堆料機堆料懸臂結構有限元分析

摘 要：堆料懸臂結構是堆料機的重要鋼結構部件，它將供料皮帶輸送機上的物料按要求堆積到指定位置，隨著現在料場規模加大，堆料機的懸臂結構也越來越長，因此對懸臂結構的設計要求也越來越高。

關鍵詞：堆料機；懸臂；有限元分析

堆料機是重要的物料裝卸設備，應用在煤炭、水泥、電力以及鋼鐵行業的料場中進行物料的混均和輸送。堆料機懸臂結構是堆料機的重要組成部分，懸臂下部設有兩處支撐鉸點。一處是與行走機構的門架上鉸接，臂架可繞鉸點在平面內回轉；另一處是通過球鉸與液壓缸的活塞桿鉸接，隨著活塞桿在油缸中伸縮，實現臂架的變幅運動。堆料機行走過程中由懸臂結構將物料卸撒到料場內，形成分層的人字形料堆。文章利用有限元分析軟件Ansys對某鋼廠堆料機懸臂結構進行分析，為堆料懸臂結構的設計及進一步的優化提供參考依據。

1 堆料機臂架的組成

堆料機的臂架由兩個變截面的工字型梁構成。橫向用鋼板連接成整體，對角間用角鋼交叉連接。工字型梁采用鋼板焊接成型。但因臂架過長，受輸送限制，臂架一般廠內分段制造、廠內預制組裝，現場焊接成整體。懸臂架上面裝有膠帶輸送機，張緊裝置設在頭部卸料點處，使膠帶保持足夠的張力，張緊裝置采用千斤頂張進，螺桿固定的方法，能夠達到足夠的張緊力。膠帶機上設有物料檢測裝置，當膠帶機上無料時發出信號，堆料機停止工作。

2 建立有限元模型

根據懸臂結構特點，這里將上下蓋板及腹板抽象為shell單元，連接型鋼抽象為Beam單元。雙向滾筒重、拉緊裝置重、驅動滾筒等其余部分以質量點的形式加在相應的位置（圖1）。

3 加載分析

該堆料懸臂俯仰形式采用整體液壓俯仰，計算堆料懸臂水平、堆料懸臂上仰至上限位（17°）及堆料懸臂下俯至下限位（-15°）三種狀態。計算工況如下：工況 I：堆料懸臂受自重載荷作用及風載作用；工況 II：堆料懸臂正常堆料，同時受工作風載作用。

4 有限元結果分析

經過加載分析得出，工況二時懸臂頂端的位移和懸臂受到的應力最大。如圖2和圖3所示。由應力云圖最大等效應力為108.864MPa，門架的材料為Q235B，取安全系數1.5，求得許用應力為157MPa，計算出的最大等效應力小于材料的需要應力。懸臂頂端最大位移為71.138mm，小于規定值。因此得出懸臂的設計是合理和安全的。

5 結束語

文章通過對堆料機懸臂的有限元分析，判斷出在工況二時懸臂的最大應力和懸臂頂端的最大位移等情況，為合理設計堆料機的懸臂提高了保證和設計依據，也為懸臂結構的進一步優化提供了參考，具有一定的工程實際意義。

參考文獻

[1]JB/T8849-2005.移動式散料連續搬運設備鋼結構設計規范[S].

[2]GB50017-2003.鋼結構設計規范[S].

[3]邵明亮.斗輪堆取料機[M].北京化工工業出版社，2007.

作者簡介：齊善朋（1981-），男，河北人，講師，碩士。主要從事物流輸送機械方面的研究。