钢包回转台是连铸中获得广泛应用的盛钢桶运载设备。炼钢厂根据生产工艺特点，采用双臂整体旋转、单独液压升降的蝶型钢包回转台。该回转台有两个用来支承钢包的叉型臂，每个叉型臂通过球面推力轴承靠搁在转盘上，通过一个单独的液压缸推动钢包升降。由于叉型臂在工作中长期承受450t钢包重载及高温幅射，其强度及寿命要求很高。为了了解该设备的可靠性，为今后的维护、使用、管理提供依据，本研究通过理论计算与实测两种方式对叉型臂进行了强度分析，发现在叉架直根部和立臂孔附近强度明显不足，并且制定了补强措施，满足了强度要求。
      叉型臂的工作原理图，采用有限元分析进行计算。根据叉型臂的工作情况，将叉型臂的工况分成3种。工况1：叉架相对水平线倾斜22°，垂直作用于节点1和10上的集中力分别等于450/2=225t。对应于实际生产工况为旋转塔坐罐生产过程。工况2：叉架相对水平线倾斜22°，垂直作用于结点1和10上的集中力分别等于450t +每个托架重量=239.7t，并考虑结构自重。对应于实际生产工况为旋转塔坐罐生产过程。工况2叉架处于水平位置，载荷与工况工相同。对应于实际生产工况为旋转塔旋转生产过程。采用有限元方法对叉型臂进行整体分析，将空间单元叉臂分成14个节点和13个单元，在节点3.8设置铰支座，钢水包及托架载荷作为集中力作用在节点1和10上，油缸反作用力作用在节点14上，如图所示有限元计算模型。
      立臂是一个变截面杆，有限元分析没有给出焊缝处的应力，采用手算计算应力。其计算模型如图所示。将钢包外载荷P，分解为垂直力P，和水平力P夹角，油缸反作用力为Pa，分解为垂直力R和水平R，用载荷的旋转来代替叉臂的旋转，叉架与水平面的夹角，油缸与立臂的夹角，对A点取矩得：根据图计算模型计算应力，结果列于表，其值为3种工况条件下的最大正应力，取相邻两单元端部应力较大者，并且由两个方面的弯曲拉应力和轴向应力合成，变载面单元最大正应力按端部截面抗弯截面系数和截面面积计算。

                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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