攪拌站傳動滾筒在輸送設(shè)備的有限元介紹
大多數(shù)人不知道這種材料的知識。在三維CAD軟件Solid Works中建立了攪拌站傳動滾筒模型,利用有限元分析軟件ANSYS對其進(jìn)行分析,掌握了傳動滾筒的應(yīng)力和變形情況。結(jié)果表明,攪拌站傳動滾筒的設(shè)計完全滿足強度要求。
1.建立有限元模型
基本尺寸為:滾筒的直徑為D=1000mm毫米,圓筒的寬度為L=1600mm毫米,與膨脹套筒連接處的軸的直徑為320毫米。本文利用三維設(shè)計軟件Solidworks分別建立了滾筒、連接板、膨脹套筒和軸的基本模型,并通過特殊的裝配關(guān)系將其裝配成一個新的組件。通過這種方法,可以得到所需的力學(xué)模型。在建模過程中,我們采取了適當(dāng)?shù)暮喕胧?。本文對滾筒模型的簡化方法如下:
(1)省略了輥軸的所有倒角。
(2)不考慮滾子封裝和攪拌站傳動滾筒之間的相互作用,滾子質(zhì)量直接等于圓柱殼。
(3)省略了二次部件,軸承座簡化為對軸的約束。
(4)由于滾輪為對稱結(jié)構(gòu),采用1/2滾輪建立有限元模型,可節(jié)省設(shè)計時間和成本。經(jīng)過上述簡化后,將其導(dǎo)入到ANSYS中建立幾何模型。
輸送設(shè)備中攪拌站傳動滾筒的有限元分析
2.材料特性
在有限元分析之前,一定要輸入軋輥材料的相關(guān)特性。
3.正確劃分模型網(wǎng)格
本文采用自由網(wǎng)格單元。由于焊縫和軋輥過渡面的應(yīng)力分析非常重要,因此有必要劃分更多的單元,而其他大部分單元都采用粗拉單元。
4.邊界條件的定義
由于分析的是雙驅(qū)動攪拌站傳動滾筒,這是一個對稱的結(jié)構(gòu),我們只需要分析一半的滾輪模型,而模型上的約束應(yīng)該是在對稱平面和軸支撐上。本文選用調(diào)心軸承作為滾子軸承。由于輥軸可以在垂直于軸線的方向上實現(xiàn)一定的旋轉(zhuǎn)角度,所以通常使用圓柱坐標(biāo)來限制邊界條件。
5.施加負(fù)荷
模擬載荷在有限元分析中非常重要。經(jīng)分析,滾子表面有兩種載荷,即正載荷和切向載荷,法向載荷在量綱角方向上一般符合歐拉公式的變化規(guī)律。因此,本文中對輥面施加載荷的方法是使用函數(shù)載荷。切向載荷使用相同的加載方法。除了表面上的載荷,攪拌站傳動滾筒還從電機端接收扭矩作用。本文將扭矩轉(zhuǎn)化為集中力載荷。
6.解決
施加載荷后,可以用有限元法求解。本文采用直接解法。
7.計算結(jié)果和分析
在求解了攪拌站傳動滾筒的有限元模型后,可以對傳動滾筒的所有部分進(jìn)行分析。
今天的內(nèi)容到這里了,因為分析結(jié)果給出瞬時變化,在理想情況下,輥子的軸向力不變,但是沿著輥子圓周方向的力交替變化。當(dāng)滾筒旋轉(zhuǎn)一次,力就改變一次,所以攪拌站傳動滾筒在筒殼中間圓周的變形zui大。