基于PRO／E的高速带式输送机驱动滚筒受力分析.pdf

机械设计与制造 M a c h i n e r yD e s i g n M a n u f a c t u r e 第1 2 期 2 0 0 8 年1 2 月 基于P R O ／E 的高速带式输送机驱动滚筒受力分析 刘训涛李阳星郝双双 黑龙江科技学院机械学院，哈尔滨1 5 0 0 2 7 S t r e s sa n a l y s i so fd r i v i n gd r u mo fH i s p e e db e l tc o n v e y o rb a s eo r lP R O ／E U UX u n t a o ，L IY a n g - x i n g ，H A OS h u a n g - s h u a n g S c h o o lo fM e c h a n i c a lE n g i n e e r i n g ，H e i l o n g j i a n gI n s t i t u t eo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y ，H a r b i n1 5 0 0 2 7 ，C h i n a 【摘要】根据高速带式输送枳驱动滚筒受力实际，应用P r o 匹有限元分析模块，对驱动滚筒进行有 限元分析，得出驱动滚筒的应力图、变形图，为驱动滚筒的设计提供依据。 关键词高速带式输送机；有限元；驱动滚筒；应力 【A b s t r a c t 】An a l y s i st h e t T e s so fd r i v 蚴d r u m 淞妇t h e 加以e l e m e mm o d u l eo ft h eP r o ／Eb a s eo n t h ea c t u a ls t r e s so f t h ed r i v i n gd r u mo f t h eb e l tc o n v e y o r ，g e t st h es t r e s sa n dd e f o r m a t i o n f i g u r eo f t h ed r i v i n gd r u m ，p r o v i d e st h eb a s i sf o rt h ea e , i g no f h ed r i v i n gd r u m ． K e yw o r d s H i - s p e e db e l tc o n v e y o r ；F i n i t ee l e m e n t ；D r i v i n gd r u m ；S t r e s s 中图分类号T H l 6 。T D 5 2 8 文献标识码A 为了提高生产率，降低生产成本，带式输送机正朝着长距离、 高运速、大功率方向发展，我国带式输送机的最高速度为 6 , - 7 m ／s ， 国外个别系统带速已经超过1 5 m ／s _ 【”，因为带速的提高使得驱动滚 筒运转过程中受力条件变得更加恶劣，驱动滚筒破坏几率明显增 加强，应用P r o ／M E C H A N I C A 对高速带式输送机驱动滚筒进行了 受力分析。 1 滚筒的P r o ／E 三维建模 带式输送机驱动滚筒直径‘P 8 0 0 m m ，宽1 4 0 0 r a m ，采用接盘、 筒皮焊接结构，筒皮厚2 0 m m ，材料Q 2 3 5 - A ，幅板厚1 8 r a m ，材料 Q 2 3 5 - A ，轮毂为Z G 2 3 0 - - 4 5 0 ，使用P R O ／E 中的实体建模工具通 过拉伸和旋转构建滚筒各零件，然后装配成驱动滚筒组件，如图 l 所示。为了简化计算对接盘与筒体间的焊接结构进行相应的简 化，将一些不影响整体结构性能的特征，如倒角、圆角压缩，同时 由于主要分析滚筒的受力，所以压缩掉驱动滚筒轴与轮毂的连 接，并以相应的约束代替。 2 ．1 传动滚筒受驱动扭矩 肘雩粤 1 式中，输送带满载启动或制动时出现的最大圆周力，N ； D 滚筒直径，m ； 2 ．2 筒壳表面受到的输送带的压强 P - 等 2 ‘D ．B 一’ 式中日输送带宽度，m ；．曼输送带奔离点张力，N ；口工作角， m d 渺输送带与驱动滚筒间的摩擦系数。 2 ．3 简壳表面受到的输送带的摩擦力 毋 妒 3 3 网格划分 网格划分是有限元分析的关键步骤，为了提高滚筒受力分析 的精度，需要进一步细分单元，使滚筒的力学模型更接近于实际 工况。对滚筒单元划分的越多越细求得的结果就会越准确，但这 往往使计算时间大大延长，因此只在滚筒的过渡面处、各缝脓处、 以及危险面处多划分单元，其余大部分粗划单元，如图2 所示。 图1 驱动滚筒三维模型 2 力和约束的确定 驱动滚筒正常工作时受输入轴扭矩作用产生旋转，同时受带 图2 驱动滚筒网格划分 和滚筒产生的摩擦作用，以及输送带对滚筒的压力作用，驱动滚4M E C H A N I C A 有限元应力分析 筒和带的自重。 