基于ANSYS的辊压机辊轴有限元分析.pdf

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1、·机械研究与应用·2012年第2期(总第118期)研究与分析基于ANSYS的辊压机辊轴有限元分析艾佳，周凯华(武汉理工大学机电工程学院，湖北武汉430070)摘要：应用Pm／E3．0建立辊轴的三维模型，并应用ANSYS建立有限元模型，求得辊轴在工作条件下的压力分布，变形状态。结果显示了辊轴在稳定工作状态下的应力应变状态。关键词：辊压机；辊轴；有限元分析；ANSYS；Pro／E中图分类号：’rH123文献标识码：A文章编号：1007—4414(2012)02-0063-02FiIliteelementanalysisofroHersinrollermillbasedonAN

2、SYSAiJia．ZhouKai—Hua(Wuhanuniversityoftechnology，Schoolofmechanicalandelectronicengineering，nHubei430070，China)Abstract：The3-Dmodelofrollers8．resetupbyusingPro／E3．0，andthefiniteelementmodelissetupbyusingANSYS，thenthepressuredistributionanddeformationconditionofrollerintheworkingconditions

3、aregot．Resultsshowthatthestressstrainstateofrollerinthesteadyworkingconditioncanmeettheengineeringrequirements．Keywords：rollermill；rollers；finiteelementanalysis；ANSYS；Pro／E1辊压机辊轴有限元分析MPa，泊松比为0．3，材料密度为7．85×10kg／m’。这1．1辊压机辊轴结构与工作原理里取辊子的最大投影压力为7500kN／m，由辊子投辊压机又称为辊式破碎机，适合于破碎中等硬度影压力P的计算公式⋯：的物料

4、，如石灰石、炉渣、焦炭、煤等，在水泥工业中应P=F／BD用非常广泛。辊压机是根据料床粉磨的原理设计的，式中：P为投影压力，kN／m；F为辊压机的总压力，两个辊子作慢速的相对运动，一个辊子固定，另一个kN；B为辊压机辊宽，m；D为辊压机直径，m。辊子可以沿水平方向滑动。物料由辊压机上部连续则辊压机总压力：地喂人并通过双辊间隙，给活动辊一定的作用力，物F=P·BD=7500~1x1．6=12000(kN)料挤压成较密的扁平状料片。辊压机辊轴的最大辊压力为12000kN；电机的功1．2辊轴模型的建立率为1000kW，出轴功率为P=800kW，减速机速比为在Pro／E软件中建立辊

5、轴的三维几何模型。i：80，辊轴的线速度为1．55m／s，则辊轴的转速为：1．3辊轴模型的网格划分f．O2ux60n～=～27r=一2qrD=2x31416=18．5(r／min)×．‘～所有单元均采用计算精度高和收敛性好的六面．体和五面体单元。网格划分完毕后，整个辊轴总模型轴的总扭矩为：To-—9550xP9550x80共有225830个Solid45单元和226934个节点。辊轴—：——：412972．97(N．m)n18．5⋯的ANSYS有限元模型如图1所示。式中：P为出轴功率，kW；n为辊轴转速，r／min；为辊轴的线速度，m／s；D为辊子直径，In；为辊轴总扭矩

6、，N·in。电机输出轴转速为：：nxi=18．5x80=1480(r／min)由于辊压机辊轴传动是一个动态载荷过程，这里图1辊轴有限元模型乘以一个动态载荷系数k=1．2，则辊轴的等效总扭矩为：1．4建立边界条件与施加载荷=xk=412972．97~1．2=495567．56(N·m)1．4．1相关参数的选取与计算在辊轴辊压区域上，因物料与辊面有相对运动和辊轴的材料为40Cr，其弹性模量为2．11×10正压力，因此在这个区域上会产生与运动方向相反的收稿日期：2012—03—07作者简介：艾佳(1987-)，男，湖北武汉人，硕士，研究方向：机械结构没计和仿真分析。·63·研究

7、与分析2012年第2期(总第118期)·机械研究与应用·摩擦力】，总摩擦力产生的力矩用于平衡辊轴③辊压摩擦力在辊轴辊压区域上，由于物料与辊面有相对运动和正压力，因此在这个区域上会产生的传动扭矩，辊压区域的直径D=1．6m，即=÷与运动方向相反的摩擦力，由上一节的计算可得每个fzD：T，则：2T：—2x—49556-7．一56：619459节点上的摩擦力为2220．28N。．45(N)。2结果分析有限元模型中辊压区域总共279个节点，分布在辊轴的位移云图如图2所示，辊轴的等效应力每个节点上的摩擦力厂为：云图如图3所示。f=f~／