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斗輪堆取料機是從用于露天煤礦開采的斗輪挖掘機發(fā)展而來的散料連續(xù)搬運設備，從誕生至今己經有百年歷史。它廣泛應用于碼頭、礦山、電廠以及水泥廠等領域，用于礦石、煤炭、土方、石灰石和糧食等松散物料的連續(xù)搬運。
堆取料機設計標準目前有國際標準ISO 5049，歐洲標準FEM Section II、澳洲標準AS 4324.1以及各國根據國際標準制定的國家標準，我國目前執(zhí)行的是JB/T 8849-2005標準。ISO 5049和FEM Section II在結構載荷計算方面的內容是一致的，而AS4324.1則針對澳洲當?shù)氐V山的使用條件在FEM Section II標準基礎上參照德國DIN標準和英國BS標準重新進行了編寫，要求更嚴格，規(guī)定更細致，目前僅應用于澳洲。
各設計標準均要求對設備進行必要的結構計算，而有限元分析作為一門成熟的仿真技術，在當今散料設備結構計算領域的應用己非常廣泛。結構工程師利用該技術對散料設備的結構強度、變形、屈曲以及固有模態(tài)等方面進行分析，校核設備傾覆穩(wěn)定性和輪壓，并為其他結構計算內容提供輸入數(shù)據。在此基礎上對結構設計進行優(yōu)化和指導，己經產生了非常好的經濟效益。
本研究針對某超大型斗輪取料機進行結構有限元分析，敘述其主要思路和過程，提出注意事項。該斗輪取料機是由國內企業(yè)依據《FEM Section II移動式散料搬運設備設計規(guī)范》(以下簡稱《規(guī)范》)自主設計和制造，并出口馬來西亞用于某礦業(yè)巨頭的礦石中轉碼頭項目。設備設計取料能力8000 t/h，回轉半徑50 m。本機采用鋼絲繩卷揚的四連桿俯仰機構，回轉機構采用臺車形式。
采用許用應力法，依據結構設計標準和設備技術協(xié)議確定結構計算工況和載荷，在I-DEAS軟件環(huán)境下建立結構有限元網格模型、施加載荷和約束并針對不同的工況進行組合，分析結構強度和變形，進行結構固有模態(tài)分析，根據輸出數(shù)據進行結構屈曲分析和銷軸計算，根據反力校核設備輪壓和俯仰系統(tǒng)載荷。
在結構有限元分析之前，必須依據結構設計標準和設備技術協(xié)議確定取料機的結構計算工況和載荷。本設備依據規(guī)范，計算工況通常都是在設計規(guī)范要求的基礎上針對設備工藝進行合理假設，技術協(xié)議里面也會對需要特殊考慮的工況進行說明。
自重載荷主要取決于設備的質量分布表，除了鋼結構本身還應該涵蓋斗輪、帶式輸送機、物料轉載系統(tǒng)、司機室、電氣室、配重、走臺欄桿、驅動等機上設備的質量和質心分布。設備的質量分布表應該得到足夠的重視，如果最終質量和用于結構計算的質量的誤差大于5%，設備需要重新進行結構計算，可能會出現(xiàn)系列的問題。
其他載荷，如正常和非正常物料載荷、積料載荷、正常和非正常挖掘阻力、膠帶張緊力、工作和非工作風載荷、堵料載荷、斗輪停頓載荷、頭部側向碰撞載荷、緩沖器載荷和地震載荷都應當嚴格依據見規(guī)范的要求進行計算。
結構載荷的計算參數(shù)和機械計算的參數(shù)應當是互相匹配的，結構計算載荷的大小通常與設備安全系統(tǒng)參數(shù)的設定有關，不得隨意降低規(guī)范中強制要求的參數(shù)。這些載荷也應當用于設備的傾覆穩(wěn)定性分析和機構分析，在這些分析初步完成的基礎上進行結構分析會更有效率。
專業(yè)從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優(yōu)化│技術服務與解決方案
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