斗轮堆取料机轮体结构优化与可靠性分析

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1、摘要斗轮堆取料机是目前世界通用的大型连续式散料处理成套设备，由于它属于连续生产机械，生产率高，越来越受到世乔各国的重视，目前，己广泛应用于矿山、冶金、电力、交通、建材和化工等领域的大型露天矿、储料场、仓库、发电厂、煤气厂和大型港口码头等场所。其中，悬臂式斗轮堆取料机以工作结构动作灵活、作业范围广和对场地要求相对较低等优点，成为目前最为常用的结构形式。它是由斗轮机构、前臂架、立柱、平衡机构、回转机构、门座、走行机构和尾车等组成。其中斗轮机构是其实现取料功能的主要部件，它位于悬臂的最前端，其重量直接影响剑整机的重量和平衡，因此它的轻量

2、化对于整机的轻量化设计有着重要意义。本文的目的就在于获得一个优化的斗轮轮体。本文在有限元分析软件ansys的平台上运用渐进拓扑优化方法(ES0)对斗轮轮体进行拓扑优化，得出最佳的轮体材料分布模型，采用应变能密度作为单元删除准则，并运用了棋盘格控制方法，取得了较好的结果。接着对拓扑优化结果进行简化，提出了优化原始模型——弧形轮辐轮体模型，同时考虑到加工制造问题，并结合以往设计经验，提出另一种模型一一直轮辐轮体模型，并利用ansys自带的尺寸优化方法——子问题法，扫描法和一阶方法，分别对两种模型进行优化，得出最优轮体尺寸，并最终确定直

3、轮辐轮体作为最终优化结果。然后利用ansys对轮体进行瞬态分析和可靠性分析，证明优化结果模型能够满足使用要求。最后对斗轮进行了应力测试，将结果和有限元分析结果进行对比，验证了文中有限元分析的正确性。斗轮优化分析结果运用于实际，较相同取料能力机型重量有了大幅减轻，现场斗轮机构运行平稳，证明了该方法的有效性。关键词：斗轮堆取料机，渐进结构拓扑优化，尺寸优化，应力测试硕．1：学位论文ABSTRACTABSTRACT’I’hebucketwheelreclalmerandstackeristhecommoncOntlnuousbulkma

4、terialshandlingmachineintheworld．Becauseit’sakindofcontinuousrunningmachinewithahi曲e伍ciency，itisgreatlyValuedbythecountriesoftheworld．Now，it’susedwidelyinlargeopencastmine，storagespace，powerstation，gasworks，1a唱edockofdomainssuchasmines，metallu唱y’electricity’transport，

5、buildingmaterial，chemicalengineeringandsoon．Theboom—typebucketwheelstackerreclaimer，whichismadeupbybucketwheel，boom，superstructure，counter，slewingmechanism，portal，traVelingmechanism，tripperandsoon，isthemostcommonkindtobeusedforitsnexibleoperation，widelyworkingrageandl

6、owrequest．Thebucketwheelmechanismisthemainmnctionunitforreclaiming，whichlocatesattheendoftheboom，whoseweightaf凳cttheweightandbalanceofthewholemachinedirectly，soitslightweightdesignisofgreatmeaningtothelightweightdesignofthewholemachine．Thepu印oseofthetextistogetaoptimi

7、zedwheel．ThetextmakesatopologyoptimizationofthewheelofbucketwheelstackerreclaimerwithES0ontheplatfornlofansys，inwhichthestrainenergydensityisusedasthec“terionofelementdeletionandacheckerboardpattemcontrolmethodisused，gettingabestmaterialdistributionmodelofthebucketwhe

8、el．Andthenmodi黟thetopologyresult，getaoptimizationmodeI—arcarmwheel，meanwhileconsideringthemanufactureandrefe币ngtopreViousdes