带式输送机传动滚筒受力分析及结构设计
传动滚筒的有限元分析及优化
计 算 分 析 结 果 , 滚 筒 提 出有 效 的优 化 设 计 方 案 。 对 胶 带 宽 度 为 14 0 m , 角 为 1 0 , 筒 所 受 胶 带 的 0 m 包 8。滚
轴 承
胀 套
轴
筒皮
接 盘
/
/ / . /
|
l ll ! i 1
量
l — E
田 0
图 1 传 动 滚 筒
m m ,
萱
传 动滚筒 进 行受 力分析 . 据 滚筒 的结构 图建 立三维模 型 根
及 有 限 元 分 析 模 型 , 对 滚 筒 进 行 有 限 元 分 析 : 据 滚 筒 16 0 13, 简 皮 的 厚 度 为 2 i , 两 轴 承 间 距 为 2 1 0 并 根 0 31 3" 1 3f l m 0
带式输送机传动滚筒受力变形分析及改进
带式输送机传动滚筒的受力变形分析及改进摘要:就使用solidworks软件及simulationxpress插件分别对带式输送机传动滚筒工作是的受力及变形情况进行了分析,建立了数学模型,并对结果进行分析,提出了相应的改进方案。
关键词:筒皮;应力;位移;改进;simulationxpress中图分类号:td528文献标识码:a文章编号带式输送机是一种摩擦驱动以连续方式运输物料的机械。
主要由机架、输送带、托辊、滚筒、张紧装置、传动装置等组成。
它可以将物料在一定的输送线上,从最初的供料点到最终的卸料点间形成一种物料的输送流程。
它既可以进行碎散物料的输送,也可以进行成件物品的输送。
除进行纯粹的物料输送外,还可以与各工业企业生产流程中的工艺过程的要求相配合,形成有节奏的流水作业运输线。
带式输送机传动滚筒是带式输送机的重要组成部分之一,是带式输送机传递动力的重要部件,在实际使用过程中,传动滚筒经常出现变形、撕裂等损坏,本文利用solidworks软件及simulationxpress插件对传动滚筒进行建模及受力分析,对其受力情况及各点的变形情况进行分析,并对应力集中及变形量较大的位置提出合理的整改意见。
1传动滚筒筒体外表面应力分析传动滚筒工作时,其表面受压的径向载荷从松动符合指数规律,即外载荷可以表示为下式:式中α——筒皮的纵向相对坐标(绝对坐标除以筒皮的中面半径r);β——筒皮的切向相对坐标;——大于半圆的围包角,rad;f——输送带与滚筒之间的静摩擦因数;zx——输送带奔离点张力,n;r——筒体中面半径,cm;b——载荷区的纵向宽度即带宽,cm。
如图1 所示, zs 表示输送带冲遇点张力, zs =zxexp[f(π +β0)],α是以筒壳的左端为原点, 向右为正。
β是以筒壳的垂直中心线为原点,逆时针为正, 并且β是以弧度为单位的角度坐标。
令α1= l2/ r ; q= b / r式中 l2——滚筒两辐板之间的距离, cm;q——载荷区的相对宽度, cm。
带式输送机特大重型滚筒设计
1 . 2 滚 筒 失效产 生 的原 因
( 1 ) 理论计算不符合实际情况 ; ( 2 ) 原 材 料有 缺 陷 , 如 内部裂 纹 等 ; ( 3 ) 结 构 不合 理 , 过 渡部 分 刚度 相差 过大 ; ( 4 ) 焊 接 工艺 不对 , 焊接处 清 洗 不净 ; ( 5 ) 使 用不 当 , 如 过 载 以及 加 速 过大 ; ( 6 ) 焊 后 没 有 进 行 热 处 理 后 没 有 及 时 进 行 热 处 理都 会 造成 焊 接残 余应 力 过 大等 。
大。
但是有不可避免有筒体对接环焊缝应力 。 图 2为高 强 度重 载 强 力 带式 输 送 机滚 筒 铸 焊结 构。即整体轮毂与简体在轮毂端面环焊缝焊接 , 与轮 毂 连接 处 筒体 对 称 圆孔 塞 焊 接 ,保 证 了简 体 外 表 面 没 有焊 缝 。极 大消 除简 体外 表 面焊缝 破 裂 , 从 而 有效 提 高滚 筒 承载 能 力 。故 我 们选 用 图二形 式 的铸 焊结 构 滚筒 。
2 重型滚筒 结构 设计
滚 筒是 带 式 输送 机 上 的重 要 部件 。重 型 滚筒 结
构 可分 为焊 接 结构 、 铸 焊结 构 两种 形 式 。重 型滚 筒受 力大 、 扭矩大 , 多采 用铸 焊 结构 形 式 。 2 . 1 滚筒 的焊 缝 在受 力 情
随着机 械 制 造 和加 工 的精 度 和 水平 提 高 ,金 属 焊 接材 料 焊接 性 能 高 ,当前 大型 滚 筒 多采 用铸 焊结 构, 辐板 和 主轴 采用 胀套 联 结 。胀套 联结 是 通过 高强 度 螺栓 的作 用 , 使 内环 与轴 之 间 , 胀 套外 环 与 轮 毂之 间 能够 产 生 巨大 抱 紧力 同时 当承 受 负 荷 时 ,能 够靠 胀 套 与 轴 的结 合 压 力 及 相 伴 产 生 的 摩 擦 力 传 递 扭 矩, 以实现 机 件 与轴 的联 结 , 它使 用 时 通过 高 强度 螺 栓 的作 用 , 使 内环与 轴之 间 , 外 环 与 轮毂 之 间 产 生 巨 大抱 紧 力 ; 胀 套 连接 的优点 是 :
带式输送机传动滚筒的设计与计算
带式输送机在港口、煤炭、电厂等物料输送中应用日益广泛, 传动 滚筒是带式输送机的关键部件, 其作用是将驱动装置提供的扭矩传到 输送带上。根据滚筒的承载不同, 可将滚筒分为轻型滚筒、中型滚筒、 重型滚筒, 轻型滚筒为焊接结构, 即辐板与筒皮焊接, 轮毂与轴采用键 连接, 中型滚筒和重型滚筒为铸焊结构, 即辐板与轮毂采用整体铸造 形式, 然后与筒皮焊接, 轮毂与轴采用胀套连接, 胀套连接的优点是: 定 位 精 确 、传 递 扭 矩 大 、易 于 拆 装 、避 免 轴 向 的 攒 动 等 。 传 动 滚 筒 表 面 都 覆 盖 橡 胶 或 陶 瓷 以 增 大 驱 动 滚 筒 与 输 送 带 间 的 摩 擦 系 数 。由 于 中 型 滚筒和重型滚筒承载重, 设计计算不合理, 容易造成滚筒断轴等事故 的发生, 因此, 本文将采用我公司为某矿设计的传动滚筒的实例对中 型滚筒和重型滚筒的设计计算加以说明。
互邻— ——指拥有共同边界线( 点) 的两个直接相邻的区域。 具体如“图 7”~“图 9”所示。
图7
图8
“图 7”中:
“X 区域”与 1, 2…, K
为互邻关系。
