在現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)中,鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)械是流水作業(yè)運(yùn)輸線與自動(dòng)化生產(chǎn)線*的組成部分。它可與工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)流程中的工藝過程結(jié)合在一起,已是成套生產(chǎn)設(shè)備中的一個(gè)有機(jī)組成單元。作為鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)械的一個(gè)種類,承托式鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)是一種地面輸送機(jī),它可以沿水平方向或傾斜方向輸送物品,在冶金、煤炭、化工、汽車、電力、機(jī)械制造等工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。
ANSYS軟件是一款融結(jié)構(gòu)、熱、流體、電磁、聲學(xué)于一體的大型C屁通用有限元分析軟件,具有強(qiáng)大的機(jī)械結(jié)構(gòu)分析能力圖?？蓪?duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜力學(xué)、動(dòng)力學(xué)和非線性分析等。機(jī)械、建筑、化工等領(lǐng)域已經(jīng)逐漸應(yīng)用ANSYS軟件進(jìn)行各種性能分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)。本文應(yīng)用ANSYS有限元軟件對(duì)頭輪轉(zhuǎn)軸進(jìn)行應(yīng)力和應(yīng)變分析。
優(yōu)化分析的目的
承托式鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)一般運(yùn)載強(qiáng)度大、運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間長(幾乎處于不停機(jī)狀態(tài)),為低速重載的工作環(huán)境,且經(jīng)常用于運(yùn)行環(huán)境惡劣、運(yùn)載物具有腐蝕性和銳角的場(chǎng)合。因此要求其結(jié)構(gòu)必須能滿足運(yùn)行條件。另外,承托式鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)與其他鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)相比自重較大,要求其結(jié)構(gòu)有足夠的強(qiáng)度。在承托式鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)的各組成部件中,鏈輪、輸送鏈條和轉(zhuǎn)軸受力zui大,受力形式也zui復(fù)雜。

在設(shè)計(jì)承托式鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)(以下簡(jiǎn)稱輸送機(jī))時(shí),因?yàn)檩斔玩湕l有國家標(biāo)準(zhǔn),鏈輪設(shè)計(jì)也已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化,只有與鏈輪相連的轉(zhuǎn)軸受力大,且沒有相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。另外,由于該輸送機(jī)運(yùn)載的物體體積較大,整個(gè)輸送過程要求鏈條滾子滾動(dòng)摩擦,這些都使得轉(zhuǎn)軸的長度增加,無法采用經(jīng)驗(yàn)方法來正確估算轉(zhuǎn)軸的結(jié)構(gòu)參數(shù)。因此,為了減少輸送機(jī)的自重,滿足輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,本文對(duì)輸送機(jī)的頭輪轉(zhuǎn)軸進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。
有限元分析及優(yōu)化
根據(jù)整條輸送線的設(shè)計(jì)要求,采用3DcAD繪圖軟件得到了輸送機(jī)頭輪轉(zhuǎn)軸的結(jié)構(gòu)形式,以及與它配合工作的其他零件的大致結(jié)構(gòu)和尺寸(見圖1)。頭輪轉(zhuǎn)軸使用了階梯軸形式,一端伸出,并有鍵槽、倒角、退刀槽等功能或工藝結(jié)構(gòu)(見圖2)。
2.1建立有限元模型
對(duì)頭輪轉(zhuǎn)軸進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí),首先分析其受力情況(見圖3)。該轉(zhuǎn)軸通過V帶輪獲得動(dòng)力,鏈輪帶動(dòng)鏈條和鏈板運(yùn)動(dòng)。在運(yùn)動(dòng)過程中,頭輪轉(zhuǎn)軸主要受到Z方向的拉力與X軸上的轉(zhuǎn)矩?？紤]到輸送機(jī)的運(yùn)行狀況,在建立轉(zhuǎn)軸的有限元模型時(shí),去掉鍵槽、倒角、退刀槽等以簡(jiǎn)化模型。先以光軸建立模型并分析得出其小直徑d,再通過增加臺(tái)階來保證轉(zhuǎn)軸的可靠性。由于光軸為等截面實(shí)體,可以用PIPE16單元來模擬和簡(jiǎn)化其受力分析。

在對(duì)轉(zhuǎn)軸進(jìn)行邊界條件約束時(shí),根據(jù)軸承座的實(shí)際工作情況和固定方式,該處節(jié)點(diǎn)的X、y、z軸方向的位移以及繞Y、Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)固定。另外,因?yàn)樵撧D(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速低,在右端的軸承座處固定其繞X軸方向的轉(zhuǎn)動(dòng),并且假設(shè)固定其轉(zhuǎn)動(dòng)后,整個(gè)轉(zhuǎn)軸的應(yīng)力將會(huì)增加,也就是此時(shí)的分析結(jié)果將會(huì)比軸實(shí)際所受的應(yīng)力大。這種假設(shè)雖然會(huì)導(dǎo)致直徑d的值偏大,但只要這種應(yīng)力偏差值與轉(zhuǎn)軸的應(yīng)力總值相比很小,則偏差值可認(rèn)為是設(shè)計(jì)余量,起到保護(hù)作用。通過上述分析,對(duì)轉(zhuǎn)軸的分析為靜態(tài)彈性小位移結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析。在模型網(wǎng)格化之后,按照頭輪轉(zhuǎn)軸的受力圖對(duì)有限元模型施加靜力和力矩,zui后求解。

通過對(duì)輸送機(jī)頭輪轉(zhuǎn)軸的優(yōu)化設(shè)計(jì),可以看出有限元分析軟件在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用方法及其取得的效果。同樣,可以使用有限元分析軟件對(duì)輸送機(jī)其他零部件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),以減少成本或驗(yàn)證結(jié)構(gòu)的可靠性。從對(duì)轉(zhuǎn)軸的優(yōu)化設(shè)計(jì)可以看出,應(yīng)用有限元軟件改變了以往被動(dòng)校核的設(shè)計(jì)方法,使得設(shè)計(jì)能在邊界條件內(nèi)得到*值,保證了設(shè)計(jì)的合理性。

此信息由新鄉(xiāng)市創(chuàng)佳振動(dòng)機(jī)械有限公司整理發(fā)布，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處http://www.cjzdjx.com 公司是生產(chǎn)、銷售鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)、螺旋輸送機(jī)、斗式提升機(jī)等各類輸送設(shè)備的專業(yè)廠家，產(chǎn)品設(shè)計(jì)合理、性能優(yōu)異、價(jià)格合理，公司具有*的生產(chǎn)工藝設(shè)備，憑著高素質(zhì)的人才、嚴(yán)格的管理、完善的檢測(cè)手段、*的產(chǎn)品，樹立了良好的企業(yè)形象，24小時(shí)：