臂式斗轮堆取料机平衡梁结构分析

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摘要：通过对臂式斗轮堆取料机平衡梁结构分析，确定其结构合理性，并对平衡梁强度及刚度进行计算，校核其截面强度是否符合设计要求。

关键词：臂式斗轮堆取料机平衡梁主应力结构分析

1、概述：

臂式斗轮堆取料机（以下简称为斗轮机）平衡梁主要应用于三支点式斗轮机，具体布置在三支点门座单支点一侧下方，行走机构鞍座的上方，是斗轮机中重要的连接及承载钢结构。平衡梁的结构布置导致其承载很大重量（一百多吨），对其结构的强度及刚度要求很高，因此我们对其结构特点进行详细分析，并具体举例对其主要受力点进行应力及挠度计算。

2、结构分析：

平衡梁的结构主要有三部分：主箱梁、支腿、上部轴承座

平衡梁的主截面为封闭箱梁，惯性矩大，结构承载能力比较强。箱梁内部布置四道筋板，防止局部变形。受结构限制，箱梁内部筋板只能焊三边，所以筋板底边不施焊并留有缝隙，防止筋板受力变形。（详见下图）

平衡梁的两侧支腿与行走鞍座采用栓接形式，便于下方行走机构的维修，连接孔加工形式采用配钻，保证其安装精度。两支腿下表面一同加工以保证其平面度。支腿腹板插入箱梁内部，保证其截面高度，并在支腿箱梁内焊有短筋板，加强局部稳定性。

平衡梁上部轴承座与门座采用销轴联接，轴承座采用整板下料贯穿箱梁内部，与上下盖板及筋板焊为一体。下端探出下盖板20mm，更便于与下盖板施焊。

3、实例计算：

通过对我公司现有一伊朗项目进行举例，具体计算平衡梁主截面正应力，轴承座挤压应力，平衡梁变形挠度，校核整体结构是否满足强度和刚度的需求。

3.1平衡梁主截面正应力

平衡梁正应力由两部分载荷组成：集中载荷P所，自重载荷G

主应力σ=σ1+σ2=M1/W+M2/W；其中σ1：集中载荷产生的主应力；σ2：自重产生的主应力；M1：集中载荷产生弯矩M2：自重产生弯矩W：抗弯截面模量

将平衡梁作为双支点简支梁（如上图），根据机械设计手册，其集中载荷最大弯矩：M1=RA*L/2=PL/4，

集中载荷P可通过重心偏移及平衡梁上部结构重量得出P≈150t，L=8000mm，M1=150*8000/4=300000t.mm

查阅机械设计手册：

W==BH3-bh3/6H=710*15053-690*14733/6*1505=2.38* 107mm3

σ1=M1/W=300000/2.38*107=0.00252t/mm2=126MPa

根据机械设计手册 M2=GL/8；G=5.5t；L=8000mm；M1=5.5*8000/4=11000t.mm；σ1=M2/W=11000/2.38*107=0.00046t/mm2=4.6MPa；σ=σ1+σ2=126+4.6=130.6MPa

此项目钢板选用Q345-B材质，屈服极限σs=345MPa

安全系数：σs/σ=2.64，安全系数大于1.34（GB/T3811-2008起重机设计规范），满足要求。（剪切应力很小，不予考虑）

3.2轴承座挤压应力

σ=P/A=150*104/130*370=31.2MPa≤σp =90MPa

轴承座材质选用Q345-B 挤压许用应力σp =90MPa，满足要求

3.5箱梁挠度

根据机械设计手册

fmax=f1+f2 f1为集中载荷产生的挠度，f2为自重载荷产生的挠度

E为材料拉压弹性模量，I为惯性矩

E=206GPa；I=W*e=W*H/2=1.79*1010mm4；f1=PL3/48EI =4.3；f2=5GL3/384EI =0.1；fmax=4.4≤L/1000 符合挠度设计要求

4.结论

通过对斗轮机平衡梁结构的分析、验证了平衡梁结构的合理性，并通过计算校核其强度、刚度，确认其结构达到设计要求。

参考文献：

[1]成大先.机械设计手册

[2]GB/T 3811-2008起重机设计规范