2 与 4 及 5 与 7, 则为非互邻关
系。
现将“图 7”转换为“图 8”, 可
知: 在“图 8”中原有的 X, 1, 2, …, K
图9
1.57 0.9×0.6
135 ×7.4+0.21×7.4
=5.85
安全系数 S= Sσ·Sτ = 2.18×5.85 =2.04 ( 下转第 534 页) !Sσ2+Sτ2 !2.182+5.852
593
科技信息
○科教视野○
SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION
2007 年 第 17 期
带式输送机(传动滚筒)
带式输送机设计(传动滚筒部分)摘要带式输送机是用于散料输送的重要设备,滚简作为带式输送机的重要部件,其作用更是举足轻重。
通过了解滚筒的作用,及滚筒在当今社会的发展现状,对输送机的分类有所认识。
结合任务书的要求,首先对输送带的带宽,及所需牵引力的计算和确定。
查阅资料了解到滚筒的结构,及滚筒失效的常见原因和方式。
并结合计算数据合理确定滚筒的直径。
并结合所算数据对传动滚筒装置的组成件进行计算,并结合任务及相关要求进行校验。
进而得到合理的设计尺寸。
使设计得到较为准确的数据。
关键词: 传动滚筒结钩组成BELT CONVEYOR DESIGN(TRANSMISSIONROLLER PART)ABSTRACTBelt conveyor is an important equipment for powder conveying, roll Jane as an important part of a belt conveyor, its role is very important.By understanding the role of the drum, and roller in today's society, the development status of to recognize the classification of the conveyor. Combined with the requirements of the specification, first of all, the bandwidth of the conveyor belt, and the required traction calculation and determined. Check data to know the structure of the roller, and the common failure modes of the drum and the way. And combining with calculation data reasonably determine the diameter of the cylinder. And combined with the numerical data for calculation, transmission roller device of a calibrated and connecting with the requirements and related tasks. Reasonable design size is obtained. Make the design get more accurate data.KEY WORDS:transmission roller structur constitute目录前言 (1)第1章绪论 (2)1.1 滚筒在国民经济中的作用 (2)1.2 传动滚筒的发展状况 (3)1.3 结构与种类 (5)1.3.1 按驱动方式分 (5)1.3.2 按轴承内孔大小分 (5)1.3.3 按外形分 (6)1.3.4 特殊滚筒 (6)1.4 传动滚筒的研究目的和意义 (7)第2章带式输送机的设计计算 (8)2.1 已知原始数据及工作条件 (8)2.2 计算步骤 (9)2.2.1 带宽的确定: (9)2.2.2 输送带宽度的核算 (11)2.3 运行阻力及牵引力 (11)2.3.1 附加特种阻力计算 (12)2.3.2牵引力 (13)第3章传动滚筒的结构设计 (14)3.1 滚筒失效形式与许用应力的确定 (14)3.1.1 传动滚筒的失效形式 (14)3.1.2 失效产生的原因 (14)3.1.3 滚筒许用应力的确定 (15)3.2传动滚筒结构设 (16)3.2.1 传动滚筒最小直径的确定 (17)3.2.2 传动滚筒的直径验算 (17)第4章滚筒组成件 (19)4.1 滚筒覆盖胶 (19)4.2 传动滚筒轴直径的计算 (19)4.2.1滚筒轴受力分析 (19)4.2.2 轴的强度校核 (21)4.3确定轴承及转子作用力 (21)4.3.1求轴承反力 (22)4.3.2校核轴的强度 (22)4.3.3精确校核轴的疲劳强度 (22)4.3.4对轴端键强度进行验算 (24)4.4轴承寿命的计算 (25)4.4.1轴承的选用 (25)4.4.2球左右轴承的支反力 (25)4.4.3计算左右轴承寿命 (26)4.5 辐板厚度的确定 (26)4.6滚筒轴与辐板间的力矩分配 (29)4.7轮毂尺寸的确定 (30)结论 (32)谢辞 (33)参考文献 (34)前言带式输送机是用于散料输送的重要设备之一。
矿用带式输送机传动滚筒的优化设计
( n  ̄ Ⅳf f Si  ̄ ad Ten4g ,  ̄ iar 22 0 .C i Ah i [ v矿 c n n eh coy H n r 3 0 1 ht e  ̄)
