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非均勻受力段鋼絲繩芯輸送帶的有限元分析方法的研究

时间:2020-10-10     作者:聯(lián)眾

輸送帶是帶式輸送機(jī)的重要部件,輸送帶的成本占整個輸送機(jī)設(shè)備投資的1/3以上。輸送帶在整個輸送過程中要產(chǎn)生彎曲變形,如凸弧段、凹弧段、過渡段和翻轉(zhuǎn)段等,其中以過渡段和翻轉(zhuǎn)段產(chǎn)生的變形更為劇烈,輸送帶的變形使輸送帶在寬度方向的張力重新分布,很容易產(chǎn)生輸送帶邊緣的撕裂和輸送帶中部褶皺。對輸送帶過渡段和翻轉(zhuǎn)段進(jìn)行分析,得到輸送帶在寬度方向張力的分布情況,進(jìn)而為輸送帶接頭的設(shè)計研究提供一定的理論參考。

得到輸送帶在過渡段和翻轉(zhuǎn)段的具體受力情況,對合理選擇輸送帶,降低輸送帶安全系數(shù),進(jìn)而降低輸送機(jī)的成本,減少能源消耗具有重要意義。利用有限元軟件ANSYS建立了鋼絲繩芯輸送帶的有限元模型,橡膠選擇2參數(shù)的Mooney-Rivlin模型,該模型在伸長量小于100%時能準(zhǔn)確模擬橡膠材料,鋼絲繩選用SOLID185單元。

通過定義和設(shè)置接觸的控制節(jié)點,實現(xiàn)剛性面(托輥)的轉(zhuǎn)動,定義和控制MPC184單元,實現(xiàn)輸送帶的翻轉(zhuǎn)。實現(xiàn)了輸送帶在過渡段的槽形變形和翻轉(zhuǎn)段的翻轉(zhuǎn)變形。所得分析結(jié)果與實際情況有十分良好的吻合性,誤差也在允許的范圍內(nèi)。采用有限元的方法對過渡段輸送帶進(jìn)行分析,得到了過渡段輸送帶在寬度方向的張力分布情況。

輸送帶張力在過渡段呈槽形分布,輸送帶張力在兩側(cè)托輥上呈微凹形分布,在中間托輥上呈微凸弧分布,分別在中間托輥兩端出輸送帶張力取得值,在輸送帶邊緣鋼絲繩出取得張力值。對翻轉(zhuǎn)段輸送帶進(jìn)行的有限元分析,得到了翻轉(zhuǎn)段輸送帶在寬度方向的張力分布情況。送帶在翻轉(zhuǎn)段的張力分布為斜凹形拋物線分布,在輸送帶下邊緣鋼絲繩出取得張力值(大值),在輸送帶上邊緣取得張力值(小值),在靠近輸送帶中間上邊緣出取得值。

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