论文刮板取料机工作装置设计有限元分析是关于有限元分析方面的论文题目、论文提纲、有限元分析课件论文开题报告、文献综述、参考文献的相关大学硕士和本科毕业论文。
［摘 要］利用Solidworks对刮板取料机工作装置的结构部件进行三维造型,并采用自下而上的方法进行装配.运用ANSYS有限元分析软件对刮板取料机的滚子链进行详细分析,得出了较为合理的链条材料.
［关键词］刮板取料机；三维建模；滚子链；有限元分析
［作者简介］秦红星,唐山学院机电工程系,硕士,实验师,研究方向：机械设计、数控加工,河北唐山,063000
［中图分类号］ TQ172［文献标识码］ A［文章编号］ 1007-7723（2011）09-0047-0002
一、引言
刮板取料机是散状物料装卸输送机械,它广泛应用于港口码头、钢铁冶金、建材水泥、矿山等原料储运场,可实现煤炭、矿石、化工原料等物料的转运、装卸、中和混匀的连续作业.
本课题主要针对桥式刮板取料机工作装置进行结构设计,并对刮板取料机的主要部件滚子链进行有限元分析.
二、设计方案
桥式刮板取料机工作装置主要由驱动装置、耙车、耙架和链轮组等组成,采用电机-耦合器-减速器-链轮组传动的机械传动方式,通过驱动传递到链轮组使耙车行走.通过钢丝绳耙架被拉紧于移动耙车的塔架上,耙架三角形平面上均匀密布着许多耙齿,耙齿插入到料堆中,随着移动耙车沿主梁长度方向往复移动,耙架也做往复移动,从而使料堆表面物料松动并落到料堆底部,被刮板刮走[1].
三、实体造型
在Solidworks环境中进行设计,主要应用拉伸、切除、旋转、扫描等命令构建零件三维模型.装配采用自下而上的方法,即先在零件环境中创建零件,再从装配体中调入零件进行装配.
链轮组的造型是实体造型中的重要部分,三维模型如图1所示.
在造型过程中准确地把握了主动链轮和从动链轮的位置关系,装配过程中保证了两个从动链轮在同一水平线上,这样耙车就可以平稳地运行而不至于卡死.随后逐步对耙车、松料耙架、滑轮架进行三维建模.
将各个零部件建模完成后,采用自下而上的方法进行了装配,装配图三维模型如图2所示.
四、有限元分析
以滚子链为例进行有限元分析,链的使用寿命主要取决于链的材料及热处理方法.主要对内链板进行静力学分析,通过分析数据来选择合适的材料.
创建模型：将Solidworks中创建的模型导入ANSYS中[2].
材料属性：材料为Q235,其机械性能如下：
, , .
网格划分：采用Solid186块单元 ,节点数为1675个,单元数为199个.如图3所示.
施加约束：在内链板一侧面施加约束.
施加载荷：链条主要受拉力,在内链板内孔的半圆周上施加均布载荷[3].
链条所受的拉力为50400N,力的作用面积为282.6mm2,则可以求出内链板所受的均布载荷为：
内链板等效应力分布如图4所示.
从图4可以看出,内链板的最大应力达到了320Mpa,而Q235的屈服强度为235Mpa,所以所选材料不能满足要求.为了保证链条的正常工作,需提高链板的强度,现选用45Mn2合金结构钢,这种材料的强度、耐磨性较高,调质后有良好的综合力学性能.其材料属性为：,,.
为了进一步了解链板的受力特性,须做进一步分析.
图5为沿内链板半圆周方向定义路径的应力曲线,由图可以看出应力几乎呈对称分布,最大应力发生在54.26mm处,最大应力为280.2686Mpa.从曲线图上可以看出符合理论分析,最大应力发生在链条所受的拉力方向上.
图6为内链板的等效位移图,最大位移为6.357×10-6m,从位移的角度来看内链板几乎不会发生变化,所以说更改后链条的材料是符合要求的[4].
图7为内链板X方向位移图,即拉力方向上的位移,因为链板其中一个失效的形式就是静力拉断,所以有必要对拉力方向进行分析,拉力方向的最大位移为5.451×10-6m,由此可以判断链板是满足要求的.
链在传动过程中,其上的各个元件都在变应力作用下工作,经过一定循环次数后,链板会因疲劳而断裂.因此,链条的疲劳强度就成为决定链传动承载能力的主要因素.通过以上分析可知,选用45Mn2合金结构钢,大大提高了链板的疲劳强度且能满足要求.
五、结论
1.实体造型时准确地把握了各零部件的尺寸和形状,以及在装配过程中的位置关系,保证了耙车平稳的运行.
2.通过分析链板选用45Mn2合金结构钢,提升了链板的疲劳强度,保证了刮板机的正常工作.
［参考文献］
［1］唐柱香,郑熙,王志敏.刮板输送系统的基本结构与设计参数计算［J］.矿业工程,2008,6(1).
［2］王瑁成.有限单元法［M］.北京:清华大学出版社,2007.
［3］张洪信,赵清海.ANSYS有限元分析完全自学手册［M］.北京:机械工业出版社,2008.
［4］濮良贵,纪名刚.机械设计［M］.北京：高等教育出版社,2006.
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参考文献：
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