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【摘 要】本论文来源于2009年北方重工集团立项研发的新型大型设备——半移动式破碎站，依托于鞍山钢铁集团齐大山铁矿半移动式破碎站改造工程实际项目。本论文以露天矿用大型半移动式破碎站为研究对象，针对半移动式破碎站满载工作及移置过程中钢结构强度的问题，结合钢结构力学理论，采用有限元分析技术对大型半移动式破碎站的出料平台钢结构进行分析及优化设计。
【关键词】露天矿山；半移动式破碎站；有限元分析
【Abstract】The thesis derives form semi-movable crushing station, a new large-scale mechanism researched and developed by Northern Heavy Industries Group. It is a real project which rebuilds the QiDa Shan iron ore semi-movable crushing station of An Shan Steel Group Co. Ltd.. In the thesis, the large-scale opencast mining semi-movable crushing station is researched. Analysis and optimal design of the steel structure of large-scale opencast mining semi-movable crushing station are accomplished to solve the strength problem in the condition of full load and movable process, by using the steel structure mechanics theory and adopting finite element analysis technology and modal analysis technology.
【Key words】Opencast Mining;Semi-movable Crushing Station;Finite Element Analysis
0.概述
出料平台座在浮桥之上，是破碎站主机与排料胶带连接的部分出料平台结构较大、重量较大、支承条件良好。优化的目标是结构部分处于满应力状态下，出料平台重量最轻，控制好出料平台变形。
1.优化的问题
平台优化设计主要是工字型梁的强度问题。强度问题是出料平台优化设计的保证目标，就是结构在某一组载荷作用下，结构的某些部分达到许用应力，其余部分在许用应力之下。满应力设计采用应力比法。破碎站结构计算后，经普查应力场，原出料平台结构除与下部连接处应力较大外，其余部分应力水平均偏低，结构具有较大的优化潜力。图2.1－图2.10为结构优化前后的应力云图。表2.1为结构优化前后比较表。
图2.1出料平台结构模型
Fig.2.1 The model of discharge plat
图2.2 原出料平台结构应力云图
Fig.2.2 The ansys result of discharge plat
图2.3 优化后结构应力云图
Fig.2.3 The ansys result of discharge plat after optimization
图2.4原结构原30mm盖板应力云图
Fig.2.4 The stress of 30mm cover plateplate after optimization
图2.5 优化后22mm盖板应力云图
Fig.2.5 The stress of 22mm cover
图2.6 原结构25mm厚腹板应力云图
Fig.2.6 The stress of 25mm web plate
图2.7 优化后16mm厚板应力云图
Fig.2.7 The stress of 16 mm plate after optimization
图2.8 原结构16mm腹板应力云图
Fig.2.8 The stress of 16mm web plate
图2.9 优化后12mm厚腹板应力云图
Fig.2.9 The stress of 12 mm web plateafter optimization
图2.10 优化后10mm厚腹板应力云图
Fig.2.10 The stress of 10mm web plate after optimization
表2.1 结构优化前后比较表
Tab.2.1 The matche table of optimization
2.结论
通过对破碎站出料平台钢结构的有限元分析，其结果表明，即满足了设备的安全性，又提高了设备的性价比，优化成果可观。这为新形式半移动式破碎站的钢结构整体优化设计奠定了理论基础，充分说明了对破碎站钢结构进行的优化的可行性。同时，由于优化后的设备，降低了破碎站自身的重量，大大减小了移置时破碎站的自身载荷，增大了破碎站移置时的安全系数，为现代露天开采破碎站的搬迁作出了探索。
【关键词】露天矿山；半移动式破碎站；有限元分析
【Abstract】The thesis derives form semi-movable crushing station, a new large-scale mechanism researched and developed by Northern Heavy Industries Group. It is a real project which rebuilds the QiDa Shan iron ore semi-movable crushing station of An Shan Steel Group Co. Ltd.. In the thesis, the large-scale opencast mining semi-movable crushing station is researched. Analysis and optimal design of the steel structure of large-scale opencast mining semi-movable crushing station are accomplished to solve the strength problem in the condition of full load and movable process, by using the steel structure mechanics theory and adopting finite element analysis technology and modal analysis technology.
【Key words】Opencast Mining;Semi-movable Crushing Station;Finite Element Analysis
0.概述
出料平台座在浮桥之上，是破碎站主机与排料胶带连接的部分出料平台结构较大、重量较大、支承条件良好。优化的目标是结构部分处于满应力状态下，出料平台重量最轻，控制好出料平台变形。
1.优化的问题
平台优化设计主要是工字型梁的强度问题。强度问题是出料平台优化设计的保证目标，就是结构在某一组载荷作用下，结构的某些部分达到许用应力，其余部分在许用应力之下。满应力设计采用应力比法。破碎站结构计算后，经普查应力场，原出料平台结构除与下部连接处应力较大外，其余部分应力水平均偏低，结构具有较大的优化潜力。图2.1－图2.10为结构优化前后的应力云图。表2.1为结构优化前后比较表。
图2.1出料平台结构模型
Fig.2.1 The model of discharge plat
图2.2 原出料平台结构应力云图
Fig.2.2 The ansys result of discharge plat
图2.3 优化后结构应力云图
Fig.2.3 The ansys result of discharge plat after optimization
图2.4原结构原30mm盖板应力云图
Fig.2.4 The stress of 30mm cover plateplate after optimization
图2.5 优化后22mm盖板应力云图
Fig.2.5 The stress of 22mm cover
图2.6 原结构25mm厚腹板应力云图
Fig.2.6 The stress of 25mm web plate
图2.7 优化后16mm厚板应力云图
Fig.2.7 The stress of 16 mm plate after optimization
图2.8 原结构16mm腹板应力云图
Fig.2.8 The stress of 16mm web plate
图2.9 优化后12mm厚腹板应力云图
Fig.2.9 The stress of 12 mm web plateafter optimization
图2.10 优化后10mm厚腹板应力云图
Fig.2.10 The stress of 10mm web plate after optimization
表2.1 结构优化前后比较表
Tab.2.1 The matche table of optimization
2.结论
通过对破碎站出料平台钢结构的有限元分析，其结果表明，即满足了设备的安全性，又提高了设备的性价比，优化成果可观。这为新形式半移动式破碎站的钢结构整体优化设计奠定了理论基础，充分说明了对破碎站钢结构进行的优化的可行性。同时，由于优化后的设备，降低了破碎站自身的重量，大大减小了移置时破碎站的自身载荷，增大了破碎站移置时的安全系数，为现代露天开采破碎站的搬迁作出了探索。