斗轮取料机是目前最大的散状物料装卸成套设备之一,广泛用于矿山、港口、火电厂、焦化厂、水泥厂等领域。取料机的回转形式主要有回转支撑式和回转台车式2种。对回转台车式斗轮取料机而言,回转轮压是其设计、安装及维护的1个重要参数。回转轮压的大小直接反映取料机重心位置及稳定性,且取料机回转轨道对其有安全性要求,所以回转轮压对取料机的安全生产有非常重要的意义。
对取料机的轮压分析目前多采用理论计算的方法及单独测试每个轮组轮压的方法。取料机结构复杂,安装运行情况难以确定,且取料机轮组是超静定系统,采用理论分析和测试分析轮压的方法在某种程度上影响轮压值的准确度。采用有限元分析方法对取料机进行分析可以较准确地获得取料机的受力情况,但多数研究者将取料机的结构进行简化,并采用壳单元和梁单元等建立有限元模型,这种处理会影响计算结果的准确性。为此,采用现场测试和有限元分析相结合的方法分析取料机的回转轮压,有限元分析中采用实体单元建立回转轮组部分的模型,回转轮与回转轨道的连接采用标准接触对,以期更加真实地模拟回转轮的受力情况。
回转轮压的测试方法为:在取料机不取料的工况下,将压力传感器连接在千斤顶无杆腔的液压回路上,利用单个液压千斤顶依次将各回转台车组顶起到车轮离开回转轨道,然后取料机进行俯仰运动并记录时间,测得压力传感器在运动过程中的压力变化情况,从而分析计算回转轮压值。测试过程为:用千斤顶顶起某个回转台车组,被顶起的回转台车组的车轮离开回转轨道后,取料机悬臂架从水平位置下俯到下极限位置,接着回水平位置继续上仰到上极限位置,最后回水平位置,悬臂架回水平位置后给千斤顶卸荷,慢慢放下被顶起的回转台车组。重复上述过程,完成另外回转台车组的测试。在测试过程中用秒表记录各运动过程的时间。
现场测试时用320t的液压千斤顶,活塞杆直径为250mm,活塞杆截面积为49087.4 mm2;重力加速度取9.8 m/s2;压力变送器为HUBA511,最大量程为40 MPa,输出为4~20 A的电流信号,通过加1个电阻,将输出改为1~5 V的电压信号;信号采集器为CRAS QL 108,采样频率为512 Hz。测试时,通过三通管将千斤顶无杆腔的液压油接压力变送器,将压力变送器的输出接信号采集器,进行信号采集。对测试信号就行标定、整理,绘制油压曲线。千斤顶顶右后轮组时的测试油压曲线,限于篇幅,其它轮组的测试油压曲线未列出。根据记录的悬臂架在某位置时时间,计算出该时刻数据点位置,从而得到该位置的油压值。
经整理分析,得到不取料工况下顶起各回转台车组悬臂架在各位置处的油压,通过油压值计算得到轮压值。
综合考虑ANSYS计算效率和轮压计算结果的准确性,对取料机进行简化,略去对轮压影响很小的回转平台之外的构件,将所有构件的质量综合考虑在简化后的模型上。在SolidWorks中建立回转平台实体模型,接着将模型导入ANSYS建立有限元模型。在ANSYS中采用是solid185单元(材料密度设为0)对导入的模型进行网格划分;在整个取料机回转上部机构的质心处建立1个质量节点(质量为整个回转上部机构的总质量),并将此质量节点与回转平台上表面的部分节点通过无质量梁单元(梁单元的截面进行多次试计算选取,保证质量节点的变形较小即可)进行连接;在被顶起的回转台车组的顶起部位施加1个竖直向上的位移约束,在其它回转台车组的车轮与轨道间设置接触对,对轨道下表面施加全约束;设置重力加速度。
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