Ab t a t h rvn r m sa man p r o n e o v y ra d i o n c ig d s u p d n o n .s a t ime e ,d u h l s r c :T e d i g d u i i a t fa mi e h h ̄ n e o n t c n e t ik s p o i g p it h f d a tr r m s el i s n t i k e s a d r da l t ik e s ac av y ac lt d wi x e i n r l T e sr t t o dt n ft e d ii g d m ,t e hc n s n a ilp ae t c n s r l a sc l uae t e p r h , h me t mua o f o me t t l h c n i o s o rvn r eg i h u h o t z d d sg t t t eo t z d d sg t o n a e nmu w ih sⅡ tre u ci nwe e c n u td fral a a tr t m・ p i e e ir wi h p i e e in meh d a d r t mi i m e g t mi h mi d a a g t n t r o d c e o l p rmees i f o
式、辐条式 、 整体辐板式 3种。另外,滚筒表面也
有光 面 、包 胶 、铸胶 等型 式 ;其 中 ,以钢 板焊 接装 配辐板 式铸 胶滚筒 应用最 为广 泛 。
传动滚筒的设计
传动滚筒的设计(总7页)--本页仅作为文档封面,使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--传动滚筒结构其结构示意图如图4-1所示:图4-1驱动滚筒示意图 传动滚筒的设计(1)求轴上的功率333,n T p 转速和转矩 联轴器传动效率0.99η=若取每级齿轮传动的效率(包括轴承效率在内)η=,则232500.990.97kw 232.8727kw 150060.16r/min5.8 4.2988232.87279550955036773.36/60.16m w p n n i p T N mn =⨯⨯====⨯==⨯= 则轴的角转速w 1n 260.162 6.297rad /s 6060r 6.2970.5=3.15m/s6.297f= 1.002s 22ππωνωωππ-⨯=====⨯== (2)轴的最小直径的确定式中3p d An(1-p--kW;n--r/min;--112ββ≥==100轴转递的功率,单位为轴的转速,单位空心轴的内径d 与外径d 之比,通常取=0.5-0.6式中A Cr,A 。
于是得32p d A112279mmn 1-≥==((3)滚筒体厚度的计算选Q235A 钢板用作滚筒体材料,并取[]4s σσ=。
对于Q235A 刚,s σ=235N/2mm ,则[]σ=2mm 。
)t mm = 式中 p —功率,kW; ν--带速,m/s;l —筒长,mm, R=()2Dmm ; []σ--许用应力,N/2mm 。
由表4-1可知 滚筒长度l =1400mm,)86.725.83262t mm mm ===(4) 滚筒筒体强度的校核已知 功率P=,带速 3.15/,m s ν=筒长l=1400mm,直径D=1000mm , 筒体厚度t=30mm,材料为Q235钢板。
由式 232.87271000100073927.83.15u P F N ν==⨯= u F --圆周驱动力;由式10.23.51022.8~42rad 160~24035rad 200e 2.0U e F F e e αααααμμμ⨯=-μ--μ=.--.()=.(=≈输送带与滚筒之间的摩擦系数,按潮湿空气运行取;滚筒的为包角,一般在之间现取)。
带式输送机大扭矩传动滚筒有限元分析
辐板轮毂是整体铸焊结构 , 焊缝偏离 了过渡处 , 不存 在焊 缝破 裂情 况 , 筒 体 的 强 度 结构 只需 验 证 内辐 滚
板 轮 毂 。Z 2 04 0的 屈 服 强 度 叭 =2 0 a 根 G 3- 5 3 MP ,
哪 肌 删 鲫 肌 川 埘 039 .3mm, 于与 分离 点成 15 7左 右处 ; 大等效 位 7.。 最
He v iig Dr m E fB l c n e o a y Dr n u F A o et o v y r v —
GU h— u L u - 8 jA il n O Z i o IY n h t lNG We—a g g i
( hn o l e erh Is tt S a g a B a c , h n h i 0 0 0, hn ) C iaC a R s a n tue h n h i rn h S a g a 2 0 3 C i c i a Ab ta t s r c : T e f i l me t a a y i mo e o r i g d u o et c n e o S b i i S S s f r . h n t ee n n lss i e d l f r d i n r m fb l o v y r i u l w t AN Y o t e v t h wa
滚 筒体 的结 构如 图 1所示 。
2 滚 筒体 的有 限元 模型 …
图 1 滚 筒 体 结 构
I 一辐 板 轮 毂 ; 2一筒壳
( )滚 筒 体 的几 何建 模 1
滚筒体 用 A S S软件 进行 有 限元 分 析建 模 , NY 作
以赵庄 煤 矿 的 大型 传 动 滚筒 为 例 : 筒 体直 径 滚 1 0 m 筒 壳 长 度 10 m 辐 板 间 距 1 1 m 内 8 0 m, 8 0 m, 4 0 m, 辐板轮毂外 圆直径 90 0 mm, 板 厚 9 mm, 壳 厚 辐 0 筒
带式输送机传动滚筒的设计-精品
目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)第一章绪论 (01)1.1概述 (02)1.2传动滚筒的研究目的和意义 (03)1.3国内外研究现状 (04)1.4本文研究的主要内容 (04)第二章带式输送机传动滚筒的结构 (05)2.1 结构与种类 (07)2.2 运行阻力 (10)2.3 传动滚筒轴功率 (10)2.4 传动理论 (13)2.5 传动滚筒的受力分析 (15)第三章传动滚筒的结构设计 (16)3.1 滚筒失效形式与许用应力的确定 (18)3.2 传动滚筒结构设计 (30)第四章传动滚筒有限元模型的建立与结果分析 (31)4.1 传动滚筒有限元模型的建立 (35)4.2 节点耦合与约束方程 (37)4.3 载荷和约束 (38)4.4 求解和后处理 (39)4.5 结果分析 (41)结论与建议 (42)参考文献 (43)致谢设计图纸摘要带式输送机是现代最主要的散状物料输送设备之一。
