劉海英

摘 要：利用VB建立參數(shù)輸入界面，通過在VB中啟動ANSYS和實現(xiàn)在ANSYS進行建模，加載載荷邊界條件，計算和輸出分析的結果，最后總結出一種開發(fā)刮板機圓環(huán)鏈參數(shù)化建模與分析軟件的方法。

關鍵詞：ANSYS VB 圓環(huán)鏈

中圖分類號：TP391.7 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）06（b）-0005-02

在煤炭生產(chǎn)的綜合機械化采煤工作面，刮板機承擔著井下運煤的重任，其刮板輸送鏈是刮板機的關鍵部件，根據(jù)工作經(jīng)驗，斷鏈事故占刮板機事故的50%以上，性能的優(yōu)劣直接決定刮板機能否正常驅(qū)動和運煤。因此，設計不僅具有良好的經(jīng)濟型還具有足夠的強度的刮板輸送鏈成為刮板機生產(chǎn)行業(yè)關注的焦點。目前，刮板機鏈輪軸的設計主要建立在經(jīng)驗之上，這是因為進行人工計算的耗時耗力較大，部分公司采用ANSYS分析，但是由于ANSYS軟件本身要求使用者有一定的軟件使用技能，而且為了尋找到一種最右結構，在之前通常要進行大量重實驗性的復計算，耗時費力，設計成本高。本文探索了使用高級語言VB調(diào)用權威分析軟件ANSYS的方法，結合APDL語言開發(fā)出了專用軟件來解決這一難題。

1 分析對象

本文分析對象為某型號刮板機圓環(huán)鏈。刮板機輸送鏈的基本組成見圖1。

由于這種形式的傳動鏈具有較好的耐受沖擊載荷和排污功能，應用越來越受到重視，因此，本文研究對象是圓環(huán)鏈部件。

2.2 VB界面設計

VB界面分為幾何參數(shù)區(qū)域、載荷參數(shù)區(qū)域和計算設置區(qū)域。根據(jù)要求，在幾何參數(shù)區(qū)域中需要設置圓環(huán)鏈長度、兩端圓弧半徑和截面直徑參數(shù)。在載荷區(qū)域中設置負載拉力和必要的材質(zhì)屬性，在計算設置區(qū)域設置網(wǎng)格大小。如圖2所示。

3 ANSYS中的力學模型確定

由于研究問題是刮板機圓環(huán)鏈接觸強度，所以這里只考慮兩個連接在一起的圓環(huán)鏈的一個接觸部位，其余簡化建模，在去除次要矛盾保留主要矛盾的研究原則下做如下簡化：（1）不考慮接觸區(qū)域雜質(zhì)、油污或煤渣的影響；（2）模擬圓環(huán)鏈對的接觸，將其中一環(huán)固定；（3）由于圓環(huán)鏈的直邊臺階對圓環(huán)鏈接觸應力分布影響較小，為方便三維建模及劃分網(wǎng)格，將其忽略不計；（4）暫不考慮圓環(huán)鏈材料的塑性變形，假定圓環(huán)鏈的變形在彈性變形范圍之內(nèi)。

為了模擬鏈環(huán)工作，將兩鏈環(huán)接觸部位建立接觸對，在鏈環(huán)的末端施加與工程要求大小相等方向相反的載荷，同時約束界面上的所有節(jié)點只具有鏈環(huán)拉伸方向的自由度。圓環(huán)鏈的材料為23MnCrNiMo，相應的材料參數(shù)為：彈性模量E=200 GPa，泊松比μ=0.3。圓環(huán)鏈的網(wǎng)格劃分采用solid186實體單元。

