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【摘 要】本文以北海诚德1600mm不锈钢板坯连铸机项目为载体,详细阐述钢包臂的设计过程.
【关 键 词 】钢包臂 结构 设计计算 有限元分析
钢包回转台是现代板坯连铸中应用最普遍的钢包运载设备[1],而钢包臂又是该设备中重要的承载部件,其受力情况直接影响到设备的浇铸性能和运行安全与否,因此,在设计时必须要进行严格的理论计算和仿真分析.
一、钢包臂的结构形式
钢包回转台共有两个钢包,每个钢包由两个钢包臂支撑.钢包臂为钢板焊接结构,两组钢包臂通过两个升降液压缸支撑,可以实现单独升降.在升降过程中,通过上下连杆组成的平行四连杆机构使钢包臂始终水平,从而保证了钢包液面持续水平.钢包臂上设有钢水称重装置,称重装置上设有压力传感器,能将钢包的重量及时传递到控制系统,并通过操作平台上的显示器掌握液位高度,从而控制钢水的重量.在以下的计算和分析中,均是以单个钢包臂作为研究对象的.
二、钢包臂的设计计算
钢包臂设计的主要依据是负载情况以及工艺条件,对承载最高情况下的危险截面进行静强度和刚度计算.
a.满包工况:满包重180吨,过载系数1.3,载荷为180×1.3等于234吨;b.接收包工况:冲击系数为2,载荷为180×1.3×2等于468吨.
在计算和分析时按照最危险情况考虑,即载荷为468吨.
钢包臂受力情况如图1所示,其结构可以看做是悬臂梁,断面Ⅰ-Ⅰ为最危险截面.其中表示接收包工况时载荷,表示钢包臂自重,表示钢包中心线至断面Ⅰ-Ⅰ的距离,表示钢包臂重心至断面Ⅰ-Ⅰ的距离