滚筒是带式输送机的主要传部件,它的作用有两个:一是传递动力,二是改变输送带运行方向。
带式输送机滚筒的设计质量,关系到整个输送机系统的性能、安全性和可靠性。
目前,国内滚筒的设计一般采用近似公式,对于中小型滚筒已经能够满足工程需求,但对于大型滚筒这种设计方法其结果与工程实际有一定的差距,它的安全性和可靠性难以保障。
由于缺乏精确的计算方法,如果盲目的增大安全系数,会使结构尺寸变大,重量增加,强度得不到显著的提高同时又增加了成本。
本文主要包括以下几方面内容:首先,对带式输送机滚筒结构的设计计算方法进行了分析研究,修正了有关计算公式,完善并统一了设计计算内容。
其次,滚筒采用实体单元,为了提高运算速度和精度,采用映射网格划分方式;分析并确定滚筒载荷;结果后处理对滚筒的各个部件的应力和应变进行分析。
本文关于带式输送机滚筒的设计计算方法具有一定的实用价值和指导意义,可以大大提高滚筒的设计质量,缩短设计的周期。
关键词:带式输送机传动滚筒有限元AbstractBelt-conveyor system is the most important transport equipment which can carry bulkmaterial. Belt-conveyor Pulley is the key transmission part in Belt-conveyor system. It hastwo functions, one is transferring power, and another is altering the operation direction of thebelt. The design quality of Belt-conveyor Pulley connects with systems security and reliabilityof the whole conveyor. At present, in our country, the design of the pulley usually adopts theapproximate formula, however, pulley that be designed out with such method can not meet theneed of manufacture, its security and reliability are difficult to guarantee. While lacking thesuitable calculation method of strength and stiffness about the pulley, if we increase the safecoefficient without enough reasons, the pulley become bigger and heavier. However thereliability of the pulley can’t be increased.The main content includes the following respects: Firstly, the paper discusses structuraldesign and calculation of the belt conveyor pulley. The related formulas are corrected and acomplete design and calculation method are provided. Secondly,in order to improving the precision, the mapping gridmethod is carved up. After disperse the load on the pulley surface, we added the points load on the pulley node. The design methods are very important to thedesigner, and can shorten the design cycle and improve working efficiency.Key Words: Belt-conveyor Driving Pulley Finite Element Method第一章绪论1.1 概述连续输送机械是物料搬运机械的重要组成部分,是其中的一大类别。
基于Ansys的滚筒有限元分析
也提出了越来越高的要求。本文利用 A n s y s 对传统 传动滚筒进行建模分析 ,找出应力分布规律 ,并
对 其进行 改进 设计 ,优 化结 构 。
1 滚 筒受力分 析
传 动滚筒 是带 式输 送 机 传 递 动力 的主 要 部 件 ,
027 4
‰ 4
2 0
j 9 4 3 l 缀2 3
罔 1 输 送 带 张 力
2 滚筒 载荷
单独取 滚筒研 究 ,如 要保 持平 衡 则输 送带 作 用 在滚 筒上的正压 力和摩 擦 力应相 互 平衡 ,不然 会 产
生打 滑 ,而摩擦 力是 由传 动 轴 输 入 的 扭 矩 产 生 的 。 假设滚 筒在整个包 角范 围内都存 在摩擦力 ,即
参 考 文 献
值也比结构形式 3大很多,由此验证了结构形式 2 的钢管 在 此 处 形 成 了最 危 险截 面 ,且 当 原 设 计 的
钢 管应 力 用 到 很 充 分 时 ,钢 管 的强 度 就 不 能 满 足 设 计要求 。相 反 ,结 构 形 式 3的钢 管 在 最 薄 弱 截
面处 的应 力 通 过 耳 板 的搭 接 焊 缝 得 到 了 改 善 , 比
[ M] . 北京 :中国铁道 出版社 ,2 0 1 3 .
3 结 论
与结 构形 式 1相 比,结 构形 式 2和结构 形 式 3 减 小 了耳 板 的外 形 尺 寸 ,减 轻 了质 量 ,节 约 了成
[ 3 ]G B / T 3 8 1 1 —2 0 o 8 起重机设计规范 [ S ] .
