化罗昊

河北港口集团港口机械有限公司



堆料机四轮架加固改造

化罗昊

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针对悬臂式堆料机原有顶升板强度不足、在顶升过程中发生形变的问题，采取了增加加强筋的方法提高顶升板的强度，并通过受力分析和Ansys有限元分析确定加强筋的规格，达到了较好的维修效果，提升了维修的效率。

Ansys; 堆料机； 四轮架； 加固

1 引言

秦皇岛港煤五期堆料机为悬臂式堆料机，额定能力为6 500 t/h，大机总重为536 t。堆料机配重、悬臂、塔架、门座架、尾车及悬臂上的煤作用在2个二轮架、2个六轮架、2个八轮架铰点上。六轮架由1个四轮架及1个二轮架组成，八轮架由2个四轮架组成(见图1)。

图1 八轮架示意图

由于长时间地行走作业，加之行走轨道变形，导致堆料机行走轮受力改变、表面出现凹坑，堆料机行走时异响严重，存在重大的隐患。更换行走轮需要将四轮架顶起，但是大机原有的顶升板结构因强度不够，在使用油镐顶升的过程中出现较为明显的形变。出现此问题后须对轮架结构进行技术改造，提高顶升结构强度，才能进行后续的维修作业。

2 加因改造分析

由于堆料机在零位静止时的总重量不变，各顶升板装置所承受的载荷是一定的，所以增加筋板是解决顶升板强度不足这一问题的唯 一途径。

借助Ansys软件对原有的结构进行受力分析，可以很直观地看出各个部位的受力状况。

由堆料机原有顶升板的安全因子图、弹性应变图及等效应力图可知，原有顶升板中间立板及底板处应力比较集中。为解决这一问题，我们在顶升板两侧加装垂直筋板进行一次加固，再将上方加盖板进行二次加固，以消除堆料机顶升中间立板及底板的应力集中，并提高整套顶升板机构的抗压强度。

根据堆料机顶升板实际尺寸(见图2)设计加强筋板。

堆料机顶升板的母体材料为Q345D低合金高强度结构钢，含碳量为0.18%～0.20%，抗拉强度为470～630 MPa。Q345钢的合金含量较少，焊接性良好，所以分散应力集中的加强筋板材料也为Q345D，厚度为12 mm。经受力分析可得加强筋的矩形截面最大载荷计算公式：

(1)

式中，L为板长；b为板宽；h为板厚；F为作用在轮架绞点上的力。

图2 原顶升板尺寸

设计加强筋板厚为12 mm，板长为330 mm，板宽为210 mm，带入公式(1)可得：

σmax=235 MPa

经查手册可知，Q345屈服强度为250 MPa>σmax,符合强度要求。

焊接后的安全因子图、弹性应变图及等效应力图分别见图3、图4、图5可见，堆料机顶升板装置应力集中现象得到明显改善，达到了预期效果。

图3 安全系数分析图

图4 弹性应变分析图

图5 等效应力分析图

3 结语

设备维修过程中，结构件力的校核往往是通过理论计算进行的，不是很直观。在本次维修过程中，利用Ansys辅助计算，使应力分布、安全系数等级等情况能够以立体图的形式清晰地展现出来，理论计算的结果与Ansys分析计算的结果较为一致，很大程度上提高了维修效率。

化罗昊： 066000，河北省秦皇岛市海港区开滦路5号

The Strengthening of Four-wheel Stand of stacker

Hua Luohao

Port Machinery Co. Ltd., Hebei Port Group

According to the problem that the strength of the original roof plate in cantilever type stacker is insufficient and that deformation occurred in the process of jacking up, the method of increasing the strength of the top plate is adopted. And the specification of the reinforcing bars is determined by means of force analysis and ANSYS finite element analysis. It obtains a better repair effect and improves the efficiency of maintenance.

Ansys; stacker; four-wheel stand; strengthening

2016-09-05

10.3963/j.issn.1000-8969.2016.06.015