钢结构的有限元分析报告

2 受料仓与给料机的钢结构有限元分析

2.1建立有限元模型

如图2.1破碎站主视图和图2.2破碎机布置图，它的工作过程是：卸料卡车间歇把最大入料粒度为1500mm的煤块倒入受料仓，受料仓存储大粒度煤块。刮板给料机把受料仓的大粒度的煤块连续的刮给破碎平台的破碎机。破碎机把最大入料粒度为1500mm的煤块破碎成最大排料粒度为300mm的煤块，煤块由底部的传送带传出。

图2.1 破碎站主视图

图2.2 破碎机布置图

破碎站钢结构的弹性模量E＝200000MPa，泊松比，质量密度

×10-3kg/cm3。破碎站由支撑件型钢和斜支撑角钢组成。在结构离散化时，由于角钢和其它部位铰接，铰接是具有相同的线位移，而其角位移不同。承受轴向力，不承受在其它方向的弯矩，相当于二力杆，所以型钢用梁单元模拟，角钢用杆单元模拟。破碎站是由受料仓与给料机和破碎平台与控制室两部分组成，故计算时是分别对这两部分进行的。离散后，受料仓和给料机共个单元，其中梁单元个，杆单元个，节点总数为个，有限元模型如图和图所示。

图2.3 受料仓与给料机有限元模型

图2.4 受料仓与给料机有限元模型俯视图

2.2载荷等效计算

2.2.1主要结构截面几何参数

破碎站主要结构采用H型钢梁，截面尺寸如图2.5所示，各截面横截面积A，截面惯性矩I y，I z和极惯性矩I如下。

图2.5 截面尺寸

料仓及给料机支撑结构

料仓及给料机六根支撑立柱(H500×400×12×20)

A= 215.2mm2，I y＝101947×104mm4，I z＝21340×104mm4，I＝240×104mm4料仓B－B面横梁和给料机E－E、F－F面横梁(H400×300×12×20)

A=16320mm2，I y＝48026×104mm4，I z＝9005×104mm4，I＝181×104mm4料仓C－C面和D－D面横梁(H400×400×12×20)

A=20320mm2，I y＝62479×104mm4，I z＝21339×104mm4，I＝234×104mm4给料机两根纵梁(H550×400×12×20)

A=22120mm2，I y＝125678×104mm4，I z＝21341×104mm4，I＝243×104mm4给料机六根横梁(H400×400×12×20)

A=20320mm2，I y＝62479×104mm4，I z＝21339×104mm4，I＝234×104mm4其它横梁(H400×300×12×20)

A=16320mm2，I y＝48026×104mm4，I z＝9005×104mm4，I＝181×104mm4

斜支撑的横截面积

∠125×12：A＝2856mm2

∠75×6：A＝864mm2

2.2.1实际载荷情况

给料机自

重载荷：

65000kg

相对应立柱梁单元局部坐标z轴的弯矩如图2.18所示，最大弯矩位于B－B面中风载作用面的立柱，底部最大弯矩0.126×108N·mm，在B－B面拉筋连结点处弯矩数值为-0.196×108N·mm，D－D面第一根水平横梁处弯矩为0.25563×108N·mm，

图2.18 局部坐标z轴的弯矩图

对应的应力如图2.19所示，B－B面中风载作用面立柱底部应力为19.625MPa，底部连结点处应力为30.605MPa，D－D面第一根水平横梁处应力为24.024MPa。

图2.19 局部坐标z轴的弯曲应力图

2.2.3两根纵梁结果

两根纵梁轴向力如图2.20，可见两根纵梁轴向应力很小，最大轴向力192337N，位于F面和纵梁与斜支撑的接触之间。这里的变形也是最大的。轴的方向与大部分的载荷方向近似垂直。在斜支撑与纵梁连接到纵梁的前端只承受弯矩，不承受轴向力。

图2.20 两根纵梁轴向力图

两根纵梁轴向应力如图2.21所示，可见两根纵梁轴向应力很小，最大轴向应力 ＝13.066MPa，位于F面和纵梁前端之间。

图2.21 两根纵梁轴向应力图

相对于纵梁梁单元局部坐标y轴的弯矩如图2.22所示，其最小弯矩M y＝-0.176×109N·mm，位于斜支撑与纵梁连接处，这里的弯矩最大驱动扭矩作用在悬臂梁顶端。

图2.22 局部坐标y轴的弯矩图

对应的应力如图2.23所示，最小应力 ＝-97.755MPa，位于F－F面处，。

图2.23 局部坐标y轴的弯曲应力图

相对于纵梁梁单元局部坐标Z轴的弯矩如图2.24所示，其最大弯矩M z＝0.174×108N·mm，这里是承受给料机尾部受仓压载荷，位置是纵梁和C_C截面相连接。

图2.24 局部坐标Z轴的弯矩图

对应的应力如图2.25所示，最小应力 ＝-47.911MPa。位于C－C面处。

图2.25 局部坐标Z轴的弯曲应力图