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刮板输送机挡板槽帮减重及有限元分析

汇报人：

2024-01-24

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目录

引言

刮板输送机挡板槽帮结构分析

有限元分析理论与方法

刮板输送机挡板槽帮减重设计

有限元分析结果与讨论

结论与展望

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引言

刮板输送机是矿山、冶金、化工等行业中广泛使用的连续输送设备，其挡板槽帮是承受物料冲击和磨损的关键部件。

随着工业生产的不断发展和对设备性能要求的提高，刮板输送机挡板槽帮的减重和优化设计成为当前研究的热点。

通过有限元分析等方法对挡板槽帮进行结构优化，可以在保证强度和刚度的前提下，降低其重量和制造成本，提高设备的运输效率和经济效益。

02

刮板输送机挡板槽帮结构分析

挡板槽帮主要由挡板、侧板和连接件等组成。

工作时，刮板链条在挡板槽帮内滑动，带动物料进行输送。

挡板槽帮通过连接件与输送机机架相连，形成一个连续的输送通道。

在工作过程中，挡板槽帮受到刮板链条的摩擦力、物料的压力以及自身重力等作用。

这些力会导致挡板槽帮产生变形和应力集中，进而影响其使用寿命和安全性。

因此，需要对挡板槽帮进行受力分析，以确定其承载能力和优化方向。

同时，优化挡板槽帮的结构形状和连接方式，以降低应力集中和变形程度。

此外，还可以考虑采用轻量化设计，如采用空心结构或使用轻质材料等，以减轻挡板槽帮的重量并降低能耗。

针对挡板槽帮的受力特点，可以采用高强度材料或增加加强筋等方式提高其承载能力。

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有限元分析理论与方法

选择位移模式

假设的位移模式是近似解，由于大多数实际问题难以得到精确解，所以有限元法广泛的采用了位移模式。

离散化

将连续的求解区域离散为一组有限个、且按一定方式相互连接在一起的单元的组合体。

力学性质分析

利用几何方程、物理方程和平衡方程来建立单元刚度矩阵。

建立整体刚度矩阵

利用结构的平衡条件和边界条件把各个单元按原来的结构重新联结起来，形成整体的有限元方程。

等效节点力

将单元边界上的表面力、体积力或集中力等效的转移到节点上。

美国ANSYS公司研制的大型通用有限元分析（FEA）软件，是世界范围内增长最快的计算机辅助工程（CAE）软件，能与多数计算机辅助设计（CAD，computerAideddesign）软件接口，实现数据的共享和交换，如Creo,NASTRAN,Alogor,I－DEAS,AutoCAD等。是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。

一套功能强大的工程模拟软件，其解决问题的范围从相对简单的线性分析到许多复杂的非线性问题。

因为和NASA的特殊关系，所以是最早实现的有限元分析软件，只有大型机的版本。进入PC时代后，MSC.software致力于将以前只能运行于大型机上的有限元分析软件普及到PC平台上。MSC.Nastran在中国的知名度非常高，绝大多数工程师都了解甚至使用过MSC.Nastran。

ANSYS

ABAQUS

MSC.Nastran

根据实际问题建立相应的几何模型，并确定其材料属性、边界条件等。

建立几何模型

对求解结果进行可视化处理和分析，如绘制位移云图、应力云图等。

结果后处理

将几何模型离散化为有限个单元的组合体，选择合适的单元类型和网格密度进行网格划分。

网格划分

根据实际问题的要求，在模型的相应位置施加约束或载荷等边界条件。

施加边界条件

选择合适的求解器对模型进行求解，得到各节点的位移、应力等结果。

求解

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刮板输送机挡板槽帮减重设计

降低挡板槽帮的重量，提高刮板输送机的运输效率，减少能源消耗和运营成本。

减重设计目标

确保减重后的挡板槽帮仍具有足够的强度和刚度，满足使用要求；同时要考虑制造成本和工艺性。

设计原则

选用高强度、轻量化的金属材料，如铝合金、钛合金或高强度钢等。

材料应具有优良的力学性能（如抗拉强度、屈服强度、延伸率等）、耐磨损性能、耐腐蚀性能以及良好的加工性能。

性能要求

材料选择

对原挡板槽帮结构进行详细分析，找出结构冗余和重量集中的部位。

结构分析

优化措施

制造工艺考虑

采用拓扑优化、形状优化等方法对结构进行优化设计，实现材料的高效利用。

在优化设计时充分考虑制造工艺的要求，确保优化后的结构能够顺利制造出来。

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利用有限元分析软件对优化后的挡板槽帮进行强度和刚度分析，确保其满足使用要求。

有限元分析

将优化前后的挡板槽帮进行重量对比，评估减重效果。

重量对比

对优化后的挡板槽帮进行实际性能测试，如耐磨损测试、耐腐蚀测试等，确保其在实际使用中具有良好的性能表现。

性能测试

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有限元分析结果与讨论

通过与实验结果对比，验证了有限元模型的准确性和可靠性。

模型验证

对刮板输送机挡板槽帮的应力、应变和位移等进行了详细的分析，揭示了其受力特点和变形规律。

结果分析

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