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带式输送机传动滚筒的有限元分析

发布于:2018-07-02 21:17
有限元分析

      带式输送机作为一种摩擦驱动的输送机械,其输送机兼作牵引机构和承载机构,它具有输送距离长、连续输送、运量大、布置灵活等优点,而且运行可靠,易于实现自动化和集中控制。工矿企业中常见的通用带式输送机由输送机、托辊、滚筒及驱动、制动、张紧、改向、装载、卸载、清扫等装置组成。滚筒是带式输送机上的重要部件,从功能上可将其划分为传动滚筒、改向滚筒和张紧滚筒,有时改向滚筒兼作张紧滚筒。传动滚筒作为带式输送机传递动力的主要部件,其驱动方式又可分为单滚筒、双滚筒和多滚筒。传动滚筒从结构形式上可划分为装配辐板式、辐条式、整体辐板式3种,辐板也有单辐板和双辐板之分。在工矿企业中,以钢板焊接装配辐板式铸胶滚筒应用最为广泛,下面先容关于传动滚筒的有限元分析
      传动滚筒的设计一直是一个难点,原因在于许多新型滚筒目前尚未形成通用的设计系列,尤其是筒体和辐板的受力及变形情况至今仍没有权威的说明。对于前者,主要是由于胶带与滚筒体之间的压力分布难以确定,一般认为,只要滚筒体厚度大于或等于辐板厚度即可。所以,世界各国的先进生产厂家多采用实验公式的方式,对可以传递更大扭矩的滚筒进行设计。某矿大型传动滚筒筒体直径2000 mm门飞筒壳长度2000 mm门飞筒壳厚度50 mm,筒壳外径轴承间距2400 mm门飞辐板间距1700 mm轮毅外径700 m门飞辐板厚度45°旋转角速度3.15 rad、包角21°,胶带紧边张力1325.7kN,松边张力763.3 kN,松边张力方向线与重力方向线之间的夹角12°。
      传动滚筒所承受的载荷主要来自:(1)滚筒在运转过程中角速度产生的惯性力;(2)滚筒自身受到的重力;(3)滚筒壳体受到的来自输送机的压力,在此视为均布的载荷。
      应用SolidWorks中插件对滚筒体进行有限元分析,在建模过程中将焊缝联接的筒壳与辐板视为一个连续的整体,将轴视为等直径轴,同时略去对构件倒角的考虑。首先,在2个与轴相接触的轮毅圆孔面上,加以不可移动约束;其次,在圆弧角为21°。的圆柱曲面上施加通过计算出数值大小的压力载荷。
      然后进行滚筒实体模型网格的划分。提供了2种网格划分方式:四面体实体单元和三角形壳体单元,此处采用四面体单元作为划分单元。
      (1)从传动滚筒的等效应力云图及位移云图可以看出:
      ①传动滚筒的应力主要集中在轴承与接盘之间的轴段、胀套外端面,辐板过度处和滚筒内壁。
      ②辐板径向的等效应力变化规律是沿径向开始较快地减小,到辐板中部开始上升。
      ③等效应力沿圆周的变化规律是内侧区别于外侧,外侧应力最大值约101.11 MPa
      ①位移变形云图放大比例是211.393,最大变形处位于滚筒壳体中部,大小为0.982 mm。
      (2)从传动滚筒的设计检查云图(按照最大正应力准则对滚筒体进行安全设计检查,可以得到其最小安全系数约等于2.45其中安全系数是指材料的失效应力与设计应力的比值)。对于大扭矩传动滚筒而言,一般要求安全系数为3-4可见此处安全系数不能很好地满足要求,需要进一步的结构改进及尺寸优化,以达到更可靠的安全要求。


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