基于ANSYSWorkbench的卷扬机抗震分析.pdf

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1、2015年5月机械设计与制造工程May．2015第44卷第5期MachineDesignandManufacturingEn~neefingVo1．44No．5DOI：10．3969／j．issn．2095-509X．2015．05．OO4基于ANSYSWorkbench的卷扬机抗震分析刘亮，王占军(河海大学机电工程学院，江苏常州213000)摘要：为了验证秦山核电厂扩建项目+20m翻转平台卷扬机在安全停堆地震(SSE)作用下能否保证结构完整性和可运行性，采用有限元软件ANSYSWorkbench对翻转平台卷扬机(包括起升机构、底架、卷筒等)进行了建模

2、，并通过等效静力法对其进行抗震分析，得到结构对地震载荷的响应。抗震分析所得结论表明，翻转平台卷扬机在安全停堆地震期间和之后，能保证结构的完整性，包括承压边界完整性以及卷扬机的可运行性，结构满足强度要求。关键词：卷扬机；有限元模型；模态分析；响应谱；抗震分析中图分类号：TB123文献标志码：A文章编号：2095—509X《2015)05—0016—04我国是一个地震频发的国家，因此分析预测不卷扬机将翻转平台放置在水平位置作为通道；当设同地震载荷情况下工程结构的表现和破坏程度是备闸门要关闭时，卷扬机将翻转平台吊起，最终接十分必要的。翻转平台卷扬机作为核电站

3、中一种近垂直状态。传统的起落重物的承压设备，在事故工况下会受到卷扬机由电机、减速器、卷筒、制动器、带缠绕各种各样的载荷作用，这些载荷包括重力载荷、工电缆设备的移动式按钮盒、钢丝绳、滑轮组、卸扣和作载荷以及地震载荷，它的失效形式是比较复杂曲柄摇把构成。由于卷扬机安装空问有限，卷扬机的。卷扬机在载荷作用下，主轴、轴承等处的振动结构必须紧凑，卷扬机的外型尺寸控制在960mm摆度可能会超过允许值，造成转动部件和支撑系统(长)×760mm(宽)×640mm(高)以内。主要技术较大的动应力。严重时，会发生碰撞和摩擦，造成参数见表1，各部件质量见表2。磨损和破坏，从

4、而给卷扬机吊门系统的安全可靠运表1卷扬机主要技术参数行带来很大的危害。因此按照核安全法规的有关技术参数数值要求，需要验证卷扬机的安全性，并对卷扬机进行额定载荷／kN抗震计算，进行结构完整性及可运行性分析。工作级别M起升速度／(m·minI1)抗震分析方法发展至今，主要分为等效静力法起升行程／m和反应谱法。如果设备的第一阶固有频率大于地钢丝绳工作拉力／kN震截止频率，即设备是刚性时，一般采用等效静力卷简直径／mm法，也就是将作用在设备上的地震力以惯性力方式电机功'3F-／kW加载在设备的质心。如果设备的第一阶固有频率电机输出转速／(r·rain)小于地震

5、截止频率，采用反应谱法，这是一种近似表2卷扬机各主要部件质量的动力分析方法，设备和部件的谱分析可采用所在部件质量／kg地的地震反应谱作为激励载荷输入。卷筒64卷简支架l81卷扬机有限元模型卷筒毂15本项目中，卷扬机的功能是在反应堆厂房设备公共底架37闸门贯穿筒节内起吊设在一高20m平台上的翻转主轴23轴承座6平台。翻转平台沿一边悬挂，当设备闸门打开后，收稿日期：2015—04—02作者简介：刘亮(199O一)，男，湖南株洲人，河海大学机电工程学院硕士研究生，主要研究方向为结构有限元分析。·16·2015年第5期刘亮：基于ANSYSWorkbench的卷

6、扬机抗震分析Q235一B的屈服强度为235MPa，在2O℃时的的变形需满足功能要求评定。由图l0可知，卷扬许用应力为113MPa。故支架系统和转子系统各部机转子系统在地震载荷和工作载荷作用下，转子系分最大主应力均小于材料许用应力，满足强度要统的最大相对变形为0．0577mm，远小于转子系统求。与支架系统间的最小间隙1．7mm，即卷扬机转子对主轴应力进行评定。系统在事故工况下能够保证可运行性。卷扬机运行速度为3m／rain，卷简直径为310mm，故主轴转速为4结束语本文应用大型有限元分析软件ANSYSWork-n=：————=3(r／mBin)1Td1T

7、×jlUbench对翻转平台卷扬机进行了模态分析和抗震电机功率为2．2kW，则轴传递的转矩为分析。通过抗震分析可知：翻转平台卷扬机的各零T：9．55×l0P部件在地震载荷的作用下能满足结构的强度要求；：9．55×l0×卷扬机转子系统的摆动幅度小于转子系统和支架=7003333．33(N·mm)系统之间的间隙，部件之间不会产生干扰及磨损，卷扬机能持续有效地运行。抗震分析所得结论说主轴直径为70mm，可由极惯性矩公式算得轴明，在安全停堆地震的作用下，翻转平台卷扬机能截面极惯性矩保证结构的强度，且各零部件能持续有效运行，卷，p=署=扬机满足抗震要求。：235

8、5981．25(mIIl4)参考文献：故由转矩引起的最大剪应力[1]陈艳霞，陈磊．ANSYSW