链斗式连续卸船机钢结构动力学与寿命研究

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3600t/h链斗式连续卸船机结构复杂,工况复杂,长期在满载工况下连续不断对数千吨到数万吨的货船进行卸料,链传动系统和皮带传动系统冲击明显,受循环往复的交变载荷影响,动态性质显著,容易导致疲劳破坏。目前,国内外大多采用理论推导、静力学分析或者实车测试的方式来获取连续卸船机的应力历程,都存在一定的局限性。因此,建立合适的边界条件,分析卸船机的动力学响应,获取贴近实际作业的载荷情况,在疲劳寿命预测中至关重要。随着DEM-MBD(离散元力学和多体动力学)双向耦合技术的发展,本文利用Recur Dyn-EDEM联合,建立散体物料、连续卸船机主体结构、链传动系统及臂架皮带机,模拟卸料作业的全过程,进行动力学分析,利用名义应力法开展疲劳寿命研究。主要内容如下:(1)分析连续卸船机边界条件。介绍卸船机结构组成及载荷特点。建立简化的力学模型,计算关键铰点的载荷大小。利用赫兹公式计算链传动系统链轮和滚子的啮合冲击力。阐述臂架皮带机的动态效应并计算皮带所需预紧力。(2)建立矿石物料、连续卸船机主体结构刚柔耦合模型、链传动系统和臂架皮带机,利用离散元EDEM和多体动力学Recur Dyn双向联合仿真技术进行动力学分析。探究物料参数对仿真稳定性和冲击的影响,为离散元模型的改进及简化提供依据。分析主体结构各铰点的载荷,通过有限元法的对比验证基于模态综合法应力计算结果的正确性。分析链传动冲击情况及链斗速度与链斗间距对冲击的影响。分析皮带长度和物料对臂架皮带机动态特性的影响。(3)定义连续卸船机的工作循环,设置动力学参数,获取工作循环的应力历程,运用名义应力法和疲劳累积损伤理论计算筒体上部和臂架疲劳寿命,探索链斗间距对连续卸船机结构的影响。
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