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解析傳動滾筒在輸送設備的有限元分析

點擊次數:   更新时间:16/05/30 15:41:05     来源:www.ziboyuzhen.com關閉分    享:
  在三维CAD软件Solid Works中创建傳動滾筒模型,用有限元分析软件ANSYS,对其进行有限元分析,掌握了傳動滾筒的受力和变形情况。结果表明,傳動滾筒的设计在强度方面的要求完全满足。
  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爲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,我們適當的采取簡化措施。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,直接將滾筒質量等效到筒殼上。(3)略去次要構件,將軸承座簡化爲對軸的約束。(4)由于滾筒爲對稱結構,取1/2滾筒建立有限元模型,這樣可以節省設計時間和費用。做了上述簡化之後導入ANSYS中,建立幾何模型。
  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、正確劃分模型網格
  本文采用自由網格劃分單元,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。本文滾筒選擇調心軸承,由于滾筒軸可以在垂直軸心線的方向上實現一定的轉角,因此對軸承的約束通常選用柱坐標來實現邊界條件的限定。
  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律,因此本文對滾筒表面施加載荷的方法是采用函數加載。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。本文把扭矩轉化爲集中力的載荷。
  6、求解
  載荷施加完以後,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後,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生變化的,而是沿滾筒圓周方向的受力發生交替變化,滾筒旋轉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。
  對比滾筒變形前後情況,在外載荷作用下的滾筒,受力處圓弧向裏凹,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一周內交替發生,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、脹套和輪毂的沖擊,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。
  本利用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,並繪制了相應的應變雲圖和應力雲圖。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,對今後在傳動滾筒結構的設計和改進方面具有一定意義