烧结机台车体应力分析与结构优化

李福强

摘 要：现今，随着我国冶金工业的发展，烧结机作为抽风烧结过程中的主体设备，可将粒径不同的矿粉烧结成块，并剔除矿粉中有害杂质。烧结台车作为烧结机的主要构件，因长期工作于恶劣环境，造成台车零部件极易受损，严重影响烧结工作的正常开展，同时给企业造成高额的维修费用。基于此，本文根据这一现实情况，在满足烧结台车使用强度和刚度的前提下，对烧结台车提出结构优化设计，通过对台车体强度的计算来减轻其重量，从而降低烧结台车的制造成本，对提高企业经济利益的最大化具有现实意义。

关键词：烧结机台车体；应力分析；结构优化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.19.050

1 台车体计算模型

本文以某4.5m×1.5m台车为例，模型采用有限元分析法进行计算，该台车车体结构主要有4道梁、横筋和端板组成。其中大部分承载重量都在中间的两根主梁，占整个载重量的70%以上，两根边梁承载较小部分载重，而端板和横筋主要起到对台车的密封及固定的作用。因此，根据台车体使用的实际状况，建立烧结机台车体的有限元模型（见图1），本研究中台车体的材质为球墨铸铁。

2 烧结机台车体应力分析

（1）机械荷载。烧结机台车车体机械应力的形成主要是其承载的负荷和自重形成的，那么台车车体承载的负荷可表示为：A=A1+A2 ；式中A1表示混合物料重量，/N；A2表示因风箱负压所造成的载重，/N。

（4）约束条件的确定。1）强度约束：本文研究的台车体材质选用的是球墨铸铁，因其材料具备的优势，包括力学、抗热性以及较好的延展性对台车体造成的纵向变形较小。又因台车体的屈服强度为300MPa，其工作环境恶劣，冷热交替下持续工作，在这样的状况下台车体很容易受损、产生裂纹。在基于安全因素的考虑下，本次选取安全系数为2.5×1.3=3.25，可用应力则为：/n=92MPa

通过对台车体的进一步优化，从而获取车体结构应力节点的位置，把这些节点作为控制点，由此选取的约束条件为：

2）刚度约束：把台车体纵向长度的变形量控制在合理范围，以此确保台车体正常工作，由此可表示为：

式中：表示台车主梁在垂直方向弯曲变形的最大允许值，以车体纵向长度的1/1000为基准，则取值5mm。

3）边界约束：边界约束主要限制某项设计变量范围或某组变量间的相对关系，可表示为：

由此得出台车体设计参数取值范围：

参考文献：

[1]孙惠.基于有限元分析的带式烧结机台车体的结构优化[D].辽宁科技大學，2012.

[2]王璐璐，李冷，贺晓辉.基于SolidworksSimulation的烧结机台车体应力分析[J].矿业工程，2017（02）：32-34.endprint