半移动破碎站受料仓支撑结构有限元计算

齐善朋

（辽宁轨道交通职业学院，辽宁 沈阳 110023）

半移动式破碎站是结合固定式破碎站和可移动式破碎站的特点形成的一种破碎站类型，用于矿山、冶金、冶炼等行业中各种矿石、煤炭、岩石等大块状物料的破碎作业。主要是大型露天矿半连续开采的重要组成设备之一，主要功能是将自卸车运来的块状和硬度较大的物料进行破碎，然后用带式输送机运送到料场。

1 受料仓支撑结构有限元结构模型

受料仓支撑结构全部由型钢及钢板焊接或栓接成的结构，根据结构特点和受力情况,有限元分析时把钢结构各部分均等效为三维梁单元。图1为结构有限元计算模型图。模型单元总数为206个。模型中梁单元与节点的确定遵循如下原则：

①结构各部分连接点为模型的节点。

②结构施力点为模型的节点。

为了描述节点坐标、节点位移及节点载荷方向等有关参数，建立模型时取整体坐标系为右手系OXYZ，其中Y 轴垂直向上。

1.1 模型单元特性

破碎站受料仓支撑钢结构是由多种型钢杆件和钢板组合成的空间结构，受有三维方向的力和弯矩作用，根据结构特点和受力情况,有限元分析时简化成空间强支撑框架结构，结构中型材构件均等效为三维弹性梁单元BEAM189。

1.2 边界条件

破碎站受料仓支撑结构通过立柱下面的支座用锚栓与地面基础联接。有限元分析时将与地基联接点均约束，共有24个点，每个点的6个自由度全部约束，即：X、Y、Z 3个方向的线位移和X、Y、Z 3个方向的角位移。

1.3 载荷

破碎站料仓支撑结构载荷主要是受料漏斗的作用力，受料漏斗载荷加上支撑结构的自重、风载、地震作用构成支撑结构的载荷。

1.4 载荷组合

组合1为1.35恒载+0.98物料+0.84风载，组合2为1.2恒载+0.98物料+1.3地震，组合3为1.2恒载+1.4物料冲击。

1.5 材料及特性

转运站钢结构型材和钢板材料均为Q345。材料强度设计值f ：板厚度t≤16mm，f=310N/mm2；板厚度16mm＜t≤40mm，f=295N/mm2；结构或构件挠度许用值：梁[u]=L/500，L 为受弯构件跨度。柱顶位移允许值：H/500，H 为柱的总高度。

2 有限元强度计算结果

根据前面创建的破碎站受料仓有限元结构模型，经过有限元计算后结构全部杆件均满足设计要求，其中计算输出结果时，应力云图中单位均为MPa，变形图单位是mm。载荷组合1结构整体应力最大为59.85MPa，载荷组合2结构整体应力最大为148.84MPa，载荷组合3结构整体应力最大为167.78MPa，其中载荷组合3结构整体应力云图如图2所示。

3 有限元刚度计算结果

刚度也是有限元计算中校核设计是否合理的重要因素，结算结果显示载荷组2的变形最大，竖直方向最大变形1.3mm，水平方向最大变形4.7mm，结构刚度满足设计要求，图3是载荷组合2水平方向的结构变形图。

4 结 语

现在大型机械设备在设计时普遍采用有限元法进行设计，主要是为了减少设计周期、提高产品质量，有限元法应用为设计产品提供了有力参考和帮助。本文通过某破碎站料仓支撑结构模型的有限元分析，得出在3种工况下该支撑结构都符合设计要求，为进一步的产品设计和生产提供了保障。