王博

摘要：在我國的煤礦產(chǎn)業(yè)中需要利用到各種機(jī)械設(shè)備來進(jìn)行煤礦的采集和運(yùn)輸，其中較為常用的設(shè)備就是帶式輸送機(jī)，本文經(jīng)過以有限元分析的方式，并且以創(chuàng)建帶式輸送機(jī)傳動(dòng)滾筒的設(shè)備模型為基礎(chǔ)，為在傳動(dòng)滾筒中加強(qiáng)環(huán)的效用進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)證明，并且對(duì)加強(qiáng)環(huán)截面尺寸和傳動(dòng)滾筒的最大變形量還有其筒殼的厚度間的相互聯(lián)系。關(guān)鍵詞：帶式輸送機(jī);傳動(dòng)滾筒;加強(qiáng)環(huán);分析研究

引言：

對(duì)于煤礦生產(chǎn)企業(yè)來說，帶式輸送機(jī)因?yàn)槠渥陨淼母咝屎瓦m用領(lǐng)域廣的優(yōu)勢(shì)，成為了各大煤礦企業(yè)中適用最為廣泛的煤礦運(yùn)輸設(shè)備，并且我國對(duì)帶式輸送機(jī)設(shè)備的研究和發(fā)展朝著更好的方向進(jìn)行著前進(jìn)。傳動(dòng)滾筒的大幅度變形、出現(xiàn)裂紋等問題都會(huì)造成傳動(dòng)滾筒無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。本文便對(duì)這些問題做出了一些實(shí)驗(yàn)和研究，為帶式輸送機(jī)傳動(dòng)滾筒的優(yōu)化和研究做出了一些探研。

一、傳動(dòng)滾筒的材料參數(shù)和其結(jié)構(gòu)參數(shù)

隨著我國的工業(yè)發(fā)展和制造技術(shù)的不斷進(jìn)步，目前帶式輸送機(jī)的傳動(dòng)滾筒的研發(fā)和鑄造正在慢慢朝著焊接制造的方式進(jìn)行研究，也就是讓傳動(dòng)滾筒的筒殼和輻板焊接結(jié)合到一塊，然后讓主軸和輻板以漲套的方法來進(jìn)行裝配，這種裝配的方法的優(yōu)勢(shì)有很多，例如方便其拆卸更換、裝配更加穩(wěn)固、具備過載保護(hù)的功能等等好處。本文以某一個(gè)工程的實(shí)踐數(shù)據(jù)為例，如果傳動(dòng)滾筒上輸送帶的滑動(dòng)弧是一百八十度，其張力靜止弧是三十度，傳動(dòng)滾筒表明受到的張力大小是六十千牛。下面為傳動(dòng)滾筒的一部分材料和結(jié)構(gòu)的參數(shù)：輻板間距/mm?1232;滾筒長度/mm?1400;滾筒直徑φ/mm?1000;筒殼厚度/mm?14;輻板厚度/mm?110;筒殼與輻板材料?Q235A;密度ρ1/kg·m-3?7800;彈性模量E1/GPa?206;泊松比γ1 0.30;滾筒軸材料?45Cr;密度ρ2/kg·m-3?7850;彈性模量E2/GPa?193;泊松比γ2?0.28。

二、約束載荷和網(wǎng)格劃分

本文對(duì)傳動(dòng)滾筒模型的網(wǎng)格劃分用的是四面體網(wǎng)格，并且在其軸承的地方增添了固定約束，在傳動(dòng)滾筒的筒殼一百八十度滑動(dòng)弧中施以摩擦力載荷以及壓力載荷，其摩擦力載荷的方向是朝著筒殼圓弧切線的朝向，其壓力載荷是朝著徑向的朝向，并且在三十度靜止弧中僅僅施以壓力載荷而沒有施以摩擦力載荷。

因?yàn)橐恍捷斔蜋C(jī)的輸送帶在制作的時(shí)候還不夠完善，有一些缺點(diǎn)，并且被輸送帶傳輸?shù)漠a(chǎn)品一般都會(huì)停留在其靠近中間的地方，所以大多數(shù)的帶式輸送機(jī)的輸送帶對(duì)于傳動(dòng)滾筒的筒殼上所施加的壓力一般都不會(huì)特別平均?？墒窍雽⑦@些不平均的壓力運(yùn)算出來尤為困難，所以普遍會(huì)假使傳動(dòng)滾筒的筒殼所受到的壓力朝著筒軸的方向是平均施加的。以此為基礎(chǔ)，我們便可以得到以下的公式，傳動(dòng)滾筒受到的徑向壓力的公式為

輸送機(jī)中輸送帶上某一點(diǎn)上的張力

在上面的兩個(gè)公式里，其中B代表了輸送帶的寬度;其中R代表了傳動(dòng)滾筒的半徑大小;其中μ代表了傳動(dòng)滾筒和輸送帶兩者間產(chǎn)生的摩擦因數(shù);其中S代表了輸送帶于傳動(dòng)滾筒分離點(diǎn)位置的張力大小;其中α代表了圍包角的大小。