在完成所有工作之后，運用某型號刮板機φ34×126型圓環(huán)鏈數(shù)據(jù)進行了軟件的聯(lián)合測試，最終得到分析結果，如圖3所示。

從圖中可看到，在兩個圓環(huán)鏈接觸部位的中心區(qū)域應力最大，最大值為62.4 Mpa，通過更改VB中橫截面直徑等參數(shù)，可方便的重復進行計算，在滿足結構要求范圍內(nèi)可通過調(diào)整結構參數(shù)和材質(zhì)參數(shù)達到最大限度的降低此區(qū)域應力值，從而提高對鏈輪軸優(yōu)化設計的效率和設計水平。

5 結語

ANSYS的APDL命令流為參數(shù)化建模和計算提供了保證，再結合運用VB的豐富的函數(shù)調(diào)用指令可以開發(fā)出本文的專用領域的專用軟件。在該思想指導下開發(fā)的專業(yè)軟件可提高刮板機關鍵零件—圓環(huán)鏈設計效率，并為設計具有更高可靠性和更好經(jīng)濟效益的刮板輸送鏈提供了新的設計工具。

參考文獻

[1] 孫福群.刮板輸送機斷鏈故障分析[J].陜西煤炭，2004（4）：24-25.

[2] 吳鵬，曾紅，韓邁.基于ANSYS的二次開發(fā)技術的實現(xiàn)方法[J].遼寧工學院學報，2004（10）.

[3] 張國瑞.有限元法[M].北京：機械工業(yè)出版社，1991.

[4] 張洪信.有限元基礎理論與ANSYS應用[M].機械工業(yè)出版社，2006（2）.endprint

摘 要：利用VB建立參數(shù)輸入界面，通過在VB中啟動ANSYS和實現(xiàn)在ANSYS進行建模，加載載荷邊界條件，計算和輸出分析的結果，最后總結出一種開發(fā)刮板機圓環(huán)鏈參數(shù)化建模與分析軟件的方法。

關鍵詞：ANSYS VB 圓環(huán)鏈

中圖分類號：TP391.7 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）06（b）-0005-02

在煤炭生產(chǎn)的綜合機械化采煤工作面，刮板機承擔著井下運煤的重任，其刮板輸送鏈是刮板機的關鍵部件，根據(jù)工作經(jīng)驗，斷鏈事故占刮板機事故的50%以上，性能的優(yōu)劣直接決定刮板機能否正常驅(qū)動和運煤。因此，設計不僅具有良好的經(jīng)濟型還具有足夠的強度的刮板輸送鏈成為刮板機生產(chǎn)行業(yè)關注的焦點。目前，刮板機鏈輪軸的設計主要建立在經(jīng)驗之上，這是因為進行人工計算的耗時耗力較大，部分公司采用ANSYS分析，但是由于ANSYS軟件本身要求使用者有一定的軟件使用技能，而且為了尋找到一種最右結構，在之前通常要進行大量重實驗性的復計算，耗時費力，設計成本高。本文探索了使用高級語言VB調(diào)用權威分析軟件ANSYS的方法，結合APDL語言開發(fā)出了專用軟件來解決這一難題。

1 分析對象

本文分析對象為某型號刮板機圓環(huán)鏈。刮板機輸送鏈的基本組成見圖1。

由于這種形式的傳動鏈具有較好的耐受沖擊載荷和排污功能，應用越來越受到重視，因此，本文研究對象是圓環(huán)鏈部件。

2.2 VB界面設計

VB界面分為幾何參數(shù)區(qū)域、載荷參數(shù)區(qū)域和計算設置區(qū)域。根據(jù)要求，在幾何參數(shù)區(qū)域中需要設置圓環(huán)鏈長度、兩端圓弧半徑和截面直徑參數(shù)。在載荷區(qū)域中設置負載拉力和必要的材質(zhì)屬性，在計算設置區(qū)域設置網(wǎng)格大小。如圖2所示。

