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浅谈青岛皮带输送机机架设计

浅谈青岛皮带输送机机架设计

青岛皮带输送机的机架.包括头部机架、尾部机架和中间架。头部机架和尾部机架是用于支撑滚筒并承受输送机张力的装置。作为带式输送机的骨架.机架的刚度与强度关乎着整个带式输送机的运转状态。要保障机架的刚度与强度,除了选择正确的结构形式外,型材的选择也是关键的因素。通过相应的软件对机架进行虚拟制造.根据软件的分析结果对机架的设计起指导作用。

现就一 青岛皮带输送机的头部机架为例来阐述COMOSWorks在其设计中的应用。

1   青岛皮带输送机主要参数及计算结果经计算头部机架处滚筒合力为640kN

2头部机架静力分析过程

2.J COSMOS简介

COSMOS是SRAC(stnmural research&analyBjs coIpomion)公司推出的一套功能强大的微机版的有限元分析软件。它在SolidWorks的环境下为设计工程师提供比较完善的分析手段。COSMOSWorks是COSMOS的—个非常重要的模块,能够进行静力分析、频率分析、热分析和优化设计。

COSMOSWork8提供了多场,多组件的复杂装配体分析,从而大大简化了工程师的劳动.使分析能够更好的模拟真实情况,结果也就更精确。

COSMOSWodca含有精确应力分折模块(AccuStress),这是精确应力计算中一个划时代意义的工具.象征着一个过渡期的划分网格新技术.在局部区域网格划更细密,以提供更糟确的应力计算结果。

COSMOSWork:}可以直接对装配体分析,整体划分单元网格,只需在装配体上指定整体载荷和边界条件.可赋予各个零件不同的材料性质.只需一次求解。COSMOSWorka可以快速的分析装配体.获得精确的分析结果。

2.2 SofidWorks三维建模

据头部机架滚筒的受力,参见有关手册,选择轴承处轴颈为0260mm的滚筒。然后据轴承座宽度(260uun).选择头部机架型材至少为30x300xlOxl5 (GBff 11263-J998)的热轧H型钢。本头部机架有2个对称的侧架组成.两个侧架共同承担滚筒给的力,并且两个侧架受力相等,故只需对单个侧架进行静力分斩。根据本条带式输送机的设计需要,将侧架用SalidWorks三雏建模.由于只是用于CAE分析,为了加快运算速度,故对侧架进行简化处理,省去部分非重要细节。模型如图l所示。三维模型建好后.可直接切换至COMOSWorka环境下对模型进行分析。

2.3 COMOSWorks应力与应变分析

COMOSWorks作为SolidWorka的一个插件集成于其中.分析的模型、结果与SolidWorks共享一个数据库,省去了中间的转换操作,使设计人员在设计的过程中可以随时对产品进行分析.并根据结果对设计的产品进行快速优化,真正做到设计、分析一体化。

2.3.1单元格的划分

COSMOSWorks提供了四种网格划分算法:实体网格、混合同格、使用中面的外壳网格和使用曲面的外壳网格.无需像其他CAE软件那样做复杂的转换和后置处理。三维模型建成后.COSMOSWorks可根据零件情况自动划分网络的形状及大小.设计者也可根据需要自行调节同格的大小。单元格越小,划分的越精细,网格数也会越多,计算量也就越大,计算所需时间越长。一般情况下可采用系统默认的网格划分,其结果和精度还是可以满足设计需要的。本实例单元体大小为42261mm,公差为2.11305,将侧架划分为29794个单元格+节数为57851个。

2_3.2有限元计算分析

在COMOSWorks中,对有限单元进行分析,问题由一组必须同时求解的代数方程式来表示。有两类求解方法:直接和迭代。直接求解方法使用精确的方法求解方程式,迭代方法使用近似方法求解方程式,在每次迭代中,都会求出一十解.并评估关联的误盏。迭代过程一直持续,直到误差可以接受。COMOSWofkB软件提供以下解算器:。设置好以上参数后即可经行分析运算。

(1)安全系数

根据实际工作情况,我们把安全系数定为2.coSM0sWors分析计算结果得出,该头部机架的最小安全系数为I'082,故该头部机架按轴承座尺寸所选用的型材规格3OX3∞*toxl5.

3试验分析

按照改进后的结构制作出框架原形,然后进行振动台测试。用白噪声进行固有频率扫描,获得的各方向一阶固有频率结果。实验结果与有限元解接近。

不能满足使用要求,将型材规格调整成400X400X13X21 (CB/T 11263-1998)的热轧H型钢。更改型材规格后,经过计算分析得出该头部机架的最小安全系数为2.3,能够满使用要求。

(2)应力分布

应力分布变形比例345.1。可以看出应力最小为390.35N/mz,位置(164.968mm,2803.14mm,598.365mm);最大应力为1.02685e+0.008N/m2,位置(2.98023e-006mm,1263.85mm,1051.85mm)

(3)位移分布

位移分布变形比例345.1。

(4)实际效果

本头部机架在矿方使用2年后,能满足该带式输送机的使用要求。

4结语

通过有限元与模态实验结果的比较.可以看出ANSYS能够为结构的刚度优化设计提供很大的帮助。它不需要理论法烦琐的计算:不需要昂贵的实验设备以及实验原型。当然其也有一定的弊端,其模拟和实际还是有差别的。但是从经济性、费用、可信度等方面来讲ANSYS是一种好的模态分析方法。性能监测规范.

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