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桥式抓斗卸船机结构的有限元分析

发布于:2016-08-18 21:00
有限元分析

      作为港口散货装卸的关键设备之一,卸船机的性能对散货卸船效率以及散货船停泊时间起着至关重要的影响。对抓斗卸船机整机强度和刚度进行分析,目的是为了检验整机金属结构在自重和外载作用下的承载能力。桥式抓斗卸船机(以下简称卸船机)金属结构主要由门框、前大梁、后大梁、漏斗梁以及梯形架组成。1500t卸船机主要技术参数见表。模型采用SHELL93、BEAM189、MPC184 3种单元类型相结合的形式对整机金属结构有限元分析。各单元分布如下:门架、前大梁和后大梁采用SHELL93单元。由于机器房支撑架和拉杆系统结构清晰,宜采用BEAM189单元。
      由于梁和壳单元之间通过1个共用节点连接,一般会在连接处产生局部应力极值,在梁单元和壳单元共点周围进行MPC处理(多点约束),将壳体上该共用节点自由度与其临近节点刚化。铰点的等效处理,可以用汇交1点的3杆来模拟铰点处的轴与轴套的关系,该方法的实质是,将支承轴的耳板视为刚体,用SHELL93单元建立模型。用BEAM189单元建立模性模拟铰接轴。轴端部节点与耳板孔周围的节点自由度耦合,释放轴向旋转方向的自由度,其余自由度固结,达到铰接的效果。
      卸船机金属结构受力状态主要分为工作状态和非工作状态,有限元模型见图。工作状态结构有限元网格图由于卸船机工作状态下,前大梁水平上所有载荷由前拉杆和铰轴支承,非工作状态前大梁抬起,前大梁被安全钩锁定,2种状态下卸船机变幅钢丝绳都处于松弛状态,因而整机有限元模型省略了钢丝绳的建立。
      根据GB3811—1983《起重机设计规范》的要求,至少在以下2种工况载荷条件下进行计算并校核结构强度和刚度。
      (1)第Ⅱ类载荷组合,工作状态,恶劣条件前大梁水平,主小车满载启动行走,大车行走,工作风速。根据卸船作业要求,将作业时的第Ⅱ类载荷组合归纳。
      (2)第Ⅲ类载荷组合,非工作状态,恶劣条件前大梁抬起,安全锁定,主小车停止在2门框之间,非工作风速。
      整机结构自重由ANSYSApp自动计算,建模过程中忽略了局部稳定性加强筋板,梯子平台等非承载结构的自重,根据设计图纸中的结构自重以及整机自重,相应地调整质量密度以及载荷比例因子;风载荷计算按《起重机设计规范》的要求,对工作状态和非工作状态的C、Kh、q分别取值。


                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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