以使 输 送 机 结 构 紧 凑 。传 动 滚 筒 由筒 壳 、辐 板 、 钢 管开槽 靠 右端 的钢 管 上 下 表 面 相 同 位 置 的 应 力
带式输送机滚筒结构分析
带式输送机滚筒结构分析摘要:滚筒是带式输送机的主要部件,滚筒的使用寿命严重的影响着输送机的正常运转。
有时往往由于滚筒的故障造成停产检修,影响生产。
滚筒由于其在输送机中的作用不同,分为传动滚筒与改向滚筒,传动滚筒与改向滚筒在工作状态中的受力情况有所不同,因此,对传动滚筒以及改向滚筒的结构有不同的要求。
本文从滚筒的受力分析入手,结合几年来在生产实践中所遇到的各种结构的滚筒在生产中的使用情况作分析比较。
关键词:带式输送机;滚筒受力;滚筒结构;加工工艺一.工作原理及滚筒的受力情况1.输送机的传动分析带式输送机的传动原理可以简化为普通的带传动来分析,如图1所示。
传动带以一定的初拉力F0紧套在两个带轮上,由于F的作用,使带与带轮之间产生了正压力。
传动带不工作时,传动带两边的拉力相同,都等于F(如图1a);当传动带工作时,假设主动轮1以转速n1转动,此时带与带轮之间产生摩擦力Ff ,而从动轮2在摩擦力Ff的作用下以转速n2转动。
(如图1b)。
这时传动带两边的拉力也发生了变化,其中带绕上主动轮一边被拉紧,其拉力由F增大到F1,带绕上从动轮一边被放松, 拉力由F减少到F2。
通过分析计算可知,整个接触面的摩擦力的总和Ff 等于紧边拉力与松边拉力之差,即有效圆周力:Ff=F 1- F2。
2.带轮的受力分析根据以上带传动的受力分析,作出带轮在工作状态下的受力图(如图2)。
主动轮在主动力(矩)Fp 的作用下以转速n1转动,此时主动轮所受的力为传动带作用于其上的压力f0,摩擦力Ff,以及主动力(矩)Fp(如图2a);从动轮所受的力为传动带作用于其上的压力f0, 摩擦力Ff。
相比之下,从动轮所受的力比主动轮所受的力少一个主动力(矩)Fp。
3.传动滚筒及改向滚筒的受力特点通过上述带传动的分析,带式输送机的传动滚筒就相当于带传动的主动轮;带式输送机的改向滚筒就相当于带传动的从动轮。
其受力情况与上述所作的分析结果基本相同。
也就是带式输送机的传动滚筒与改向滚筒受力基本相同,传动滚筒只是多存在一个很大的主动力(矩)作用于其上。
带式输送机传动滚筒的受力变形分析及改进
带式输送机传动滚筒的受力变形分析及改进带式输送机是一种主要用于物料输送、装载和卸载的机械设备,广泛应用于物流、矿产、化工、冶金、建材等行业。
其中传动滚筒是带式输送机中最重要的部件之一,它承担着所有传递动力和带动输送带的任务。
因此,对传动滚筒的受力变形进行分析和改进,将大大提高带式输送机的传动效率和安全性能。
一、传动滚筒的受力变形分析1.传动滚筒结构及受力特点传动滚筒由壳体、动力头、传动轴、轮辋、轴承等组成,其主要受力情况为承受带式输送机的载荷和传递动力。
根据传统的受力分析方法,将传动滚筒简化为固支两端不受弯曲,直径均匀的杆件,并采用悬链线法进行分析。
实际情况中,传动滚筒的受力分布并不均匀,主要集中在壳体的两端和靠近动力头的位置,而中间部分的受力较小。
因此,对受力分布的不均匀情况需要采用有限元分析等方法进行研究。
2.受力变形分析方法受力变形分析是通过对传动滚筒各部位的受力情况进行计算,分析其在载荷作用下的变形大小和方向,以及对机器性能的影响。
常用的受力变形分析方法包括经验计算法、近似解析法和数值模拟法。
其中,数值模拟法是目前最主流的方法,可以通过有限元分析软件对传动滚筒进行力学分析和数学模拟,得到准确的受力变形结果。
3.受力变形对机器性能的影响传动滚筒的受力变形对带式输送机的运行效率和安全性能产生直接的影响。
传动滚筒的过度变形将导致带式输送机的整体造型变形,使机器失去平衡,从而影响物料运输的均匀性和稳定性;另外,传动滚筒变形还会使得机器的传动效率下降,增加传动系统的能耗,进而增加机器的故障率和维修成本。
二、传动滚筒受力变形的改进方法1.改进滚筒壳体的设计要改进传动滚筒的性能,在设计时要考虑它的受力特点,结合数值模拟分析等方法对传动滚筒进行优化设计。
首先,应该增加滚筒壳体的强度和刚度,通过增加材料厚度、采用耐磨材料等方式增加壳体的承载能力和耐用性;其次,可以设计波形壳体等新型结构,改善受力分布不均匀的问题,提高传动滚筒的承载能力和抗变形能力。
带式输送机滚筒结构设计及优化
带式输送机滚筒结构设计及优化带式输送机滚筒结构设计及优化一、引言带式输送机是一种常见的物料输送设备,广泛用于矿山、港口、电厂等行业。
而滚筒作为带式输送机的核心部件之一,其结构设计和优化对于带式输送机的性能和寿命具有重要影响。
本文将针对带式输送机滚筒的结构设计和优化进行探讨。
二、带式输送机滚筒的组成与工作原理带式输送机滚筒主要由滚筒轴、滚筒壳体、托辊组成。
滚筒轴作为滚筒的支撑结构,需要承受带式运输机中物料的重力和惯性力。
滚筒壳体则是物料的承载部位,同时还起到保护滚筒轴的作用。
托辊则是连接滚筒和输送带的部件,起到传输物料的作用。
带式输送机滚筒的工作原理是利用滚筒的旋转带动输送带进行物料的输送。
滚筒轴通过传动装置驱动,滚筒壳体旋转起来。
输送带紧贴在滚筒上方,物料从供料端进入输送带上,在输送带的作用下,物料被输送至卸料端。
同时,托辊的摩擦力也起到物料传输的作用。
三、带式输送机滚筒的结构设计1. 滚筒轴设计滚筒轴是承受带式输送机中物料重力和惯性力的关键部件。
其设计需要考虑到物料的重力荷载以及使用寿命等因素。
一般来说,滚筒轴采用中空圆筒形设计,内部可以空出一定空间以减轻自重,并采用高强度合金材料制造。
