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斗轮机门座的力学性能与疲劳寿命研究

杨柳  
【摘要】:斗轮堆取料机是一种广泛应用于港口、矿山、电厂等大型料场的高效的、连续的散装物料的装卸输送成套设备。悬臂式斗轮堆取料机由于其具有的作业范围更广、工作结构动作较灵活以及对场地要求较低等优点,成为目前应用最为广泛的结构形式。它的主要组成部分是斗轮机构、前臂架、立柱、平衡机构、回转机构、门座、走行机构和尾车等。由于斗轮机体积庞大,自重非常大,而门座位于斗轮机的底部,承载上部结构所有的载荷,对于整机的安全运行来说十分重要,可以说门座的结构寿命在一定意义上决定了整机的使用寿命。 本文是以DQL1200/1200.35斗轮堆取料机的门座作为研究对象,利用有限元分析软件ANSYS和Workbench,进行了门座钢结构的结构强度、瞬态动力学和疲劳寿命的分析研究。摒弃了以往凭借设计经验的传统设计方法,针对门座复杂的受力情况,结合其自身结构特点,计算并选取适当工况进行了有限元静强度分析,并在分析结果的基础上,改进部分设计参数,解决了应力集中超过许用应力的问题;根据门座受载的特点,使用APDL语言编写72组载荷点回转循环的命令流程序,实现了模拟门座受动载荷状态,得到了应力载荷谱等为后续的疲劳寿命分析提供了重要基础,同时也了解了门座结构的局部应力和位移随时间变化的情况,确保了在整个运动周期内,门座的可靠性;门座的主要失效形式就是疲劳破坏,但由于所受载荷谱计算的复杂性以及零件S-N曲线未知性,往往忽略门座的疲劳寿命分析,而本文在材料S-N曲线的基础上,结合其他影响构件疲劳强度的因素,修正得到零件的S-N曲线,结合瞬态动力学分析得到的载荷时间历程,对门座进行疲劳寿命分析,得到疲劳寿命分布,确保了门座的安全性和可靠性。最后对门座进行了应力测试,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模型的正确性。


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