基于Solidworks的垂直式斗式提升機(jī)鏈條有限元分析

摘 要：鏈條是斗式提升機(jī)的重要牽引件，鏈條型號的選取是垂直式斗式提升機(jī)設(shè)計(jì)工作的重要步驟，文章利用SolidWorks軟件創(chuàng)建了牽引鏈條的三維模型，并且利用Solidworks/simulation對其應(yīng)力進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：鏈條；斗式提升機(jī)；牽引力；有限元分析

斗式提升機(jī)是應(yīng)用廣泛的連續(xù)輸送機(jī)械，以其結(jié)構(gòu)緊湊、提升高度較大、密封性好等諸多優(yōu)點(diǎn)，被廣泛的應(yīng)用于機(jī)械、建材、輕工、有色金屬等各工業(yè)領(lǐng)域，主要用于提升顆粒狀物料與粉狀物料。斗式提升機(jī)主要由牽引構(gòu)件、料斗、驅(qū)動(dòng)裝置、機(jī)架等部件組成。其中牽引構(gòu)件起到帶動(dòng)裝載物料的料斗運(yùn)動(dòng)的重要作用，其工作能力的優(yōu)劣直接決定了斗式提升機(jī)的使用壽命。

本文以垂直式斗式提升機(jī)為例，計(jì)算了輸送過程中牽引鏈條的受力，利用Solidworks軟件創(chuàng)建了牽引鏈條的三維模型，利用Solidworks/simulation軟件對牽引鏈條進(jìn)行了有限元分析，觀察其應(yīng)力情況及變形情況，為斗式提升機(jī)的牽引鏈條的應(yīng)用提供更加準(zhǔn)確的依據(jù)。

1 鏈條張力計(jì)算

垂直式斗式提升機(jī)牽引鏈條張力采用逐點(diǎn)計(jì)算法進(jìn)行計(jì)算，如圖1所示，為鏈條應(yīng)力分布圖，其中點(diǎn)3處張力最小，為保證斗式提升機(jī)正常運(yùn)行，該點(diǎn)張力至少取值1000N-2000N，本文取值F3=2000 N；點(diǎn)1處張力F1最大。

F2=1.07F3+

F1=F2+（q0+q）H

式中：F1-點(diǎn)1處鏈條張力，N

F2-點(diǎn)2處鏈條張力，N

F3-點(diǎn)3處鏈條張力，N

Q-輸送量，t/h

V-輸送速度m/s

q0-鏈條單位長度質(zhì)量，N/m

q-物料單位長度質(zhì)量，N/m

將參數(shù)數(shù)值代入上述公式，得到F1=12200N

2牽引鏈條三維模型創(chuàng)建

根據(jù)設(shè)計(jì)條件選擇牽引鏈條為圓環(huán)鏈，圓鋼直徑為18 mm，節(jié)距為64 mm，參考產(chǎn)品樣本，利用Solidworks軟件，繪制出圓環(huán)鏈與鏈斗連接的三維模型，如圖2所示。鏈環(huán)連接方式模型圖如圖3所示。

3 仿真模型創(chuàng)建

為了研究方便，牽引圓環(huán)鏈的1/8模型替代整體圓環(huán)鏈得到了適用于有限元分析的簡化模型，如圖4所示。將模型導(dǎo)入Solidworks/simulation模塊，給模型添加適當(dāng)?shù)募s束與載荷，并進(jìn)行網(wǎng)格劃分后，得到如圖5所示的仿真模型。

4 結(jié)果分析

運(yùn)行仿真程序，提取結(jié)果得到如圖6所示的牽引鏈應(yīng)力云圖，圓環(huán)鏈最大應(yīng)力位置為圓環(huán)連接處，最大值為161.773Mpa，小于其屈服力235 Mpa，滿足使用要求。

5 結(jié)束語

文章介紹了垂直式斗式提升機(jī)牽引鏈條的受力計(jì)算方法，利用Solidworks軟件創(chuàng)建了牽引鏈條的三維模型，并利用Solidworks/simulation對其應(yīng)力分布進(jìn)行了有限元分析。該方法得到的分析結(jié)果與經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算得到的結(jié)果進(jìn)行比較，對牽引鏈條的選取有極大的幫助。

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作者簡介：王文成（1985-），男，河北滄州人，承德石油高等?？茖W(xué)校機(jī)械工程系講師，博士，主要研究方向：高速鏈傳動(dòng)技術(shù)理論及應(yīng)用等。