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解析傳動(dòng)滾筒在輸送設(shè)備的有限元分析

傳動(dòng)滾筒在現(xiàn)在的應(yīng)用比較廣泛，關(guān)于這種材料的知識(shí)點(diǎn)，大部分人還不是特別了解，在三維CAD軟件Solid Works中創(chuàng)建傳動(dòng)滾筒模型，用有限元分析軟件ANSYS,對其進(jìn)行有限元分析，掌握了傳動(dòng)滾筒的受力和變形情況。結(jié)果表明，傳動(dòng)滾筒的設(shè)計(jì)在強(qiáng)度方面的要求完全滿足。

1、建立有限元模型

外形基本尺寸：滾筒直徑D=1000mm,筒體寬度L=1600mm,與脹套結(jié)合處軸直徑為320mm.本文采用三維設(shè)計(jì)軟件Solidworks,分別對滾筒、接盤、脹套和軸建立基本模型，通過特有的裝配關(guān)系把他們裝配到一個(gè)新的裝配體中，通過這種方法，得到所需要的力學(xué)模型。在建模過程中，我們適當(dāng)?shù)牟扇『喕胧１疚脑诮L筒模型時(shí)對其簡化方法如下：

　　（1）略去了滾筒軸的所有倒角。

　　（2）不考慮滾筒包膠與傳動(dòng)滾筒之間的相互作用，直接將滾筒質(zhì)量等效到筒殼上。

　　（3）略去次要構(gòu)件，將軸承座簡化為對軸的約束。

　　（4）由于滾筒為對稱結(jié)構(gòu)，取1/2滾筒建立有限元模型，這樣可以節(jié)省設(shè)計(jì)時(shí)間和費(fèi)用。做了上述簡化之后導(dǎo)入ANSYS中，建立幾何模型。

　　2、材料的屬性

　　在進(jìn)行有限元分析前，必須輸入滾筒材料的相關(guān)屬性。

　　3、正確劃分模型網(wǎng)格

　　本文采用自由網(wǎng)格劃分單元，由于焊縫處和滾筒的過渡面處受力分析很重要，因此要多劃分單元，其余大部分采用粗劃單元。

　　4、邊界條件的界定

　　由于分析的是雙驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)滾筒，是對稱結(jié)構(gòu)，所以我們只分析滾筒模型的一半即可，對模型的約束應(yīng)該在對稱面和軸支撐處。本文滾筒選擇調(diào)心軸承，由于滾筒軸可以在垂直軸心線的方向上實(shí)現(xiàn)一定的轉(zhuǎn)角，因此對軸承的約束通常選用柱坐標(biāo)來實(shí)現(xiàn)邊界條件的限定。

　　5、載荷的施加

　　模擬載荷在有限元分析中非常關(guān)鍵。經(jīng)過分析滾筒表面的載荷有兩種，正載荷和切向載荷，正載荷在維包角方向通常符合歐拉公式的變化規(guī)律，因此本文對滾筒表面施加載荷的方法是采用函數(shù)加載。而切向載荷使用同樣的加載方法。除了表面所受載荷以外，傳動(dòng)滾筒還受來自電機(jī)端的扭矩作用。本文把扭矩轉(zhuǎn)化為集中力的載荷。