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XSP800 收排線機(jī)是懸掛龍門式結(jié)構(gòu)，用在 TLJ300 連續(xù)擠壓生產(chǎn)線上。 XSP800收排線機(jī)主要技術(shù)參數(shù)：收線直徑：5mm-40mm，適用盤具：PND型800、1000、1250，收線速度：5-68m/min，主電機(jī)功率5.5KW，承載能力2T，設(shè)備自重1.5T。XSP800收排線機(jī)主體結(jié)構(gòu)采用上下雙梁行走方式，雙提升臂提升纜盤，左右各倒T字結(jié)構(gòu)支撐橫梁，包括頂盤松盤機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)、收線機(jī)構(gòu)、排線機(jī)構(gòu)及電氣控制系統(tǒng)。 收排線機(jī)結(jié)構(gòu)構(gòu)架，如圖所示。收排線過程中，線盤整體左右橫向移動(dòng)，線纜在水平方向不產(chǎn)生彎曲，實(shí)現(xiàn)對中收排，放線。
簡化模型，對收排線機(jī)機(jī)架結(jié)構(gòu)，橫梁與立柱通過螺母連接，建模時(shí)把其看作是剛性固連。在ANSYS 軟件里面建立收排線機(jī)架幾何有限元分析模型，如圖所示。
機(jī)架的材料為 Q235，特性參數(shù)取：彈性模量 2.06×e5MPa，泊松比0.30。選取三維實(shí)體結(jié)構(gòu)單元SOLID45 來劃分網(wǎng)格。SOLID45單元由8個(gè)節(jié)點(diǎn)結(jié)合而成，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有x，y，z3個(gè)方向的自由度。該單元具有塑性，蠕變，膨脹，應(yīng)力強(qiáng)化，大變形和大應(yīng)變的特征。劃分網(wǎng)格后節(jié)點(diǎn)數(shù)136991個(gè)，單元數(shù)為412451個(gè)。
完成建模后，進(jìn)行加載、約束、定義分析類型、載荷選項(xiàng)等步驟，然后開始求解計(jì)算。計(jì)算完成后，進(jìn)入后處理模塊，把計(jì)算得到的應(yīng)力、應(yīng)變等結(jié)果，以云圖的方式顯示出來。
收排線機(jī)機(jī)架主要受力來自于升降機(jī)構(gòu)的自重載荷，以及由重力載荷引起的扭矩。升降機(jī)構(gòu)通過10個(gè)滾輪與機(jī)架上下橫梁連接，左右兩個(gè)升降臂各5個(gè)滾輪與機(jī)架連接，如圖所示。
對一個(gè)升降臂分析，下橫梁共3個(gè)滾輪與升降臂連接，其中一個(gè)滾輪豎直放置，是主要的受力部件，承受豎直方向力F1的作用，另外兩個(gè)滾輪水平放置，它們之間有導(dǎo)向軌，主要起導(dǎo)向作用，受到水平力F3的作用，上橫梁有兩個(gè)水平放置的滾輪，也起導(dǎo)向作用，受到水平力F2的作用。根據(jù)理論力學(xué)中力的平衡原理，可以求出水平力和豎直力的大小。
機(jī)架結(jié)構(gòu)的受力以面載荷形式加載，用上述升降臂分析得到的力，除以滾輪與機(jī)架上下橫梁表面接觸的面積，就得到相應(yīng)的載荷值，而載荷的方向與升降臂受力方向相反。計(jì)算得到機(jī)架上橫梁受面載荷 1.318MPa，為水平壓力。機(jī)架下橫梁上表面與滾輪接觸位置受面載荷10.99MPa，為豎直壓力。機(jī)架下橫梁下表面與滾輪接觸位置受面載荷1.318MPa，為水平壓力。在ANSYS軟件中，選取機(jī)架受力部位的節(jié)點(diǎn)，對節(jié)點(diǎn)施加相應(yīng)的面載荷。收排線機(jī)機(jī)架底部是用四個(gè)地腳螺栓與地面固定，選擇機(jī)架模型與地面接觸的兩個(gè)面上的節(jié)點(diǎn)，對這些節(jié)點(diǎn)施加全約束。施加約束和載荷后的模型。
根據(jù)收排線機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與載荷特點(diǎn)，選擇三個(gè)典型的工況對機(jī)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析，滿載線盤分別位于行程的跨度中部，最左邊和最右邊。
為保證整個(gè)結(jié)構(gòu)的安全性，機(jī)架應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度。在強(qiáng)度方面，用最大等效應(yīng)力來評價(jià)。機(jī)架材料為 Q235，其屈服極限σb =235MPa，選取安全系數(shù)n =1.5，則許用應(yīng)力值［σ］= σb /n=156.7MPa。在剛度方面，參照2003年的《中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)-構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》，規(guī)范中規(guī)定了受彎構(gòu)件的撓度容許值 ［ν］=1/500，其中l(wèi)為兩支撐點(diǎn)的最小距離2640mm。所以，［ν］=1/500=2640/500mm=5.28mm。利用對機(jī)架結(jié)構(gòu)的三種載荷工況計(jì)算結(jié)果分析、比較，結(jié)果如表。
由上表可以看出，三種工況下的最大應(yīng)力96.671MPa小于［σ］，滿足強(qiáng)度要求。最大合位移5.258mm 小于容許撓度值［ν］=5.28mm，滿足剛度要求，所以機(jī)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是合理的。跨中位置的位移和應(yīng)力云圖，如圖所示。
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