有限元法起源于2 0 世纪4 0 年代，现在以广泛应用在静态力 ★来稿日期2 0 0 8 - 0 2 2 1 ★基金项目黑龙江教育厅科学技术研究项目 1 0 5 5 1 2 7 西 万方数据 第1 2 期 2 0 0 8 年1 2 月 机械设计与制造 M a c h i n e r yD e s i g n ＆M a n u f a c t u r e 8 1 文章编号1 0 0 1 3 9 9 7 2 0 0 8 1 2 - 0 0 8 1 - - 0 2 S o l i d w o r k sA n i m a t o r 模块在产品开发中的应用 朱伟敏唐良雨 杭州应用声学研究所，杭州3 1 0 0 1 2 S o l i d w o r k sa n i m a t o rm o d u l ei nt h ep r o d u c td e v e l o p m e n Z H UW e i - m i n ，T A N GL i a n g - y u H a n g z h o uI n s t i t u t eo fA p p t t e dA c o u s t i c s ，H a n g z h o u3 1 0 0 1 2 ，C h i n a 中图分类号T H l 6 。T P 3 9 文献标识码A 传统的机械行业仅仅注重产品的前期功能性设计，例如工艺分析或者综合动力学分析。在市场经济条件下的产品开发，除了 性、成本、生产周期等，这些依靠一些常用的C A D 软件即可完成，对产品本身功能进行设计外，还需注意产品的后续宣传和形象传 在后期验证产品功能时，辅助使用一些C A E 软件来进行有限元递，其采用的形式多种多样，如海报、说明书、产品操作动画演示、 ★来稿日期2 0 0 8 - - 0 2 2 4 学、动力学、波动问题、固体力学、流体力学、传热学的研究中，并 与计算机辅助设计和辅助制造密切结合形成了C A E 技术的整体 框架，有限元分析有许多不同的名称，如F E A ，矩阵，结构分析，梁 分析，计算结构分析，P 元素分析和几何元素分析等田。P r o ／M E C H A N I C A 基本上是个应用上述三个主题的P r o ／E 模块，可以 实现P R O ／E 到P R O ／M E C H A N I C A 的无缝连接，分析前首先为 P R O ／E 构建的驱动滚筒模型添加材料、载荷和约束，然后运行 S t r u c t u r e 进行组件模式下的结构分析，产生相关的受力变形图和 应力分布图，如图3 所示。 图3 驱动滚筒受力与变形图 5 结论 由以上分析可见驱动滚筒的应力主要分布在轮毂键槽处，轮 毂及幅板的交接处、幅板与简体的交界处，输送带与简体的接触 区域最大变形为0 ．5 7 1 7 m m ，位于驱动滚筒与带接触的中部，筒皮 在带的挤压下向筒体内变形，而另一侧筒壳向外凸起，对于高速 旋转的驱动滚筒，变形成交替的周期变化，从而使得焊缝应力集 中，胶带受力不均。为了减少应力集中可以将轮毂、幅板整体铸造 后和筒壳焊接，同时也可以在滚筒内部增加径向加强环【4 1 ，和轴 向加强筋板，但并不是刚度越大筒皮和幅板越厚越好，适当的弹 性变形可以防止裂纹得产生，提高滚筒寿命，一般认为，滚筒变形 不超过两个支撑点间距得万分之三，且滚筒所受应力小于滚筒的 材料得许用应力既可以安全工作。 参考文献 1 毛君．带式输送机动态设计理论与应用[ M ] ．沈阳辽宁科学技术出版社， 1 9 9 6 2 曹云踩矿用带式输送机传动滚筒的有限元分析[ J ] ．煤炭科学技术，2 0 0 3 i o 鲫 3 二代龙震工作室．P r o ／M e c h a n i s m ／M E C H A N I C AW i l d f i r e2 ．0 机构、运动崖宥 构燃力分析[ M ] ．北京电子工业出版社，2 0 0 6 4 陈清华．带式输送机传动滚筒的有限元分析及其优化设计[ J ] ．煤矿机械， 2 0 0 4 1 1 3 - - 1 5 5 郭志国．带式输送机大扭矩传动滚筒有限元分析[ J ] ．煤矿机电，2 0 0 6 3 l 孓1 8 万方数据 基于PRO/E的高速带式输送机驱动滚筒受力分析基于PRO/E的高速带式输送机驱动滚筒受力分析 作者刘训涛， 李阳星， 郝双双， LIU Xun-tao， LI Yang-xing， HAO Shuang-shuang 作者单位黑龙江科技学院,机械学院,哈尔滨,150027 刊名 机械设计与制造 英文刊名MACHINERY DESIGN MANUFACTURE 年，卷期200812 参考文献5条参考文献5条 1.郭志国 带式输送机大扭矩传动滚筒有限元分析[期刊论文]-煤矿机电 200603 2.陈清华 带式输送机传动滚筒的有限元分析及其优化设计[期刊论文]-煤矿机械 200401 3.二代龙震工作室 Pro/Mechanisn/MECHANICA Wildfire 2.0机构、运动结构/热力分析 2006 4.曹云露 矿用带式输送机传动滚筒的有限元分析[期刊论文]-煤炭科学技术 200310 5.毛君 带式输送机动态设计理论与应用 1996 本文链接