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某采選廠斜坡道人車箕斗提升系統(tǒng)已使用多年，為適應(yīng)深部找礦和生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大的需要，迫切需要進(jìn)行技術(shù)改造。若更換全套提升系統(tǒng)或增加一套斜坡道提升系統(tǒng)，則面臨成本高、耗資大等一系列問題。若能在保持提升速度和鋼繩終端載荷不變及安全可靠生產(chǎn)的前提下，通過減輕系統(tǒng)中箕斗、車廂等主要部件的重量來相對提高礦石的單次提升能力，無疑是既能滿足目前生產(chǎn)要求，又能降低生產(chǎn)成本，較理想的技術(shù)改造方案。底架作為箕斗關(guān)鍵承托部件，很大程度決定了箕斗的重量、安全性及工作能力。即提升設(shè)備底架的強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)改進(jìn)是礦井提升設(shè)備設(shè)計和開發(fā)過程中相當(dāng)重要的環(huán)節(jié)。
斜坡道人車箕斗底架為邊梁式結(jié)構(gòu)，由2根縱梁和7根不均勻分布的橫梁組成，橫梁的兩端鉚接在縱梁兩側(cè)。該底架縱、橫梁均由6.Smm鋼板沖壓成型，斷面為槽形，材料為16Mn。考慮到底架是復(fù)雜的高次超靜定薄板、梁、塊體組合結(jié)構(gòu)，采用殼單元shell63對縱、橫梁及加強(qiáng)板等結(jié)構(gòu)進(jìn)行離散，懸架吊耳用剛性梁模擬，鋼板彈簧用柔性梁模擬，縱、橫梁的鉚釘聯(lián)接采用MPC多點(diǎn)約束算法來模擬。其中，殼單元46860個，MPC單元1228個。
礦井箕斗運(yùn)行在長540m，傾角為34°的斜坡鐵軌上。其上負(fù)有箕斗、牽引裝置、卸載裝置和人車廂。底架除承受自身及部件的自重外，主要還承受礦石的重力，以及提升裝置的牽引力。由于人車箕斗底架縱梁上表面與載荷方向有34°的夾角，引入表面效應(yīng)單元Surf154，此單元可以對表面加載任意方向的均布載荷。按照靜載荷的建立原則，人車箕斗底架的載荷簡化示意如圖所示。約束的施加關(guān)鍵是耦合板簧剛性梁與對應(yīng)吊耳處節(jié)點(diǎn)的自由度，約束點(diǎn)建在板簧剛性梁的中間節(jié)點(diǎn)上。載荷施加和約束添加后的有限元模型，用ANSYS求解器計算滿載靜彎曲工況下的等效應(yīng)力。由強(qiáng)度分析可知，在滿載靜止工況時，底架的彎曲應(yīng)力最大值為131MPa，處于縱梁下翼與第四橫梁左側(cè)面接觸處。應(yīng)力較大部位分布在左右縱梁的下翼，數(shù)值在80-110MPa之間。
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