门架式双刮板取料机刮板俯仰铰座结构分析与改进

门架式双刮板取料机刮板俯仰铰座结构分析与改进

赵荣华

身份证号码： 32092419831029**** 江苏无锡

摘要：本文以AS4100标准，对门架式双刮板取料机俯仰铰座结构进行分析，并且针对分析结果进行改进。随后针对改进之后铰座结构整体改进的有效性展开分析，并且结合有限元分析来验证铰座结构改进之后的可靠性。

关键词：门架式双刮板取料机；AS4100；结构分析

目前，我国全国范围内纳入碳排放体系的试点单位的碳排放总配额为12亿吨，但是，目前全国碳排放的总额却超过了12亿吨，全国煤炭市场的整体规模更是超过了3000亿吨，是全世界范围内的第二大碳消费经济体。受国内煤炭以及其他资源市场的影响，国内的大型散料运输机械不断是在整体需求还是承载量上面都处于不断提上的过程当中。取料机作为在能源、电力、建材以及粮食等生产、生活资料的运输存储过程当中发挥重要作用的机械设备，其重要性不言而喻。门架式双刮板取料机作为一种具备稳定输出能力、自动化水平高、性能稳定而且噪音污染相对较小的机械设备，在整个取料机市场上占据着十分重要的地位以及广泛的应用。

本文主要针对RE741型门架式双刮板取料机展开分析研究，此装配目前是整个世界范围之内取料量最大的取料机装备，生产能力达到了3800吨/小时。RE741型门架式双刮板取料机主要由门架、固定以及摆动两种梁架、刮板式取料机、固定梁端侧行走、俯仰机构等多个部分构成，其构成图见下图1。

图1 门架式双刮板取料机示意图

1. RE741型门架式双刮板取料机俯仰铰轴的原始设计

1.1基本参数要求

此装配为双刮板装备，以卷扬机来达到俯仰的目的，其单刮板的整体生产能力能够达到1900吨/小时。整个设备之中的关节节点为位于刮板机根部位置的铰座，基于其本身对于抗疲劳度以及整体以强度上面的高要求，而且在整个俯仰机构当中，铰轴又是核心，其自身的安全性会对于整个刮板取料机系统能否正常的开展工作产生直接的关联，基于此考量，文章选择铰座铰轴作为研究对象

1.2针对原始模型的进一步简化

通过针对结构图（图2）分析发现，原本的铰座在刮板臂架的一侧设置单耳板，而固定端梁的一侧则设置为双耳板，通过针对其开展Ansys计算分析最终发现，刮板机单侧耳的受力相对较大，经过验证其抗疲劳强度达不到AS4100的相关要求，因此必须要进行必要的改进。根据图示，单耳板的整体厚度为60mm，很难进行CJP焊接，因此，因此在此处使用了未全融透焊缝，达到降低整体疲劳等级的目的。而从传力的整体形势上面来分析，其中通过单耳板的以此，其根部位置的整体受力过于集中，而且整体弯矩明显过大，从强度上来看不能很好的满足客观需求，除此之外，通过分析还发现，此部位铰轴的整体轴径相对较小，因而其承载能力不能很好的满足其对于强度的诸多要求。

图2 刮板机俯仰铰轴原始模型简化图

2. 针对刮板机俯仰轴的进一步优化以及相关参数的计算

2.1基本模型的简化

通过针对原始模型展开必要的简化以及科学的分析，并且在确保原始铰轴使

用性能不会受到影响的前提之下，针对其作出如下必要的优化：第一，进一步扩大铰轴的轴径，材料更换为42CrM0，轴径则从原本的140mm增大至200mm；第二，刮板式取料机的刮板侧铰轴，将传统的单耳板改造成双耳板，并且在其中加入轴套，并且在外圈进行包边。进一步增大轴径，以此来提升抗疲劳度，进而达到提升安全等级的目标。由于将传统的单耳板改造成为了双耳板，进而导致其整体传力效果上面的整体荷载的分配更加的均匀，并且能够达到减薄双耳板厚度的目的，除此之外，通过双耳板的改进还能够采用全融透焊缝（CJP），使得此部位整体的抗疲劳等级得到进一步提升。详见图3。

图3 刮板机俯仰铰轴优化模型简化图

3 经过改进之后的额滑板机俯仰铰座部位Ansys仿真分析

使用Ansys来针对经过改造之后的铰座来展开仿真分析，详见图4。通过针对结果进行分析发现，经过技术改造之后，整个铰座根部受力的整体状况较好，其最大的应力达到了70～80MPa，在正常的范围之内。另外，整个铰座根部的焊缝采用了全融透焊缝（CJP），通过与AS4100标准进行对比分析，此焊缝允许的疲劳应力为103MPa，通过改进之后的铰座自身的抗疲劳水准很好的满足了AS4100标准的相关要求。

图4 刮板机俯仰铰座的Ansys 仿真

结论

文章主要针对RE741型门架式双刮板取料机之中的俯仰铰座自身的受力情况展开必要的分析，经过相关计算以及分析发现，经过改进之后的铰座，在满足疲劳度的要求上整体性能更加的优秀。而且经过使用Ansys仿真展开分析，最终结果表明，通过改造进一步提升了设备铰座整体的可靠性。

参考文献：

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