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鋼包回轉臺是連鑄中獲得廣泛應用的盛鋼桶運載設備。煉鋼廠根據生產工藝特點，采用雙臂整體旋轉、單獨液壓升降的蝶型鋼包回轉臺。該回轉臺有兩個用來支承鋼包的叉型臂，每個叉型臂通過球面推力軸承靠擱在轉盤上，通過一個單獨的液壓缸推動鋼包升降。由于叉型臂在工作中長期承受450t鋼包重載及高溫幅射，其強度及壽命要求很高。為了了解該設備的可靠性，為今后的維護、使用、管理提供依據，本研究通過理論計算與實測兩種方式對叉型臂進行了強度分析，發(fā)現(xiàn)在叉架直根部和立臂孔附近強度明顯不足，并且制定了補強措施，滿足了強度要求。
叉型臂的工作原理圖，采用有限元分析進行計算。根據叉型臂的工作情況，將叉型臂的工況分成3種。工況1：叉架相對水平線傾斜22°，垂直作用于節(jié)點1和10上的集中力分別等于450/2=225t。對應于實際生產工況為旋轉塔坐罐生產過程。工況2：叉架相對水平線傾斜22°，垂直作用于結點1和10上的集中力分別等于450t +每個托架重量=239.7t，并考慮結構自重。對應于實際生產工況為旋轉塔坐罐生產過程。工況2叉架處于水平位置，載荷與工況工相同。對應于實際生產工況為旋轉塔旋轉生產過程。采用有限元方法對叉型臂進行整體分析，將空間單元叉臂分成14個節(jié)點和13個單元，在節(jié)點3.8設置鉸支座，鋼水包及托架載荷作為集中力作用在節(jié)點1和10上，油缸反作用力作用在節(jié)點14上，如圖所示有限元計算模型。
立臂是一個變截面桿，有限元分析沒有給出焊縫處的應力，采用手算計算應力。其計算模型如圖所示。將鋼包外載荷P，分解為垂直力P，和水平力P夾角，油缸反作用力為Pa，分解為垂直力R和水平R，用載荷的旋轉來代替叉臂的旋轉，叉架與水平面的夾角，油缸與立臂的夾角，對A點取矩得：根據圖計算模型計算應力，結果列于表，其值為3種工況條件下的最大正應力，取相鄰兩單元端部應力較大者，并且由兩個方面的彎曲拉應力和軸向應力合成，變載面單元最大正應力按端部截面抗彎截面系數和截面面積計算。
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