3 ANSYS中的力學模型確定

由于研究問題是刮板機圓環(huán)鏈接觸強度，所以這里只考慮兩個連接在一起的圓環(huán)鏈的一個接觸部位，其余簡化建模，在去除次要矛盾保留主要矛盾的研究原則下做如下簡化：（1）不考慮接觸區(qū)域雜質(zhì)、油污或煤渣的影響；（2）模擬圓環(huán)鏈對的接觸，將其中一環(huán)固定；（3）由于圓環(huán)鏈的直邊臺階對圓環(huán)鏈接觸應力分布影響較小，為方便三維建模及劃分網(wǎng)格，將其忽略不計；（4）暫不考慮圓環(huán)鏈材料的塑性變形，假定圓環(huán)鏈的變形在彈性變形范圍之內(nèi)。

為了模擬鏈環(huán)工作，將兩鏈環(huán)接觸部位建立接觸對，在鏈環(huán)的末端施加與工程要求大小相等方向相反的載荷，同時約束界面上的所有節(jié)點只具有鏈環(huán)拉伸方向的自由度。圓環(huán)鏈的材料為23MnCrNiMo，相應的材料參數(shù)為：彈性模量E=200 GPa，泊松比μ=0.3。圓環(huán)鏈的網(wǎng)格劃分采用solid186實體單元。

在完成所有工作之后，運用某型號刮板機φ34×126型圓環(huán)鏈數(shù)據(jù)進行了軟件的聯(lián)合測試，最終得到分析結果，如圖3所示。

從圖中可看到，在兩個圓環(huán)鏈接觸部位的中心區(qū)域應力最大，最大值為62.4 Mpa，通過更改VB中橫截面直徑等參數(shù)，可方便的重復進行計算，在滿足結構要求范圍內(nèi)可通過調(diào)整結構參數(shù)和材質(zhì)參數(shù)達到最大限度的降低此區(qū)域應力值，從而提高對鏈輪軸優(yōu)化設計的效率和設計水平。

5 結語

ANSYS的APDL命令流為參數(shù)化建模和計算提供了保證，再結合運用VB的豐富的函數(shù)調(diào)用指令可以開發(fā)出本文的專用領域的專用軟件。在該思想指導下開發(fā)的專業(yè)軟件可提高刮板機關鍵零件—圓環(huán)鏈設計效率，并為設計具有更高可靠性和更好經(jīng)濟效益的刮板輸送鏈提供了新的設計工具。

參考文獻

[1] 孫福群.刮板輸送機斷鏈故障分析[J].陜西煤炭，2004（4）：24-25.

[2] 吳鵬，曾紅，韓邁.基于ANSYS的二次開發(fā)技術的實現(xiàn)方法[J].遼寧工學院學報，2004（10）.

[3] 張國瑞.有限元法[M].北京：機械工業(yè)出版社，1991.

[4] 張洪信.有限元基礎理論與ANSYS應用[M].機械工業(yè)出版社，2006（2）.endprint

摘 要：利用VB建立參數(shù)輸入界面，通過在VB中啟動ANSYS和實現(xiàn)在ANSYS進行建模，加載載荷邊界條件，計算和輸出分析的結果，最后總結出一種開發(fā)刮板機圓環(huán)鏈參數(shù)化建模與分析軟件的方法。

關鍵詞：ANSYS VB 圓環(huán)鏈

中圖分類號：TP391.7 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）06（b）-0005-02

在煤炭生產(chǎn)的綜合機械化采煤工作面，刮板機承擔著井下運煤的重任，其刮板輸送鏈是刮板機的關鍵部件，根據(jù)工作經(jīng)驗，斷鏈事故占刮板機事故的50%以上，性能的優(yōu)劣直接決定刮板機能否正常驅(qū)動和運煤。因此，設計不僅具有良好的經(jīng)濟型還具有足夠的強度的刮板輸送鏈成為刮板機生產(chǎn)行業(yè)關注的焦點。目前，刮板機鏈輪軸的設計主要建立在經(jīng)驗之上，這是因為進行人工計算的耗時耗力較大，部分公司采用ANSYS分析，但是由于ANSYS軟件本身要求使用者有一定的軟件使用技能，而且為了尋找到一種最右結構，在之前通常要進行大量重實驗性的復計算，耗時費力，設計成本高。本文探索了使用高級語言VB調(diào)用權威分析軟件ANSYS的方法，結合APDL語言開發(fā)出了專用軟件來解決這一難題。

