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机械工程师
MECHANICAL ENGINEER
基于 ANSYS的电控柜工装强度校核
张刚强,朱沐奇
常德烟草机械有限责任公司,湖南常德415000)
摘要:为了检验所设计的电控柜安装与维护使用时的工装是否满足强度要求,根据电控柜在使用过程中所承受的载
荷进行了受力分析:并基于 ANSYS软件进行有限元计算,计算结果得出当工装承受500kg时最大有效应力为20
Pa,最大应变为0.263mm,当工装承受1000kg时最大应力为44MPa,最大应变为0.525mm,均远远小于工装材
料的屈服强度355MPa,研究结果表明电控柜工装能够满足工作强度需要。
关键词:工装:最大应力;最大变形:有限元
中图分类号:TS43
文献标志码:A
文章编号:1002-2333(2017)06-0123-02
电控柜工装的工作原理
板支撑着地而,工装的轴承支撑着电控柜,电控柜在轴承
电控柜工装的作用是:当卷接机组的MAX部分在安上滚动从而实现移动?。电控柜的重量人约为500kg。考
装、调试以及维护过程中,需要将电控柜拉出来,在工装
轴承上滚动顺利过渡到工装上来,安装、调试以及维护之
后再推到MAX里,具体工作过程如图1所示。电控柜
工装应能够支撑起整个电控柜的重量,而不发生较人的
变形甚至弯屾破坏,即需要有足够的强度。此电控柜工
电控柜
装设计完之后,需要对其进行强度校核,由于电控柜工装
的形状比较特殊,而且强度校核需要比较精准的结果,材
料力学计算得到的结果只能近似,而采用 ANSYS有限元
分析软件得到的结果较精确,从而提高了设计的精确度
卷接机组
有限元分析
图1电控柜工装的使用过程
电控柜的工装与卷接机组通过螺栓联接,工装的脚
T7=81252N:则Ta=7+72=318557.66N:斜腹杆受力=『?严大考,郑兰霞.起重机械.郑州:郑州大学出版社,2008
T':/cosa=480 754.6 N
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5结论
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通过上述分析与计算,我们对塔身截面的设计选取
111周晓玲塔式起重机塔身稳定性计算J.建筑机被化,2005,26(6)
以及主弦、腹杆截面及材质的选择均合格,并且此设计的
产品已投入使用,经过验证,其完全满足工作需要,且稳「21出振波,玉积永徐晓东塔式起重机塔身结构设计[n.工程机械,
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收稿日期:2016-12-20
网址:wwwXgcscom电邮:hrbengineert@163.com2017年第6期123
万方数据
机械工程师
MECHANICAL ENGINEER
示。固定脚板底面以及与卷接机组联接面的所有自由度,
对称选择10个轴,对其支撑面施加分別为500kg和
1000kg的载荷
2.2计算结果与分祈
当施加500kg的载荷时,力云图和形变云图如图
3所示
由图3可以看出,最大应力为151MPa,在脚板支撑
螺杄处产生,但脚板材料为HT250,完全在应力范围内,
轴承座处应力大约为20MPa。最大形变在轴承座中间
处,也就是挠度最大处,符合材料力学规律,最大形变为
图2电控柜工装的网格模型
0.263mm,完全处在可以接受的应力应变范同内
由于今后电器化需要改造,电控柜的重量需要増加,
虑到以后电器的改造,电控柜的重量会增加到1000k
以及考虑到其它一切因素包括安装等,将重量增加到
左右
1000kg,此时的应力、应变云图如图4所示。其中最大应
2.建立有限元模型及网格划分
力为302MPa,同样在脚板支撑螺杆处产生。轴承座处最
在creo2.0三维软件中,设计电控柜工装的实体模
力大约为44MPa,最大形变同样也在轴承座中间处为
型。根据 ANSYS分析软件对模的要求,对实体模进
0.525mm,完全处在可以接受的应力应变范围内。
了简化处理,省略倒角和圆孔等一些无关紧要的特征。
结论
省略了螺栓联接,中间联接板与工装做为一个整体,并将
电控柜工装均采用45钢加工而成,再通过螺栓联
轴承简化为一个圆柱体。材料除脚板采用铸铁外其余全部接,45钢的屈服强度平均为3.55x1びNm2,也就是355
采用为45钢,材料属性参数为:密度789×x10° kg/mm, Mpa,当载荷等于500kg时,应力为30MPa,约为35
泊松比ル=0269弾性模基=209× X10 N/mm,画服頭MPa的12,最大的形变仅为0263m,当载荷等于
度为3510MmP,抗剪模量为823x1O0"NMmr张力1000g时,应カ为4MPa,约为屈服强度的19,也就
度为6x108N/h
足安全系数为9,产生的最大应变为0.52.5mm,不到1
由于工装模型形状不规则、有限元模型采用四面体m,儿乎用肉眼难以观察到。综上所述电控柜的工装完
十节点单元(SO.D187)进行网格划分,刘分后总共有全满足工作强度需要,符合设计要求
201438个单元,85695个节点,有限元模型如图2所
参考文献
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