燒結機臺車體應力分析與結構優化

李福強

摘 要：現今，隨著我國冶金工業的發展，燒結機作為抽風燒結過程中的主體設備，可將粒徑不同的礦粉燒結成塊，并剔除礦粉中有害雜質。燒結臺車作為燒結機的主要構件，因長期工作于惡劣環境，造成臺車零部件極易受損，嚴重影響燒結工作的正常開展，同時給企業造成高額的維修費用。基于此，本文根據這一現實情況，在滿足燒結臺車使用強度和剛度的前提下，對燒結臺車提出結構優化設計，通過對臺車體強度的計算來減輕其重量，從而降低燒結臺車的制造成本，對提高企業經濟利益的最大化具有現實意義。

關鍵詞：燒結機臺車體；應力分析；結構優化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.19.050

1 臺車體計算模型

本文以某4.5m×1.5m臺車為例，模型采用有限元分析法進行計算，該臺車車體結構主要有4道梁、橫筋和端板組成。其中大部分承載重量都在中間的兩根主梁，占整個載重量的70%以上，兩根邊梁承載較小部分載重，而端板和橫筋主要起到對臺車的密封及固定的作用。因此，根據臺車體使用的實際狀況，建立燒結機臺車體的有限元模型（見圖1），本研究中臺車體的材質為球墨鑄鐵。

2 燒結機臺車體應力分析

（1）機械荷載。燒結機臺車車體機械應力的形成主要是其承載的負荷和自重形成的，那么臺車車體承載的負荷可表示為：A=A1+A2 ；式中A1表示混合物料重量，/N；A2表示因風箱負壓所造成的載重，/N。

（4）約束條件的確定。1）強度約束：本文研究的臺車體材質選用的是球墨鑄鐵，因其材料具備的優勢，包括力學、抗熱性以及較好的延展性對臺車體造成的縱向變形較小。又因臺車體的屈服強度為300MPa，其工作環境惡劣，冷熱交替下持續工作，在這樣的狀況下臺車體很容易受損、產生裂紋。在基于安全因素的考慮下，本次選取安全系數為2.5×1.3=3.25，可用應力則為：/n=92MPa

通過對臺車體的進一步優化，從而獲取車體結構應力節點的位置，把這些節點作為控制點，由此選取的約束條件為：

2）剛度約束：把臺車體縱向長度的變形量控制在合理范圍，以此確保臺車體正常工作，由此可表示為：

式中：表示臺車主梁在垂直方向彎曲變形的最大允許值，以車體縱向長度的1/1000為基準，則取值5mm。

3）邊界約束：邊界約束主要限制某項設計變量范圍或某組變量間的相對關系，可表示為：

由此得出臺車體設計參數取值范圍：

參考文獻：

[1]孫惠.基于有限元分析的帶式燒結機臺車體的結構優化[D].遼寧科技大學，2012.

[2]王璐璐，李冷，賀曉輝.基于SolidworksSimulation的燒結機臺車體應力分析[J].礦業工程，2017（02）：32-34.endprint