翻车翻车机钢结构优化设计

摘要：翻车机是一种高效率的、大型的卸载装有散料的铁路敞车的专业设备。翻车机与其他卸载敞车机械相比，有着卸载干净、卸载能力大、卸载效率高、自动化程度高等特点。翻车机能够显著的为企业降低劳动力数量，因为其自动化作业，同时能够很大的程度改善工人的劳动条件，大幅度的降低企业运转成本。基于以上这些优点，目前像港口、煤炭、焦化、发电厂、冶金等需要大量吞吐散装物料的大型企业普遍利用翻车机。本课题来源于2009年北方重工集团有限公司与印度某公司签订的2x500MW火力发电厂成套项目，翻车机是其中的设备之一。由于印度铁路敞车的结构尺寸与国内的有所区别，由此必须修改翻车机钢结构尺寸，为了保证新结构尺寸的翻车机有足够的刚度、强度及能够全寿命工作，并且降低其制造成本。本论文根据印度铁路敞车的参数修改了翻车机的结构尺寸，并且依据利用现场的地理环境及铁路敞车参数，确定了初始条件，边界条件。采取ansys有限元浅析软件，根据不同工况的受力情况计算得出翻车机主体钢结构在5种工况下的变形情况及应力水平及前10阶固有频率。经过浅析发现，翻车机主体钢结构的刚度及强度都有很大的富余，根据相关标准及实际工程经验，对翻车机主体钢结构进行了优化处理，经过优化处理的翻车机钢结构总体质量轻了24.6%，最后经过疲劳寿命计算表明翻车机主体钢结构可以保证30年运转寿命。根据本课题所确定的翻车机已经投产利用，根据现场利用情况表明，本课题所采取的策略是可行的。通过本论文的探讨证明了有限元浅析在工业产品的设计中是可行且的重要的，它可以大大节省设计人员在力学浅析时所消耗的时间，并且准确度也较手工计算有很大的改善。另外采取优化设计可以很大幅度的降低工业产品的可靠性及制造成本，以而降低企业的成本，同样也减少了资源的消耗，是对中国对世界资源与环境贡献。关键词：翻车机论文钢结构论文有限元浅析论文优化设计论文

摘要5-6

Abstract6-9

第1章 引言9-18

1.1 选题的依据与作用9

1.2 翻车机概述9-13

1.2.1 翻车机进展及运用近况9-10

1.2.2 各形式翻车机介绍10-13

1.3 相关运用技术探讨近况13-17

1.3.1 有限元法概述13-14

1.3.2 疲劳论述进展概述14-17

1.4 本论文探讨的主要内容17-18

第2章 翻车机主体钢结构设计18-24

2.1 设计输入数据18

2.2 其他要求18-19

2.3 结构设计需要考虑的因素19

2.4 结构设计19-23

2.4.1 端梁20-21

2.4.2 平台21-22

2.4.3 侧梁22

2.4.4 顶梁22-23

2.5 本章小结23-24

第3章 翻车机主体钢结构有限元浅析24-47

3.1 翻车机各种工况说明24-27

3.2 翻车机各工况载荷情况说明27-29

3.3 翻车机主体钢结构浅析模型的建立29-46

3.3.1 翻车机主体钢结构简化结构和建模29-31

3.3.2 定义模型的属性、实常数及划分网格31-33

3.3.3 边界条件33-35

3.3.4 有限元浅析结果35-40

3.3.5 模态浅析40-46

3.4 本章小结46-47

第4章 优化设计47-63

4.1 优化设计技术47-48

4.1.1 基本理念47

4.1.2 基本思想47-48

4.2 数学模型48-49

4.3 优化设计求解49-50

4.3.1 选择策略49-50

4.4 结果浅析50-61

4.5 本章小结61-63

第5章 疲劳浅析63-67

5.1 疲劳浅析的必要性63

5.2 疲劳浅析各事件确定及结果63-66

5.2.1 疲劳事件确定63-64

5.2.2 位置确定64

5.2.3 载荷确定64-65

5.2.4 材料 S-N 曲线65

5.2.5 疲劳寿命结果65-66

5.3 本章小结66-67

第6章 结论67-69