷通常称为计算载荷。通过分析可知，要求计算的转子载荷即为转子内物体的重量施加在进出口转子圆盘两个月牙槽上的作用力。不同转角情况下，转子进口侧曲连杆下滚轮对转子圆盘卜月牙槽施加的作用力F1、转子进口侧曲连杆下滚轮对转子圆盘下月牙槽施加的作用力F2及转子上的压车梁所受到的作用力F3不同。任意取了16个角度进行分载荷计算，其具体数据和分载荷随转子翻转的变化趋势分别见表1和图2(其中a1、a2分别是转子与F1和F2的夹角)。