杜寶鳳 李靜 楊桂龍
(秦皇島天業(yè)通聯(lián)重工科技有限公司河北省重型裝備工程技術(shù)研究中心,河北秦皇島 066000)
抱罐車又名抱罐運輸車主要用于冶金鋼渣的運輸及后期處理。高溫鋼渣的轉(zhuǎn)運是鋼鐵行業(yè)至關(guān)重要的一個環(huán)節(jié),越來越受到鋼鐵企業(yè)的重視。因此,抱罐車有著非常廣闊的發(fā)展空間,其市場前景令人矚目。然而,鋼渣、鋼水的溫度高達1300℃,故抱罐車的環(huán)境溫度局部會很高[1]。抱罐車同時具有抱罐、運罐、翻罐以及放罐等功能,并可作 180°傾翻渣罐動作。所以,抱罐車需要保證整機工作可靠性高、操作安全。抱罐車的整機設(shè)計至關(guān)重要[2]。70t抱罐車的整體技術(shù)在國內(nèi)同行業(yè),處于領(lǐng)先水平,具有相當(dāng)高的市場認(rèn)可度。同時,已經(jīng)走出國門,走向了世界,收到外國友人的一致好評。國產(chǎn)抱罐車站穩(wěn)了國內(nèi)抱罐車市場,并已走出國門,拓展海外市場。隨著我國在抱罐車設(shè)計、應(yīng)用上不斷深入,國產(chǎn)抱罐車的性能將更加完善和提高。
70t抱罐車主要結(jié)構(gòu)由大臂機構(gòu)、車橋結(jié)構(gòu)、支腿結(jié)構(gòu)、前車架總成、后車架總成、轉(zhuǎn)向總成、液壓系統(tǒng)、自動集中潤滑系統(tǒng)、安全防護系統(tǒng)及電控系統(tǒng)組成。其中,70t抱罐車的主要承力部件為后車架總車及大臂機構(gòu)。也是抱罐車設(shè)計最為關(guān)鍵的受力部件。本文根據(jù)70t抱罐車的使用工況,通過動力學(xué)分析和靜力學(xué)分析對后車架進行受力分析[3]。并且利用 ANSYS 仿真軟件對70t抱罐車后車架進行有限元分析。通過多方面考慮計算校核,70t抱罐車后車架的設(shè)計是安全可靠的。
70t抱罐車的后車架如圖所示,其結(jié)構(gòu)形式采用了C型結(jié)構(gòu),安裝了后橋、后支撐以及與轉(zhuǎn)向部分通過鉸接形式相連接。以下從抱罐車的抱罐過程、翻罐初始、翻罐140° 3個受力時刻分別對后車架進行受力分析介紹。
圖1 后車架抱罐初始形變云圖
圖2 后車架抱罐初始載荷云圖
通過分析結(jié)果顯示,后車架在抱罐初始時,最大應(yīng)力出現(xiàn)在限位塊上,其最大應(yīng)力為 167MPa,最大變形10mm,滿足設(shè)計使用要求。
圖3 后車架翻罐初始形變云圖
圖4 后車架翻罐初始載荷云圖
通過分析結(jié)果顯示,后車架在翻罐初始時,最大應(yīng)力出現(xiàn)在大臂油缸連接處上,其最大應(yīng)力為 114MPa,最大變形3mm,滿足設(shè)計使用要求。
圖5 后車架翻罐140°形變云圖
圖6 后車架翻罐140°載荷云圖
通過分析結(jié)果顯示,后車架在翻罐140°時,最大應(yīng)力出現(xiàn)在后支撐位置上,其最大應(yīng)力為 168MPa,最大變形4mm,滿足設(shè)計使用要求。
本文介紹了70t抱罐車的主要組成部分,關(guān)鍵受力部件以及后車架在不同使用運輸工況的有限元分析。發(fā)現(xiàn)了后車架在不同受力情況,在機械結(jié)構(gòu)設(shè)計上的存在不同部位的薄弱點,并且整個仿真分析結(jié)果顯示,后車架能夠滿足承載能力,設(shè)計要求,是安全可靠的。通過用理論研究、計算機仿真以及試驗研究相結(jié)合的研究方法對70t抱罐車后車架的受力分析,充分證明了后車架的安全性,最終達到滿足整車安全性的要求。70t抱罐車的安全性、可靠性得到了充分的認(rèn)證。