2. 滚筒壳体设计滚筒壳体作为物料的承载部位,需要具备足够的强度和刚度。
常见的滚筒壳体材料包括碳钢、不锈钢等。
在设计中,需要合理确定滚筒壳体的壁厚、直径和长度等参数。
同时,还应考虑滚筒表面的防滑设计,以防止物料滑行。
3. 托辊设计托辊作为连接滚筒与输送带的部件,需要具备较好的磨损和冲击性能。
在设计中,一般采用高强度聚合物材料或金属材料制造。
托辊的直径和布置间距应根据物料的性质和输送速度来确定,以确保物料的稳定传输。
四、带式输送机滚筒的结构优化1. 减轻滚筒重量滚筒的重量对于带式输送机的能耗和寿命有着直接的影响。
因此,在设计中可以采用空腔结构和轻型材料以减轻滚筒的重量,提高带式输送机的输送效率和寿命。
2. 提高滚筒的运转平稳性滚筒的平稳运转对于物料传输的稳定性非常重要。
皮带运输机传动滚筒的应力分析
析 , 现几何 造型 和有 限元分析 的无缝 连接 。( ) 实 4 传
动滚筒 在工 作时具 有一 定 的弹性变形 反而会 防止裂
纹 的产生 , 利 于 使 用 寿命 的延 长 , 筒 的加 工过 有 滚
4 结 语 () 1 通过 以上 的计算 和分析 , 以基本 掌握 滚筒 可
的受力 情况 , 为进 一步 改 进滚 筒 结 构提 供 了必要 的
理论依 据 。( ) 析表 明 , 动滚筒 的制造要 符合 较 2分 传 严格 的加工 技术 条 件 , 对过 渡 配合 的部 件需 要 精 确 的加 工表 面 , 要求严 格控 制焊接接 口。( ) 文提 并 3本
1。 )
传 动滚 筒 分 析 时 主要 考 虑 张力 和 重 力 两 种 载
荷 , 用 P / 结构分 析部 分 自动 划分有 限单 元 , 利 RO M
元 素组选 择 四节 点 体单 元 , 个 传 动滚 筒 模 型 共 生 整
3 有 限元 分 析
P O ME HANI A 是美 国 P C 公 司 开发 的 R / C C T
件 可 以真 正使 工程 师 将精 力 集 中在设 计 工 作 中 , 在
2 三 维 建模
采用 P / NGI E 参数化 造 型 软件 , 过 RO E NE R 通
设 计初期 就将 设计 和 分 析 结合 起 来 , 而 实 现 智 能 从
设计。
拉伸 、 旋转 等 三 维 特 征 造 型 功 能 创 建 滚 筒 模 型 ( 图
某 皮 带 运 输 机 传 动 滚 筒 为 例 , 绍 P O/ — 介 R ME C HANI A 有 限元 分 析 过 程 。传 动 滚 筒 技 术 参 数 C 为直径 10 mm, 80 传动滚 筒扭 矩 4 8 2 KNm, 动 滚筒 传 合力 2 9 KN, 质 为 Q2 5 56 材 3。
带式输送机滚筒受力分析及结构优化研究
带式输送机滚筒受力分析及结构优化研究刘建英;方月【摘要】The operating principle of transmission drum of belt conveyor was introduced,and the stress status was analyzed and calculated. The transmission drum was analyzed and simulated by using combination of analytical method and finite element analysis,which not only solved the detailed problem that could not be calculated by the analytical method,but also the problem that the boundary condition could not be defined by finite element analysis. The structure of belt con-veyor was optimized by using the relatively accurate results obtained,and the optimized drum structure provided theoretical reference basis for design and manufacture of transmission drum of belt conveyor.%介绍了带式输送机传动滚筒的工作原理,对带式输送机传动滚筒进行了受力分析与计算,采用解析法与有限元分析法相结合的方法对带式输送机传动滚筒进行了分析和模拟,既解决了解析法无法计算细节的问题,又解决了有限元分析边界条件无法定义的问题。
滚筒自动装配机设计方案
一滚筒轴力学问题分析带式输送机是一种连续式运输机械, 它具有运输能力强、输送距离长, 可输送散状物料或成件物品等特点,在轻工业工厂中得到了广泛的应用。
而传动滚筒轴是该设备的主要零件之一, 用来支承传动滚筒, 传递运动和扭矩。
该轴受力和结构都比较复杂。
在设计中, 除采用传统的类比法进行结构设计外, 还要进行受力分析、强度校核等。
而如何运用力学基本原理把传动轴的结构、支座、载荷等诸多因素进行合理简化, 建立起恰当的力学模型,如何针对这些力学模型进行相关的各种计算, 这对教学双方来说都是一个很有意义的方法问题。
本文对此进行了较为详细的讨论。
1确定传动滚筒部件结构尺寸我院轻工机械装备专业, 在重要的实践教学环节毕业设计中, 设计的题目是“盐厂运输食盐的带式输送机的设计(每小时输送细盐800kN, 输送距离50m)”。