仿真平臺(tái)在有限單元載荷里沒有辦法施以以指數(shù)形式產(chǎn)生變化的載荷，因此其必須是按線性變換或者分布平均的載荷才能夠被順利施加。所以在施以徑向的載荷壓力的時(shí)候，需要在圍包角的范圍之內(nèi)讓圍包角得以離散，并且要對(duì)各段分別做出分析和運(yùn)算。

三、傳動(dòng)滾筒中添加加強(qiáng)環(huán)的效用

1.單一加強(qiáng)環(huán)

在傳動(dòng)滾筒中心的地方增添矩形加強(qiáng)環(huán)，此加強(qiáng)環(huán)截面的高度h為十四毫米，寬度b同樣也為十四毫米，剩下的一些參數(shù)也跟前面一樣，在向其增添相同載荷和約束的環(huán)境中，能夠經(jīng)過實(shí)驗(yàn)和計(jì)算得知傳動(dòng)滾筒中添加了矩形加強(qiáng)環(huán)的最大變形量是0.30587毫米，其產(chǎn)生最大變形的地方還是在傳動(dòng)滾筒筒殼的靠近中心的位置。跟傳動(dòng)滾筒中沒有添加矩形加強(qiáng)環(huán)的設(shè)備相比，添加了矩形加強(qiáng)環(huán)的滾筒的最大變形量減小了百分之3.91。由此能夠得出，在傳動(dòng)滾筒的中心地方增添矩形加強(qiáng)環(huán)能夠有效降低其最大變形量。

對(duì)矩形加強(qiáng)環(huán)截面的尺寸參數(shù)b和h分別進(jìn)行調(diào)改，將其產(chǎn)生的相應(yīng)不同效用進(jìn)行記錄和分析比較，根據(jù)傳動(dòng)滾筒中添加的矩形加強(qiáng)環(huán)各種截面尺寸對(duì)應(yīng)的傳動(dòng)滾筒發(fā)生的型變最后得出相應(yīng)的數(shù)據(jù)，最后再把得出的數(shù)值導(dǎo)進(jìn)矩陣實(shí)驗(yàn)室軟件里，最后我們能夠得出結(jié)論：筒殼厚度以及矩形加強(qiáng)環(huán)截面寬度越寬，傳動(dòng)滾筒的最大型變量就會(huì)越小。經(jīng)過上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)能夠得出，在傳送滾筒中的加強(qiáng)環(huán)截面尺寸高度以及其寬度都取最大值為八十四毫米的時(shí)候，傳動(dòng)滾筒中心位置的最大型變量的數(shù)據(jù)值是0.28494毫米，跟沒有安裝矩形加強(qiáng)環(huán)的傳動(dòng)滾筒相比，安裝后的最大變形量減小了百分之10.469，所以安裝矩形加強(qiáng)環(huán)對(duì)減小傳動(dòng)滾筒中心形變量的效用非常顯著。

2.雙加強(qiáng)環(huán)

假設(shè)選用矩形加強(qiáng)環(huán)的高度h是傳動(dòng)滾筒筒殼厚度的五倍也就是七十毫米，然后其寬度b是傳動(dòng)滾筒筒殼厚度的四倍也就是五十六毫米，然后再進(jìn)行下面的實(shí)驗(yàn)研究。

把之前傳動(dòng)滾筒里安裝的一個(gè)矩形加強(qiáng)環(huán)增加到兩個(gè)，但是這兩個(gè)矩形加強(qiáng)環(huán)的高度跟之前單個(gè)矩形加強(qiáng)環(huán)的高度一樣，寬度是之前單個(gè)矩形加強(qiáng)環(huán)的一半。然后經(jīng)過調(diào)整兩個(gè)矩形加強(qiáng)環(huán)分別在不同位置所對(duì)應(yīng)起到的效用作為研究。分別調(diào)整兩個(gè)矩形加強(qiáng)環(huán)的間距是輻板間距的零和一百分之一到二分之一倍之間，然后經(jīng)過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比能夠得出對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)。并且根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以發(fā)見，傳動(dòng)滾筒的最大變形量隨著兩個(gè)加強(qiáng)環(huán)之間間距的增大的變化是先縮小然后又逐漸變大。在其距離為輻板間距的七分之一的時(shí)候，傳動(dòng)滾筒的最大變形量抵達(dá)最小值為0.28583毫米。

結(jié)束語：

由上述實(shí)驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)能夠看出，在傳動(dòng)滾筒中添加矩形加強(qiáng)環(huán)是能夠有效減少其最大變形量的。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬武，霍明明.帶式輸送機(jī)傳動(dòng)滾筒參數(shù)化設(shè)計(jì)及穩(wěn)定性研究[J].煤礦機(jī)械，2018，39（09）：23-25.

[2]劉玲.基于有限元分析的帶式輸送機(jī)滾筒中加強(qiáng)環(huán)的研究[J].煤礦機(jī)械，2015，36（12）：176-178.