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时间:2020-03-24
《基于Simulation内置式传动滚筒的有限元分析.pdf》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第5期(总第198期)机械工程与自动化No.52016年10月MECHANICALENGINEERING&AUTOMATIONOct.文章编号:1672-6413(2016)05-0109-03基于Simulation内置式传动滚筒的有限元分析胡慧,刘成(安徽工贸职业技术学院,安徽淮南232007)摘要:传动滚筒是带式输送机传递动力的主要部件,其设计质量至关重要。设计了一种电动机置于驱动滚筒外、减速装置置于驱动滚筒内的新型驱动装置———内置式传动滚筒。利用SolidWorks对传动滚筒体进行三维建模,并且通过有限元分析软件Simulation对传动滚筒体进行有限元分析,从而达到优化设计的
2、目的。关键词:传动滚筒;SolidWorks;Simulation;静态分析;模态分析中图分类号:TP391.7∶TH222文献标识码:A0引言将相关参数代入式(4),计算得到Fu=24000N。带式输送机是一种摩擦驱动的、以连续方式运输由式(3)可得到平均张力F=37800N。物料的机械,利用它可以在最初的供料点到最终的卸滚筒所受的扭矩M3为:料点间形成一种物料的输送流程。传动滚筒是带式输DM3=Fu・.(5)送机传递动力的主要部件。滚筒的设计质量直接关系2到整个输送机系统的性能、安全性和可靠性。本文对将相关参数代入式(5),计算得到M3=7560N・m。一种新型内置式行星齿轮传动滚筒
3、的滚筒体进行有限2传动滚筒体的结构设计元分析,以达到优化设计的目的。滚筒体材料采用Q235-A钢。滚筒体两端与端盖1传动滚筒体的受力分析通过螺栓相连,内部中空,用来放置行星齿轮传动机本文设计中,传动滚筒的功率P=30kW,运输带构,同时内壁设计有凹槽,用来实现与行星齿轮传动机的带速v=1.25m/s,滚筒长度l=1150mm,滚筒直构内齿轮凸台的配合。图2为传动滚筒体零件图。径D=630mm,滚筒体的厚度t=10mm。传动滚筒体受力分析如图1所示。作用在筒体上的载荷有输送带对滚筒的张力F、圆周驱动力Fu以及输送带横向位移产生的轴向力,由于轴向力与前两项力相比数值较小,故忽略不计。图1中,
4、F为滚筒上的平均张力,F1为滚筒上的紧边张力,F2为滚筒上的松边张力,Fu为滚筒圆周驱动力。且有:F1+F2图1传动滚筒体受力分析图2传动滚筒体零件图F=2K0.(1)3传动滚筒体的有限元分析其中:K0为允许过载系数,通常取K0=1.05。3.1静态分析由Fu3.1.1滚筒体网格划α分u=F1-F2,F1=F2e,得:eu各个零部件材料属α性及力学性能见表1。F1=Fuu.(2)表1材α料属性及力学性能e-1弹性模量密度屈服强度其中:u为输送带与滚筒间的摩擦系数,按潮湿空气运部件材料MPa泊松比-3MPakg・mm行取u=0.2;为滚筒的圆包角,取=200°,从而得到滚筒体Qα235-A
5、2.06×1050.3α7.85×10-6235uae≈2.0。端盖45钢1.93×1050.287.85×10-6355F1和F2的近似计算为:F1=2Fu,F2=Fu。故平均张力F为:在SolidWorks中建立滚筒体与两端端盖的组合F1+F2体三维模型后,根据包角为200°,使用分割功能对滚F=2K0=1.575Fu.(3)筒体的外圆面进行分割,再利用分析模块进行网格划圆周驱动力为:分,得到了传动滚筒体的有限元模型。取单元格尺寸P为24.449mm,划分得到的网格单元数为66242个、Fu=1000.(4)v自由节点数为108516个。滚筒的有限元模型见图3。收稿日期:2016-0
6、1-06;修订日期:2016-07-18作者简介:胡慧(1986-),女,安徽淮南人,助教,硕士,主要从事机械方面的教学工作。・110・机械工程与自动化2016年第5期3.1.2边界条件3.1.4强度、刚度校核传动滚筒与端盖装配体共有6个方向的自由度,由图5可知滚筒的VonMises等效应力vonMisσes=分别是3个方向的移动和3个方向的转动。本文位移22.272MPa,根据强度理论:约束选择“固定铰链”,附加在滚筒体两端端盖的轴承vonMises≤σ[]=0.2σ/nσ.(6)孔的内表面,只保留滚筒体绕轴线转动的自由度;在力其中:n为安全系数,一般取3~4;[]为材料σ的许用应的约
7、束方面,传动滚筒分析时主要考虑张力(重力较力;[]0.2为材σ料的屈服强度,[]0.2=23σ5MPa。小,忽略不计),载荷沿径向加在传动滚筒外圆柱面上将相关数据代入式(6)可知vonMises<0σ.2/n,符合σ由圆包角限定的200°范围内,载荷大小为平均张力强度要求。37800N。滚筒模型的边界条件见图4。根据文献[6],可用下面的公式对滚筒体刚度进行校核:2DYmax<[Y]=.(7)2800其中:Ymax为滚筒体的最大位移
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