通过到盐厂和运输机械制造厂毕业收资、现场测绘及参考同类型产品的结构和受载情况, 并考虑减轻重量、节约材料、便于制造和装配等工艺因素, 初定传动滚筒部件的结构和相关尺寸。
如图1所示。
图1传动滚筒部件1—联轴器, 2—轴承, 3—键, 4—滚筒, 5—传动轴2建立传动滚筒部件的力学模型传动滚筒亦称驱动滚筒, 是传递动力的主要部件。
为了传递必要的牵引力, 输送带与滚筒间必需有足够的摩擦力。
通过计算, 传动滚筒部件重量G=1000N, 应用“逐点张力法”计算出胶带在各区段连接点上的拉力(略)。
其中最大拉力和最小拉力分别为S14和S1, 即传动滚筒绕入点和绕出点的拉力———传动滚筒所受拉力S14 =8620N,S1 =3448N。
如图2 所示。
怎样把传动滚筒部件处理成准确、恰当的力学模型? 我们从载荷与支座的简化两方面进行了考虑。
图2传动滚筒受力分析2.1载荷的简化首先, 引导学生分析带式输送机与一般皮带传动机构间的相同与不同之处。
即传动机理相同, 二者都是利用带与轮之间的摩擦力来传递运动和动力;但二者的结构与受力则大不相同。
基于ANSYS的带式输送机滚筒分析与设计研究
如图 1 所示 , 传 动滚 筒受 到轴 向压 力和 周 向 压 力 的作 用 。 滚 筒 在 轴 向 上 的 压 力 分 布 与 输 送
带 的横 向特性 有 关 。 由 于 输 送 带 制 造 工 艺 上 的 技 术 保 障 。 研 究 制 定 的 锚 网条 带 式 固 体 材 料 充
图 1 传 动滚 筒受 力 图示
具有好 的使用性 能和低 的生产成本 , 而且还 希望 产 品质 量小 , 体积 紧 密。因此 , 在具 体 优化 设 计 过程 中 , 将 所 追 求 的 最 优 设 计 目标 用 设 计 变 量 的 数形 式表 达 出来 就是 建立 目标 函数 。优 化 过
程 中 选择 结构 指 标 为 最 优 目标 , 授 口 最 小 的 质 量 和 最 紧 凑 的体 积 。滚 筒 的 体 积 主 要 包 括 如 下 3个
根据滚筒 与胶带 的摩 擦传 动原理 分析 , 传动 滚筒在主 动力矩 M 作用 下 以做 匀速转 动 , 带 动
输送机正常工作 , 此 状 态 下 的受 力 图示 如 图 1 。
置、 传 动部 件 、 改 向装置等 部件组 成 , 每一个 部 件 都 在 输 送 机 的 正 常 运 行 中 发 挥 着 不 可 替 代 的 重 要作用 。滚筒作为带 式输 送机 的主要 结构件 , 其 性 能 的 好 坏 对 整 个 系 统 的 影 响 很 大 。 滚 筒 一 旦 发 生故 障 , 将 会 造成 严重 后果 , 不但 会 给企 业 带 来相 当大的经济损失 , 甚 至威 胁到煤 炭一 线工作 者 的生命安全 , 因此 设计 出高效 安全 的输送 机滚 筒 就 显得 尤其 重 要 。
粱广银 ( 1 9 6 7一) 男, 江 苏铜 山 县人 , 2 0 0 5年 毕 业 于 中 国矿 业 大学 , 徐 州矿 务 集团公 司庞 庄煤矿 采煤 助理 工程 师。
带式输送机驱动滚筒的有限元分析
中 图分类 号 :H 2 T 22 文献标识码 : A 文章编号 :0 1 0 7 (0 2 0 05 o 10 — 8 4 2 1 )4- 0 5一 4
FE o ie Puly o tCo v y r A fDr l n Bel v e n e o
p le sp o o to a o we sa c o i v l . u ly i r p rin lt b dit n e L p st ey i
K y rs d v ul ; h e h b F A ( i t E e n nls ) e wod : r ep l y w el u ; E Fn e l i e i met a i A ys
0 引 言
响 。这 3处特征 点分 别为 图 1中所 示 的筒 壳外 壁 中
点 I , 处 轮辐与筒壳 内侧 焊接 结点 Ⅱ处 , 轮辐 与轮 毂 焊接结 点Ⅲ处 。图 中 B为胶 带带宽 , 为轮辐 问距 。
驱 动滚 筒 是带 式 输 送机 的重 要组 成 部 件 , 求 要 具有 很 高的可靠 性 。随着 C E技术 的发展 , 限元 A 有
方法 已成 为产 品设计 和校 核 的有效 方法 。参 考文 献 [ ] 用 A S S对 传 动 滚 筒 进 行 实 体 建 模 和 静 力 1采 NY
分析 , 出滚筒 在 载荷 作 用 下 的应力 和变 形 分 布 规 得 律 ; 考 文献 [ ] c S 0 / rs 传 动 滚 筒 进 参 2 用 0 M s wok 对 行 了静力 分 析 ; 考 文 献 [ 用 Sl Wok 参 3] oi rs和 A — d N S SWok e c 带式 输送 机 大 扭矩 传 动 滚筒 进 行 Y rb nh对 有 限元 数值 分 析 ; 考 文 献 [ ] 有 限 元 软 件 建 立 参 4用
带式输送机传动滚筒结构分析
带式输送机传动滚筒结构分析传动滚筒是传递动力的主要设备,其承载能力直接关系到整个输送系统的运行,而传动滚筒又是滚筒中最关键最复杂的部分,本文重点论述了胶带输送机滚筒的有限元分析的设计方法。
标签:滚筒组;有限元法;轮毂;筒壳;辐板滚筒是胶带机承受皮带张力的重要部件,分为驱动滚筒和改向滚筒,驱动滚筒主要承受胶带机驱动张力,改向滚筒则作用在胶带机头尾及拉紧等位置,起著改变胶带方向的及增加传动滚筒包角包括等作用。
而传动滚筒又是滚筒中最关键最复杂的部分,下面以巴西圣路易斯港项目胶带机所用滚筒为例对滚筒组的设计分析进行详细的介绍。
