基于ANSYSWorkbench带式输送机传动滚筒的多目标优化设计.pdf

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1、第41卷2013年第3期本栏目编辑　基于ANSYSWorkbench带式输送机翟小华传动滚筒的多目标优化设计112程相文，刘　钊，魏　荣1河北联合大学机械工程学院　河北唐山　0630092沧州职业技术学院电气工程系　河北沧州　061001连续输送摘要：用有限元分析软件ANSYSWorkbench对带式输送机传动滚筒进行了静力分析，基本掌握了传动滚筒的受力和变形情况；并利用优化模块DesignExploration，对滚筒进行了多目标优化，使滚筒的静态特性有了显著提高。关键词：带式输送机；传动滚筒；多目标优化；ANSYSWorkbench中图分类号：TH222　　　

2、文献标志码：A　　　文章编号：1001-3954(2013)03-0070-04Multi-objectiveoptimizationdesignofdrivingpulleyofbeltconveyorbasedonANSYSWorkbench112CHENGXiangwen,LIUZhao,WEIRong1CollegeofMechanicalEngineering,HebeiUnitedUniversity,Tangshan063009,Hebei,China2Dept.ofElectricalEngineering,CangzhouVocationalCo

3、llegeofTechnology,Cangzhou061001,Hebei,ChinaAbstract：ThefiniteelementanalysissoftwareANSYSWorkbenchwasappliedtocarryoutthestaticloadanalysisofthedrivingpulley,andthestressanddeformationconditionswereobtained.Themulti-objectiveoptimizationdesignofthepulleywascarriedoutbyoptimizationmodu

4、leDesignExploration,whichledtogreatimprovementonstaticcharacteristicsofthepulley.Keywords：beltconveyor;drivingpulley;multi-objectiveoptimization;ANSYSWorkbench随着工业化的发展，大型化、长距离、高速化能，因此，必须施加一个较大的张紧力，使滚筒轴、的输送机得到了广泛应用。而传动滚筒作为带胀套以及辐板处产生较大的应力。但滚筒筒壳焊接处式输送机的重要传动部件，也是输送机最容易损坏的[2]的开裂以及筒壳的破裂是滚筒的

5、主要失效形式。这部件，应具有较高的可靠性。目前，小型滚筒的设是因为胀套预紧力主要为压缩应力，而滚筒筒壳所受计主要采用近似公式的方法；而重型传动滚筒的设应力既有拉伸应力又有压缩应力。为此，在对滚筒进计主要凭经验公式，增大安全系数，这就使得设计计行分析优化时，应以减小滚筒筒壳应力变形为主要方算具有较大的盲目性，滚筒质量较大，而可靠性却向。不考虑装配应力作用时，在远离胀套配合区，筒[1]没有得到明显的提高。为使带式输送机的滚筒结构壳的应力与变形是真实可信的，此结论同样适用于滚设计更加合理，以满足对滚筒设计越来越高的要求，筒轴。在研究这些部位的应力与变形时，可以不考虑笔者

6、将利用ANSYSWorkbench的优化模块Design[3]预紧力的影响。Exploration来对滚筒进行优化设计。传动滚筒作为带式输送机的主要受力部件，除了受输送带张力、滚筒组件自重外，还受到来自轴端的1　传动滚筒的受力分析输入转矩的作用，输入转矩引起输送带张力的变化。在实际工作过程中，由于胀套有传递转矩的功在正常工况下，输送带与传动滚筒围包角内存在着滑动弧和静止弧。在静止弧内滚筒只受输送带的压力，作者简介：程相文，男，1964年生，教授，主要研究方向为数字化设计与制造。没有摩擦力，而滑动弧内既有压力又有摩擦力。在分70第41卷2013年第3期离点处，在输送

7、带拉力(即松边拉力)不变的情况下，及筒壳应力云图，分别如图2、3所示。本栏目编辑　随着输送带的负荷不断增加，静止弧会越来越小，滑动弧不断增大，直至滑动弧与围包角弧度相等。如果[4]负荷继续增加，就会出现输送带打滑现象。而超负荷运转会严重缩短滚筒的使用寿命，所以此处只研究翟小华正常工况下滚筒的受力情况。由挠性体摩擦传动的欧拉公式可知μβT1=T2e，(1)式中：μ为输送带与滚筒间的摩擦因数，取0.38；β图2　传动滚筒变形云图为围包角内的滑动弧弧度，rad。Fig.2Deformationcontoursofdrivingpulley在静止弧内，滚筒单位面积所受的压

8、力连续输送