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XSP800 收排線機是懸掛龍門式結(jié)構(gòu)，用在 TLJ300 連續(xù)擠壓生產(chǎn)線上。 XSP800收排線機主要技術(shù)參數(shù)：收線直徑：5mm-40mm，適用盤具：PND型800、1000、1250，收線速度：5-68m/min，主電機功率5.5KW，承載能力2T，設(shè)備自重1.5T。XSP800收排線機主體結(jié)構(gòu)采用上下雙梁行走方式，雙提升臂提升纜盤，左右各倒T字結(jié)構(gòu)支撐橫梁，包括頂盤松盤機構(gòu)、升降機構(gòu)、收線機構(gòu)、排線機構(gòu)及電氣控制系統(tǒng)。 收排線機結(jié)構(gòu)構(gòu)架，如圖所示。收排線過程中，線盤整體左右橫向移動，線纜在水平方向不產(chǎn)生彎曲，實現(xiàn)對中收排，放線。
簡化模型，對收排線機機架結(jié)構(gòu)，橫梁與立柱通過螺母連接，建模時把其看作是剛性固連。在ANSYS 軟件里面建立收排線機架幾何有限元分析模型，如圖所示。
機架的材料為 Q235，特性參數(shù)�。簭椥阅Ａ� 2.06×e5MPa，泊松比0.30。選取三維實體結(jié)構(gòu)單元SOLID45 來劃分網(wǎng)格。SOLID45單元由8個節(jié)點結(jié)合而成，每個節(jié)點有x，y，z3個方向的自由度。該單元具有塑性，蠕變，膨脹，應(yīng)力強化，大變形和大應(yīng)變的特征。劃分網(wǎng)格后節(jié)點數(shù)136991個，單元數(shù)為412451個。
完成建模后，進(jìn)行加載、約束、定義分析類型、載荷選項等步驟，然后開始求解計算。計算完成后，進(jìn)入后處理模塊，把計算得到的應(yīng)力、應(yīng)變等結(jié)果，以云圖的方式顯示出來。
收排線機機架主要受力來自于升降機構(gòu)的自重載荷，以及由重力載荷引起的扭矩。升降機構(gòu)通過10個滾輪與機架上下橫梁連接，左右兩個升降臂各5個滾輪與機架連接，如圖所示。
對一個升降臂分析，下橫梁共3個滾輪與升降臂連接，其中一個滾輪豎直放置，是主要的受力部件，承受豎直方向力F1的作用，另外兩個滾輪水平放置，它們之間有導(dǎo)向軌，主要起導(dǎo)向作用，受到水平力F3的作用，上橫梁有兩個水平放置的滾輪，也起導(dǎo)向作用，受到水平力F2的作用。根據(jù)理論力學(xué)中力的平衡原理，可以求出水平力和豎直力的大小。
機架結(jié)構(gòu)的受力以面載荷形式加載，用上述升降臂分析得到的力，除以滾輪與機架上下橫梁表面接觸的面積，就得到相應(yīng)的載荷值，而載荷的方向與升降臂受力方向相反。計算得到機架上橫梁受面載荷 1.318MPa，為水平壓力。機架下橫梁上表面與滾輪接觸位置受面載荷10.99MPa，為豎直壓力。機架下橫梁下表面與滾輪接觸位置受面載荷1.318MPa，為水平壓力。在ANSYS軟件中，選取機架受力部位的節(jié)點，對節(jié)點施加相應(yīng)的面載荷。收排線機機架底部是用四個地腳螺栓與地面固定，選擇機架模型與地面接觸的兩個面上的節(jié)點，對這些節(jié)點施加全約束。施加約束和載荷后的模型。
根據(jù)收排線機結(jié)構(gòu)特點與載荷特點，選擇三個典型的工況對機架結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元結(jié)構(gòu)強度分析，滿載線盤分別位于行程的跨度中部，最左邊和最右邊。
為保證整個結(jié)構(gòu)的安全性，機架應(yīng)有足夠的強度和剛度。在強度方面，用最大等效應(yīng)力來評價。機架材料為 Q235，其屈服極限σb =235MPa，選取安全系數(shù)n =1.5，則許用應(yīng)力值［σ］= σb /n=156.7MPa。在剛度方面，參照2003年的《中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)-構(gòu)設(shè)計規(guī)范》，規(guī)范中規(guī)定了受彎構(gòu)件的撓度容許值 ［ν］=1/500，其中l(wèi)為兩支撐點的最小距離2640mm。所以，［ν］=1/500=2640/500mm=5.28mm。利用對機架結(jié)構(gòu)的三種載荷工況計算結(jié)果分析、比較，結(jié)果如表。
由上表可以看出，三種工況下的最大應(yīng)力96.671MPa小于［σ］，滿足強度要求。最大合位移5.258mm 小于容許撓度值［ν］=5.28mm，滿足剛度要求，所以機架結(jié)構(gòu)設(shè)計是合理的。跨中位置的位移和應(yīng)力云圖，如圖所示。
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