倒运平车应力分析及适应性改造

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1、倒运平车应力分析及适应性改造［摘要］倒运平车应用于运送钢材、木材、汽车、机械设备等体积或重量较大的货物，也可借助集装箱运送其他货物。我国自行设计和制造的了多种平车，从结构上来分，主要有平板式和带活动墙板式两种。但平车在运送货物过程中经常出现连接轴损坏故障，现以50T平板式平车为例，通过载荷应力计算，分析找到故障发生原因并做适应性改造以提高设备承载强度。［关键词］倒运平车车轴应力材料中图分类号：U272.3文献标识码：A文章编号:1009-914X（2016）18-0121-020前言型钢厂大H型钢生产线现有50T倒运平车，用于承担炼钢钢坯倒运工作。其平车运行故障频发，严重

2、影响生产顺行。1现状分析1.1倒运平车相关设计参数额定载荷：50T（设计）车轴数：2（主动、被动各1根）轨距：1460mmC段（装轴承）轴颈的直径：120mmP段轴颈的直径：130mmA段（装车轮）轴颈的直径：150mm车轴材质：45号钢1.2设备故障类型a、皮带经常出现松弛打滑。b、车轴断裂1.3故障原因分析1.3.1皮带松动分析平台运行工况差，环境温度在60°以上。平车电机固定无防护经常出现松动现象。是皮带松动的主要原因1.3.2车轴强度校核首先作出车轴的受力简图：倒运平车额定载荷为50吨，由2根车轴4个轮子支撑。考虑到载荷的重心与车体中心会有所偏移，每个车轴端部所受

3、的最大静压力比理论压力提高30%,得:F=N根据车轴的受力分析作出车轴的剪力图和弯矩1.3.3P-A交接处强度校核首先，45号钢的屈服点应力为355MPa，由于载荷在行车安放时的冲击载荷，以及轴颈变化引起的应力集中，取安全系数=3,则抗拉许用应力为：===H8Mpa许用切应力为：=0.5?=59MpaP-A交接处的最大正应力为:===137.3Mpa彡P-A交接处的最大切应力为:===16.1Mpa<如果把A-D段看作一个整体，C-A段为杆长小于5倍直径的短悬臂梁，则P-A交接处顶部承受最大拉应力，且承受该纵向截面的平均切应力：=12.1Mpa按照第三强度理论，P-A交接

4、处顶部的应力为：=139.1Mpa彡1.4校核结果分析根据以上强度校核计算，可以看出P-A交接处弯曲正应力和按照第三强度理论计算出的应力超出许用应力，由此可见，该处经常断裂是必然的。2.改造方案设计2.1皮带解决方案1）在皮带上方增加隔热护板改善皮带受热温度减少变形。2）增加电机定位挡块减少螺栓受力强度，提高电机固定可靠性。2.2车轴解决方案根据P-A交接处的强度校核结果，要改变其强度，有以下几方面途径：1）缩短C-A的距离，以降低P-A交接处的转矩;2）加大P段的直径，降低最大应力；3）采用抗冲击，强度高的材料。根据以上分析，我们采用以下三种措施：1）缩短C-A的距离，

5、由185mm减至150mm;2）将P段轴颈的直径由130mm加大到140mm；3）材料由45号钢变更为35CrMo，热处理为淬火，不仅提高了车轴的抗冲击性能，而且大幅提高了材料的许用应力。2.2.1改造后车轴的P-A交接处强度校核首先，可以查出35CrMo的屈服点应力为835MPa，依然取安全系数=3，则抗拉许用应力为：===278Mpa许用切应力为:=0.5?=139MpaP-A交接处的剪力依然为1.60XN，弯矩则变为:=2.4XNMP-A交接处的最大正应力为:===89.2Mpa^P-A交接处的最大切应力为:16.1Mpa

6、Mpa按照第三强度理论，P-A交接处顶部的应力为：=91.6Mpa^2.3校核结果分析经过校核可以看出，经过简单的改动，车轴最薄弱的P-A交接处不仅满足许用应力要求，而且有200%以上的强度冗余，可靠性大大提高。3运行效果改造后50T倒运平车皮带打滑故障发生频率减少70%，车轴没有出现断裂情况，节省了大量维修力量和备件费用。4结论对于零部件的强度校核，一定要考虑到载荷的偏心、冲击载荷、应力集中效应，才能准确的反映实际情况；另外，在改造中一定要针对性的改动，有的方文矢，才能做到小改动解决大问题。作者简介：任启亮（1982），男，2005年毕业于江西科技师范大学机械电子工程专

7、业，现为莱钢型钢厂大型轧钢车间点检员，助理工程师，从事设备管理工作。