1 分析對象

本文分析對象為某型號刮板機圓環(huán)鏈。刮板機輸送鏈的基本組成見圖1。

由于這種形式的傳動鏈具有較好的耐受沖擊載荷和排污功能，應用越來越受到重視，因此，本文研究對象是圓環(huán)鏈部件。

2.2 VB界面設計

VB界面分為幾何參數(shù)區(qū)域、載荷參數(shù)區(qū)域和計算設置區(qū)域。根據(jù)要求，在幾何參數(shù)區(qū)域中需要設置圓環(huán)鏈長度、兩端圓弧半徑和截面直徑參數(shù)。在載荷區(qū)域中設置負載拉力和必要的材質(zhì)屬性，在計算設置區(qū)域設置網(wǎng)格大小。如圖2所示。

3 ANSYS中的力學模型確定

由于研究問題是刮板機圓環(huán)鏈接觸強度，所以這里只考慮兩個連接在一起的圓環(huán)鏈的一個接觸部位，其余簡化建模，在去除次要矛盾保留主要矛盾的研究原則下做如下簡化：（1）不考慮接觸區(qū)域雜質(zhì)、油污或煤渣的影響；（2）模擬圓環(huán)鏈對的接觸，將其中一環(huán)固定；（3）由于圓環(huán)鏈的直邊臺階對圓環(huán)鏈接觸應力分布影響較小，為方便三維建模及劃分網(wǎng)格，將其忽略不計；（4）暫不考慮圓環(huán)鏈材料的塑性變形，假定圓環(huán)鏈的變形在彈性變形范圍之內(nèi)。

為了模擬鏈環(huán)工作，將兩鏈環(huán)接觸部位建立接觸對，在鏈環(huán)的末端施加與工程要求大小相等方向相反的載荷，同時約束界面上的所有節(jié)點只具有鏈環(huán)拉伸方向的自由度。圓環(huán)鏈的材料為23MnCrNiMo，相應的材料參數(shù)為：彈性模量E=200 GPa，泊松比μ=0.3。圓環(huán)鏈的網(wǎng)格劃分采用solid186實體單元。

在完成所有工作之后，運用某型號刮板機φ34×126型圓環(huán)鏈數(shù)據(jù)進行了軟件的聯(lián)合測試，最終得到分析結果，如圖3所示。

從圖中可看到，在兩個圓環(huán)鏈接觸部位的中心區(qū)域應力最大，最大值為62.4 Mpa，通過更改VB中橫截面直徑等參數(shù)，可方便的重復進行計算，在滿足結構要求范圍內(nèi)可通過調(diào)整結構參數(shù)和材質(zhì)參數(shù)達到最大限度的降低此區(qū)域應力值，從而提高對鏈輪軸優(yōu)化設計的效率和設計水平。

5 結語

ANSYS的APDL命令流為參數(shù)化建模和計算提供了保證，再結合運用VB的豐富的函數(shù)調(diào)用指令可以開發(fā)出本文的專用領域的專用軟件。在該思想指導下開發(fā)的專業(yè)軟件可提高刮板機關鍵零件—圓環(huán)鏈設計效率，并為設計具有更高可靠性和更好經(jīng)濟效益的刮板輸送鏈提供了新的設計工具。

參考文獻

[1] 孫福群.刮板輸送機斷鏈故障分析[J].陜西煤炭，2004（4）：24-25.

[2] 吳鵬，曾紅，韓邁.基于ANSYS的二次開發(fā)技術的實現(xiàn)方法[J].遼寧工學院學報，2004（10）.

[3] 張國瑞.有限元法[M].北京：機械工業(yè)出版社，1991.

[4] 張洪信.有限元基礎理論與ANSYS應用[M].機械工業(yè)出版社，2006（2）.endprint