带式输送机滚筒的有限元分析及二次开发-机械设计及理论专业论文.docxVIP

目 录 摘 要 Abstract 1 绪论 1 1.1 引言 1 1.2 带式输送机滚筒的研究现状 1 1.3 问题的提出 2 1.4 论文主要内容 3 2 滚筒的受力分析 4 2.1 带式输送机滚筒简介 4 2.2 带式输送机滚筒工作原理及其受力分析 8 2.2.1 滚筒摩擦传动原理 8 2.2.2 滚筒的受力分析 9 2.3 结论 12 3.皮带输送机滚筒的有限元分析 13 3.1 滚筒有限元模型的建立 13 3.1.1 模型几何结构的简化 14 3.1.2 网格的划分 14 3.1.3 载荷的简化和模拟 15 3.1.4 约束的模拟 15 3.1.5 滚筒有限元模型的建模过程综述 16 3.2 带式输送机滚筒有限元实例分析 17 3.2.1 输送机传动滚筒的有限元分析 17 3.3 滚筒载荷的简化和模拟 20 3.4 滚筒过盈连结时的装配预应力分析 21 3.5 Z9 胀套联接 30 3.5.1 仅考虑预紧力 30 3.5.2 预紧力和工作载荷共同作用 32 3.6 结论 34 4 带式输送机滚筒参数化有限元分析软件的开发 36 4.1 带式输送机滚筒通用计算程序内核的开发 37 APDL 代码程序 37 VB 调用方法 50 4.2 滚筒参数优化软件运行实例 51 4.2.1 程序界面及使用方法 51 4.2.2 皮带输送机滚筒参数优化元件运行实例 54 4.3 结论 60 结论 61 参 考 文 献 62 作 者 简 历 64 学位论文数据集 66 PAGE PAGE 10 1 绪论 引言 带式输送机作为一种通用型系列产品，可应用于多种工程领域。滚筒是带式输 送机的重要部件，其损坏形式有衬垫磨损剥落、轮毂和辐板联接处的焊缝破坏等。 在现有条件的基础上，如何提高滚筒质量成为亟待解决的热门问题。对滚筒应用有 限元法进行分析，可使其各个部位的受力情况一目了然，得到应力及变形的规律和 危险点的有关应力状态，还能清 楚地描述应力的细微变化[1]。所以这种方法能确定 输送机滚筒的合理设计，使得滚筒在实际使用中常常出现的故障得到合理解决，具 有较大的现实意义。 工程中最常用的有限元软件是美国 ANSYS 公司推出的 ANSYS。该软件是英文 版本，现在出现的汉化版翻译晦涩，专业词汇体现不明确，另外若要熟练操作该软 件必须要有专业的有限元和力学知识。因此设计一个针对某专用零件的有限元分析 计算软件成为一种迫切的需求。ANSYS 自身带有二次开发功能，这使得设计开发该 类软件成为可能。 本论文首先建立了滚筒参数化有限元模型，在此基础上借用第三方语言——VB 开发简易交互界面，在后台调用 ANSYS，最后将分析结果显示在交互界面上。由 VB 开发的滚筒限元分析软件，能够为不了解 ANSYS 的设计者提供简单便捷的方式 进行 CAE。通过使用该二次开发程序，设计者可以得出同应用 ANSYS 一样的分析 结果，为滚筒设计的自动化和系列化提供了一条有效的途径，有重要的现实意义。 1.2 带式输送机滚筒的研究现状 带式输送机是工程实际中应用最为广泛的输送 设备之一，其发展方向为长距 离、大运量、高速运输。 与其他设备相比，带式输送机有以下优点： (1)输送物料种类广泛； (2)输送能力范围宽； (3)输送线路的适应性强； (4)灵活的装卸料，可以灵活实现一点或多点受料或卸料； (5)可靠性和安全性高； (6)费用低。[2] 实际使用中，带式输送机运行维护费用远远低于其他运送方式，所以在企业的 生产过程中，凡能实现带式输送机输送的场合，一般都采用连续的带式输送机输送。 国外对于长距离地面输送带式输送机的研究和使用较早，主要用于港口、钢厂、 水泥厂、矿山等场合。带式输送机也是煤矿最为理想的高效、连续运输设备，特别 是煤矿高产高效现代化的大型矿井，带式输送机己成为煤炭高效开采机电一体化技 术与装备的关键设备。 上世纪 80 年代开始，我国带式输送机也有了很大发展，对带式输送机的关键 技术研究和新产品的开发都取得了可喜的成果。但这这些成果大多是 70 年代前后 引进的外国输送机的变形和改进。今年来，随着煤矿现代化的发展和需要，我国对 大倾角带式输送机、高产高效工作面顺槽可伸缩带式输送机及长运距、大运量带式 输送机及其关键技术、关键零部件进行了理论研究和产品开发。控制技术方面应用 了动态分析技术和中间驱动与智能化控制等技术，成功研制了软启动制动装置，并 开发了以 PLC 控制为核心的防爆电控装置。这使得我国国产带式输送机的水平基本 达到了国际水平。现在带式输送机中主要存在的问题是进一步提高关键零部件的可 靠性。 郭志国、王志亮、李健鹏、刘品强、李振 坤、杨明华、张晓冬、司俊