帶式輸送機傳動滾筒有限元分析

帶式輸送機傳動滾筒在現(xiàn)在的應用比較廣泛，關于這種材料的知識點，大部分人還不是特別了解，在三維CAD軟件Solid Works中創(chuàng)建傳動滾筒模型，用有限元分析軟件ANSYS,對其進行有限元分析，掌握了傳動滾筒的受力和變形情況。結果表明，傳動滾筒的設計在強度方面的要求完全滿足。庫橋機器是專業(yè)的帶式輸送機生產(chǎn)廠家，公司提供煤礦井下帶式輸送機、通用型帶式輸送機、大傾角帶式輸送機、管帶機等設備。

1、建立有限元模型

外形基本尺寸：滾筒直徑D=1000mm,筒體寬度L=1600mm,與脹套結合處軸直徑為320mm.本文采用三維設計軟件Solidworks,分別對滾筒、接盤、脹套和軸建立基本模型，通過特有的裝配關系把他們裝配到一個新的裝配體中，通過這種方法，得到所需要的力學模型。在建模過程中，我們適當?shù)牟扇『喕胧?。本文在建立滾筒模型時對其簡化方法如下：

（1）略去了滾筒軸的所有倒角。

（2）不考慮滾筒包膠與傳動滾筒之間的相互作用，直接將滾筒質(zhì)量等效到筒殼上。

（3）略去次要構件，將軸承座簡化為對軸的約束。

（4）由于滾筒為對稱結構，取1/2滾筒建立有限元模型，這樣可以節(jié)省設計時間和費用。做了上述簡化之后導入ANSYS中，建立幾何模型。

解析傳動滾筒在輸送設備的有限元分析

2、材料的屬性

在進行有限元分析前，必須輸入滾筒材料的相關屬性。

3、正確劃分模型網(wǎng)格

本文采用自由網(wǎng)格劃分單元，由于焊縫處和滾筒的過渡面處受力分析很重要，因此要多劃分單元，其余大部分采用粗劃單元。

4、邊界條件的界定

由于分析的是雙驅(qū)動傳動滾筒，是對稱結構，所以我們只分析滾筒模型的一半即可，對模型的約束應該在對稱面和軸支撐處。本文滾筒選擇調(diào)心軸承，由于滾筒軸可以在垂直軸心線的方向上實現(xiàn)一定的轉(zhuǎn)角，因此對軸承的約束通常選用柱坐標來實現(xiàn)邊界條件的限定。

5、載荷的施加

模擬載荷在有限元分析中非常關鍵。經(jīng)過分析滾筒表面的載荷有兩種，正載荷和切向載荷，正載荷在維包角方向通常符合歐拉公式的變化規(guī)律，因此本文對滾筒表面施加載荷的方法是采用函數(shù)加載。而切向載荷使用同樣的加載方法。除了表面所受載荷以外，傳動滾筒還受來自電機端的扭矩作用。本文把扭矩轉(zhuǎn)化為集中力的載荷。

6、求解

載荷施加完以后，即可進行有限元求解。本文使用直接求解法求解。

7、計算結果及分析

對傳動滾筒的有限元模型求解完成后，就可以對傳動滾筒的各零件進行分析見。

由于分析結果中給出的是瞬時的變化情況，在理想情況下，滾筒在軸向的受力是不發(fā)生變化的，而是沿滾筒圓周方向的受力發(fā)生交替變化，滾筒旋轉(zhuǎn)一次就受力就變化一次，所以滾筒在筒殼中圓周處的變形最大。

對比滾筒變形前后情況，在外載荷作用下的滾筒，受力處圓弧向里凹，而不受力的圓弧部分向外凸出。傳動滾筒工作的時候這種情況在滾筒旋轉(zhuǎn)一周內(nèi)交替發(fā)生，由于筒殼的彎曲變形，使得膠帶受力不均勻，同時焊縫的應力也增加。因此如果打算減少筒殼的變形，需要再筒皮內(nèi)部焊接筋板，用來增加筒殼的剛度。

（1）對滾筒進行設計時，最好對外裝軸承式滾筒的兩軸承間距取小值，對兩幅板的間距通常取較大的值。

（2）對接盤的幅板可以設計成變截面形式，即“軟幅板”，這樣就可以控制幅板的剛性，進而減少對軸、脹套和輪轂的沖擊，對滾筒起到一定的緩沖作用。

（3）焊縫位置：對于接盤與筒皮的設計最好選擇在應力最小處。

關于傳動滾筒在輸送設備中有限元的分析，文章已經(jīng)講解的比較詳細了，利用Solidworks軟件對傳動滾筒建立了精確的模型，同時采用ANSYS有限元分析軟件對滾筒零件的強度和剛度進行分析，并繪制了相應的應變云圖和應力云圖。從分析結果中得出傳動滾筒的變形最大值和應力最大值，進而判斷所設計的滾筒是否滿足強度和剛度要求，對今后在傳動滾筒結構的設計和改進方面具有一定意義。