基于SolidworksSimulation的阳极夹具有限元分析

    阳极夹具是碳素厂阳极焙烧车间用于搬运阳极炭块的专用设备。因其具有工作可靠、操作简便、生产效率高、工人劳动强度小等优点，所以，在各大碳素厂得到广泛应用。以前，由于受技术手段的限制，夹具各受力件的结构尺寸主要靠设计者的经验来确定，无法对夹具的整体变形和各受力件的应力分布情况进行详细了解并优化，使得设计的夹具重量偏大。文中将采用 simulation有限元分析软件，对夹具整体进行有限元分析，观测其整体变形量和各受力件的应力分布情况，以期为日后夹具的优化设计提供依据。

    阳极夹具主要由定位支座、左夹臂、右夹臂、吊挂、左拉杆，右拉杆、撑杆和自动挂钩等零部件组成，如图1所示。其工作原理是：工作时，张开左、右夹臂夹头的夹具在天车的吊运下，从阳极炭块上方放下，使定位支座的下表面与炭块的上表面接触后，夹具整体停止向下运动；在左、右夹臂臂杆、左、右拉杆以及吊挂等零部件的重力作用下，左、右夹臂分别绕着其与定位支座的铰接轴转动，夹臂的夹头继续增大，同时，自动挂钩继续向下直至打开夹具；随后，当天车吊起夹具时，在左、右夹臂臂杆和拉杆的作用下，左、右夹臂臂杆反向转动，夹臂的夹头开度逐渐减小，直至夹紧阳极炭块并将炭块吊起。下放阳极炭块时，当炭块下表面接触到支承物而停止向下运动后，在左、右夹臂臂杆、拉杆以及吊挂的重力作用下，左、右夹臂分别绕着其与定位支座的铰接轴转动，夹臂的夹头张开；同时，自动挂钩继续向下直至锁住夹具，此时夹臂夹头开度增至最大，夹具处于锁住状态，可继续用于下一块阳极炭块的搬运工作。

图1 夹具三维结构图

1-定位支座：2-左夹臂；3-右夹臂；4-吊挂；5-右拉杆；6-左拉杆；7-撑杆，8-自动挂钩

1 simulation软件简介

    Simulation是SRAC公司基于FEA技术而开发的设计分析软件。其能够进行零件和装配体的静态、热传导、扭曲、频率、跌落测试、优化、疲劳、非线性功能和动力学分析。

    Simulation提供有一阶四面体、二阶四面体两种实体单元类型。一阶实体四面体单元有4个节点，每个节点具有3个自由度。而二阶实体四面体单元有10个节点（4个角点和6个中间节点），且每个节点具有3个自由度，与一阶实体四面体单元相比，其具有较好的绘图能力和能模拟二阶（抛物线形）的位移场以及相应的一阶应力场，所以能保证更为精确的结果。