1、有限元分析力学模型滚筒组由轴承座、幅板、轮毂、筒皮、轴组成,其中轴与轮毂是通过过盈配合联结或键、或者胀套联结,联幅板与轮毂、幅板与筒皮焊接在一起。
如图1所示,滚筒主要受胶带张力,驱动装置输出的扭矩,其计算值为:胶带紧边张力1060KN,胶带松边张力640KN,驱动装置输出扭矩330KN。
传动滚筒所受荷载主要是胶带张力和自重,采用三维实体单元建立滚筒组有限元模型,根据滚筒轴结构和载荷的对称性,计算时取一半结构分析。
有限元计算时,将轴在轴承处按铰接处理,分别约束X、Y、Z三个方向的线位移。
图1 滚筒组模型2、计算结果(1)滚筒轴轴材料:40Cr许用安全系数[n]=1.5许用挠度L/3000=1.06mm由图2,图3可见轴左端台阶点处是轴危险截面,其最大拉压应力为:σ=52.19Mpa,最大剪应力为τ=13.56Mpa。
如图2、3所示。
图2 滚筒组载荷图3 滚筒轴压应力图图4 轴剪切应力图计算轴安全系数nσ=其中:nσ——弯曲安全系数.——对称循环下的持久极限=263MPa——应力集中系数K=1.6.σ——拉压应力σ=52.51MPaε——尺寸系数ε=0.6β——表面质量系数β=0.9nσ==1.69〉[n]剪切安全系数nτ=其中:nτ——剪切安全系数.——对称循环下的持久极限=151MPaσ——应力集中系数K=1.46τ——平均剪应力τ=13.56Mpa——钢的系数=0.05ε——尺寸系数ε=0.6β——表面质量系数β=0.9nτ==4.04轴工作安全系数〉[n]满足要求轴最大挠度为0.96mm,在滚筒组中间。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
带式输送机传动滚筒受力分析及结构设计摘要:传动滚筒作为带式输送机的关键部件,其结构性能的好坏直
接影响着带式输送机的可靠性和使用寿命。
根据传动滚筒的结构类型、材料和工作载荷,对输送机传动滚筒受力状况做了理论分析,运用有限元
分析软件对输送机传动滚筒进行了静力分析,得出滚筒在载荷作用下的应
力和变形分布规律。
为传动滚筒的设计提供了有利的理论依据。
关键词:带式输送机;传动滚筒
前言
滚筒是带式输送机主要的传动部件,根据在输送机中所起作用可分为
传动滚筒和改向滚筒。
传动滚筒用来传递牵引力和制动力矩;而改向滚筒
主要起改变输送带的运行方向以完成拉紧、返回等各种功能。
二者在工作
状态下的受力情况不同,故结构也不同。
滚筒由滚筒轴、轴承座、轮毂、
辐板、筒壳等部分组成。
带式输送机的传动滚筒有焊接和铸焊2种结构形式。
本文以某矿用传动滚筒为例:滚筒直径为1600mm,传动滚筒扭矩为
428kNm,合力为2596kN,筒壳材质为Q235A。
1、传动滚筒的受力分析
在带式输送机中,传动滚筒相当于带传动中的主动轮,而从动滚筒相
当于从动轮。
驱动滚筒正常工作时承受轴端输入扭矩作用旋转,同时还受
输送带和滚筒之间摩擦力的作用,以及输送带对
滚筒的压力作用,如图1所示。
图1滚筒上的张力变化图
假设输送带是理想的挠性体,可以任意弯曲,没有弯曲应力、质量和
厚度。
输送带在滚筒上的围包角为α,在围包角内存在滑动弧λ和静止
弧γ,即α=λ+γ。
两端输送带的张力差为F1-F2,此差值等于滚筒轴上
输入的扭矩值。
输送带的张力变化可按欧拉公式计算,输送带任一点的张
力
Fθ=F2eμθ(1)
输送带在相遇点的极限张力F1ma某=F2eμα(2)式中θ——输送
带单元所在圆周角,0
按式(2)给出的输送带在滚筒上的张力线如图1所示的acb线。
在实际
运行中,相遇点张力F1
2
变。
由此可求出作用在传动滚筒单位面积上的载荷,在滑动弧λ内,滚筒单位表面上的正压力
Pμθθ=2Fθ/(BD)=2F2e/(BD)单位表面的摩擦力
fθ=μPμθθ=2μF2e/(BD)
静止弧γ内滚筒不受摩擦力,单位表面上的正压力P=2F1/(BD)
式中D——滚筒筒壳直径;B——输送带宽度。
可以看出,静止弧具有备用的特性在滚筒正常工作中是必要的,作为
牵引力的一种储备可以克服启动时出现的动张力以及防止带的相对滑动现象。
2传动滚筒的静力分析(1)有限元模型的建立
使用Pro/E三维造型软件通过拉伸、旋转等功能创建滚筒模型见图2
图2传动滚筒三维模型
3
为简化计算,本文将筒体焊缝连接部分视为连续的实体。
滚筒体采用
Q235A,弹性模量为2.06e5MPa,泊松比为0.3,许用应力为65MPa。
由于本
文主要分析滚筒的受力,故不考虑轴套和轴的受力问题,将约束加在轴承
孔的内表面上只保留绕滚筒体轴线转动的自由度。
传动滚筒分析时主要考
虑张力和重力2种载荷,载荷沿径向加在传动滚筒外圆柱面上由围包角限
定区域。
(2)有限元计算结果及分析
本文对传动滚筒进行静力分析,不考虑实际工作中输送机的运转状态。
其分析结果为:滚筒最大的应力为22.93MPa;由滚筒的应力分布云图和
位移分布云图(图略)可以看出:
传动滚筒应力主要分布在输送带与筒体的接触区域及滚筒的辐板与轮
毂及辐板与筒体的周边区域;滚筒最大位移为0.022mm,位于筒体垂直于
轴线的中平面处。
3结语
本文运用PRO/E软件对滚筒进行了静力分析,基本掌握了滚筒的应力
及变形情况,为进一步改进滚筒结构及对滚筒断裂原因分析提供理论依据。
分析表明:轮毂与辐板整体铸造后再与筒壳焊接的方法比筒壳与辐板直接
焊接机械性能好,两个轮毂与辐板整体铸造成的筒体进行中间焊接比轮毂
与辐板整体铸造后再与筒体焊接的方法机械性能好。
因此对于关键易损滚
筒应采用两个轮毂与辐板整体铸造成的筒体进行中间焊接结构。
4。