LF炉钢包运输台车结构有限元分析与研究

摘要

在我国，随着连铸比的大幅度提高，LF炉也迅速地发展起来，成为当代最主要的炉外精炼设备。 钢包运输台车是炉外精炼中的一种必不可少的运输设备。为了满足安全快速的生产，钢包车的设计要求也越来越高。 我国对于一般车架的设计及强度校核是依靠传统的经验和方法，具有简单易行的优点，目前在我国的车辆设计计算中仍起一定的作用。由于经验设计带有相当的盲目性，每次车架的设计改进都不会有明显的突破；而且设计周期长，使得车架的更新换代的速度比较慢，车架各部分强度分配不合理。由于经验分析设计方法以上的不足，生产厂家迫切要求一种合理降低车架自重又能与市场竞争相适应的新的优化设计方法，来提高公司效益，提升产品档次，本文运用有限元法结合参数化建模，可实现车架结构的整体剐度和应力分析及优化设计。 本论文采用传统的经验分析方法对车架进行设计和强度校核，确定钢包运输台车基本方案的设计。 本论文的主要工作是利用三维机械设计软件SolidWorks，对LF炉钢包运输台车进行三维实体建模，并在一定的装配顺序下对实体模型进行计算机虚拟装配。结合钢包运输台车的使用情况，建立了有限元分析模型。根据钢包运输台车的工作状态模拟施加载荷和约束，采用COSMOS/Works软件对台车车架进行有限元分析，最终得出钢包运输台车的应力和应变云图，确定了危险点和危险截面。在保证车架强度，提高材料利用率的前提下，利用COSMOS/Works对车架进行优化设计。最后用实验研究的方法对设计后的车架进行检验。 本文的研究不仅为车架的一般设计提供了参考和依据，解决了企业的实际问题，同时对车架的优化设计提供了新的思路和可行的具体路线，为同类研究提供了良好的借鉴。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题研究背景

1.2课题涉及相关内容简介

1.2.1鞍钢1780生产线简介

1.2.2炉外精炼简介

1.3国内外研究现状

1.4钢包台车车架结构设计的基本方法

1.5钢包台车车架结构设计的新特点

1.6工程分析(CAE)在车架结构设计中的应用

1.7本课题研究的内容和意义

1.7.1本课题研究的内容

1.7.2研究本课题的意义

第二章 LF炉工艺与钢包台车简介

2.1 LF炉工艺简介

2.1.1 LF炉工艺的主要优点

2.1.2 LF炉工艺的主体设备

2.1.3 LF炉工艺的工艺流程

2.1.4 LF炉的精炼功能

2.2钢包台车的结构特点

2.2.1 LF炉钢包台车的组成

2.2.2钢包台车的主要技术参数

2.2.3钢包台车车架的结构特点

第三章有限元的基本理论与本课题使用的软件

3.1有限元的基本理论

3.1.1有限元的基本概念

3.1.2有限元的提出与发展

3.1.3有限元方法的基本步骤

3.2本课题使用的软件

3.2.1 SolidWorks三维机械设计软件简介

3.2.2 COSMOS有限元分析软件简介

第四章钢包台车车架的静强度计算

4.1梁截面承载能力的计算

4.1.1梁截面形状及几何特性的计算

4.1.2侧梁内力计算及剪力图和弯矩图

4.2侧梁的强度校核

4.3侧梁的刚度校核

4.3.1选取坐标轴

4.3.2根据公式计算挠度

第五章钢包台车车架有限元分析

5.1钢包车车架设计中的结构分析方法

5.2车架有限元分析模型的建立

5.2.1概述

5.2.2车架结构几何模型的建立

5.2.3网格划分

5.2.4材料特性和单元属性的确定

5.3车架结构有限元分析

5.3.1边界约束

5.3.2载荷的施加

5.3.3分析工况的选择和计算

5.3.4车架结构有限元分析结果

5.4本章小结

第六章钢包台车的车架结构优化设计

6.1概述

6.2钢包台车车架的优化方法

6.2.1优化方法的定义

6.2.2车架结构优化的优化变量

6.2.3车架模型优化的过程

6.3优化结果分析

6.4本章小结

第七章钢包台车车架实验研究及分析

7.1结构分析应力试验方法

7.2测试准备

7.2.1应变片的选用

7.2.2实验仪器的准备

7.3车架结构静态应力测量

7.3.1应变测点的确定

7.3.2测试结果(应力值)

7.4静态测试结果分析

结论

1本论文的主要工作和结论

2对钢包台车车架的改进建议

3工作展望

参考文献

致谢